Гравитационный поезд

Пассажир лифта едет на теоретическом гравитационном поезде. Он находится в состоянии свободного падения, и прибывает в пункт назначения.

Гравитационный поезд — теоретическое средство транспортировки, разработанное таким образом, чтобы перемещаться между двумя пунктами на поверхности сферического объекта посредством прямого туннеля, который проходит непосредственно от одного пункта до другого через этот самый объект.

В большом теле, таком как планета, этот поезд можно было бы приводить в движение используя только силу тяжести. В начале, во время первой половины поездки (от пункта отправления до середины), сила тяжести будет двигать его к месту назначения. Во время второй половины поездки ускорение свободного падения было бы в противоположном направлении относительно траектории, однако (игнорируя силу трения) скорости приобретенной прежде (в первой половине путешествия) будет достаточно, чтобы поезд достиг своего места назначения со скоростью равной нулю.

Задачи

В реальности есть две причины, по которым гравитационные поезда не существуют. Первая заключается в том, что никакие известные в настоящее время материалы не способны противостоять очень высокой температуре и давлению земных недр. Вторая проблема — это трение. Проблема трения качения могла бы быть решена с помощью маглева. Однако, если весь воздух не будет выкачан из туннеля, возникает проблема сопротивления воздуха. Решение этой проблемы требует дополнительных решений и мощностей.

Гравитационный поезд можно рассматривать как некую экстремальную версию американских горок.

Происхождение понятия

В XVII столетии британский ученый Роберт Гук в письме к Исааку Ньютону представил идею ускорения объекта в планете. Проект гравитационного поезда был представлен Парижской Академии Наук в XIX столетии. Идея была открыта вновь в 1960-х, когда физик Пол Купер опубликовал работу в американском «Журнале физики»^[1].

В культуре

• В 1902 году вышла брошюра А. А. Родных «Самокатная подземная железная дорога между С-Петербургом и Москвою. Фантастический роман пока в трех главах, да и тех неоконченных».
• Принцип гравитационной дороги рассказывается в книге «Занимательная физика» Я. И. Перельмана
• Во вселенной трилогии «Звёздное дитя» Джека Уильямсона и Пола Фредерика присутствуют субпоезда, сеть из которых опоясала всю планету.

Громадная сфера тронулась с места совершенно бесшумно и плавно. Они не почувствовали никакого толчка, но тотчас начали ощущать необыкновенную легкость. Такова была особенность путешествия субпоездом. Поезд стремительно мчался по хорде из одной точки в другую, и на дальних маршрутах глубина туннеля достигала тысячи миль от поверхности. После придания поезду начального ускорения, первая половина пути напоминала падение в кабине сверхскоростного лифта.

• В фильме Вспомнить всё 2012 года показан лифт «СКАТ», который соединяет территорию Европы (Объединённая Британская Федерация) и Австралии (Колония). Жители колонии ежедневно прибывают в ОБФ на работу, а вечером возвращаются обратно.
• В серии романов Джаспера Ффорде про Четверг Нонетот.

Математические расчеты

Некоторые факты относительно гравитационного поезда.

• Время в пути всех гравитационных поездов, движущихся по прямой линии, на выбранной планете будет одинаковым независимо от точки входа и точки выхода. Для Земли это время равнялось бы 2530.30 секундам (почти 42.2 минуты), в том случае если земля являлась бы идеальной сферой. ^[2]
• Время поездки зависит только от плотности планеты и гравитационной постоянной.
• Максимальная скорость достигается в середине путешествия. Для поезда, который идет непосредственно через центр Земли, эта максимальная скорость составляет приблизительно 7 900 метров в секунду (28 440 км/ч, 23 Маха).

См. также

• Брахистохрона
• Вакуумный поезд
• Маглев
• Поезд-экраноплан

Примечания

1. ↑ To Everywhere in 42 Minutes.
2. ↑ Gravity Train Project

Ссылки

• The Gravity Express
• To Everywhere in 42 Minutes
• Описание концепции: Gravity train и mathematical solution (Purdue University).
• The Amazing 42-Minute Gravity Sled, at the Hitch-Hiker’s Guide to the Galaxy website.