จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราขุดอุโมงค์ทะลุโลกแล้วกระโดดลงไป

หลายคนอาจเคยสงสัยว่า ถ้าหากเราสามารถขุดอุโมงค์จากจุดหนึ่งบนพื้นโลกให้ทะลุผ่านแกนโลกไปยังอีกฟากหนึ่ง แล้วกระโดดลงไป มันจะเป็นอย่างไร? นี่เป็นแนวคิดที่น่าสนใจและเต็มไปด้วยหลักฟิสิกส์ที่ซับซ้อน ลองมาดูกันว่าหากเราทำได้จริง มันจะเกิดอะไรขึ้นบ้าง

1. การเร่งความเร็วจากแรงโน้มถ่วง

เมื่อคุณกระโดดลงไปในอุโมงค์ที่ขุดทะลุโลก แรงโน้มถ่วงของโลกจะดึงคุณลงไปเรื่อย ๆ ทำให้คุณเร่งความเร็วขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในช่วงแรก คุณจะรู้สึกเหมือนกำลังตกอิสระ และความเร็วของคุณจะเพิ่มขึ้นจนถึงจุดศูนย์กลางของโลก ซึ่งเป็นจุดที่คุณมีความเร็วสูงสุด ซึ่งคำนวณได้ประมาณ 28,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (ถ้าหากไม่มีแรงต้านอากาศ)

2. การชะลอความเร็วเมื่อผ่านจุดศูนย์กลาง

เมื่อคุณผ่านจุดศูนย์กลางของโลกไปแล้ว แรงโน้มถ่วงจะเริ่มดึงคุณกลับไปทางด้านตรงข้ามของอุโมงค์ ทำให้ความเร็วของคุณเริ่มลดลงเรื่อย ๆ จนถึงปลายอุโมงค์อีกด้านหนึ่ง ตามหลักการของพลังงานกล หากไม่มีแรงต้าน คุณจะพุ่งขึ้นไปจนถึงพื้นฝั่งตรงข้ามของโลกพอดี แล้วกลับมาตกลงไปใหม่ วนไปมาอย่างไม่มีที่สิ้นสุด เหมือนลูกตุ้มนาฬิกาขนาดยักษ์

3. ผลของแรงเสียดทานและความร้อน

ในโลกความจริง การเคลื่อนที่ของคุณจะไม่ราบรื่นขนาดนั้น เนื่องจากมี แรงเสียดทานจากอากาศ และ อุณหภูมิสูงในแกนโลก ซึ่งส่งผลให้:

• แรงต้านอากาศ จะทำให้คุณสูญเสียพลังงานจลน์ไปเรื่อย ๆ จนความเร็วลดลงทุกครั้งที่แกว่งไปมา
• ความร้อนในแกนโลก ซึ่งสูงถึงประมาณ 5,000 องศาเซลเซียส จะทำให้คุณถูกเผาไหม้ก่อนที่จะไปถึงจุดศูนย์กลางเสียอีก
• แรงดันสูงในแกนโลก จะทำให้คุณถูกบดขยี้จากแรงอัดของมวลโลกที่อยู่รอบตัว

4. จุดจบของการเดินทาง

หากไม่มีแรงเสียดทาน คุณจะเหวี่ยงไปมาตลอดกาล แต่ในโลกความจริง เมื่อคุณสูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทาน คุณจะค่อย ๆ หยุดอยู่ที่ จุดศูนย์กลางของโลก และติดอยู่ที่นั่นตลอดไป เพราะไม่มีแรงดึงไปในทิศทางใดมากพอที่จะทำให้คุณกลับขึ้นไปถึงผิวโลกได้อีก

5. ปัญหาเกี่ยวกับการหมุนของโลก

อีกสิ่งหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือ โลกหมุนอยู่ตลอดเวลา หากคุณกระโดดลงไปในอุโมงค์แนวดิ่ง คุณอาจไม่สามารถไปถึงอีกฝั่งได้ตรงจุดเดิม เนื่องจากการหมุนของโลกจะทำให้คุณชนเข้ากับผนังอุโมงค์ เพราะร่างกายของคุณยังคงมีความเร็วเชิงมุมจากการหมุนของโลก

ในทางทฤษฎี ถ้าหากไม่มีแรงต้านอากาศ คุณจะเหวี่ยงไปมาในอุโมงค์อย่างไม่มีที่สิ้นสุด แต่ในความเป็นจริง คุณจะถูกแรงเสียดทานและความร้อนทำให้หยุดอยู่ที่จุดศูนย์กลางของโลก และที่แย่กว่านั้น คุณอาจถูกเผาไหม้และบดขยี้ก่อนจะไปถึงจุดนั้นเสียอีก! ดังนั้น แม้ว่ามันจะเป็นแนวคิดที่น่าสนใจ แต่ก็เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ

อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ยังคงถูกใช้ในการศึกษาฟิสิกส์แรงโน้มถ่วง และเป็นแนวทางให้กับแนวคิดการเดินทางความเร็วสูง เช่น ระบบ Hyperloop ที่อาศัยหลักการของอุโมงค์สุญญากาศเพื่อลดแรงเสียดทานและเพิ่มความเร็วของการเดินทางอีกด้วย