Si cava un hoyo lo suficientemente profundo, ¿es una disminución perceptible o medible en la aceleración de la gravedad?

Podría estar equivocado, pero creo que el hoyo más profundo jamás perforado fue de unos 12.200 metros (aproximadamente 7.6 millas). Busque “Kola borehole”.

Sí, hasta donde sabemos si podríamos cavar “lo suficientemente profundo”, esto es cierto. Además, incluso una pequeña disminución es medible si tenemos un dispositivo lo suficientemente sensible como para medirlo. Si se perfora un pequeño agujero hacia el centro de la Tierra, la disminución en el valor local de g es lineal con la profundidad.

Este es uno de los problemas de tarea favoritos que el profesor de mecánica clásica les da a los estudiantes de física, y uno puede usar el “teorema de la concha” (ley de Gauss) para resolverlo. Dentro de la masa de la Tierra, la única masa que debe considerarse para la gravedad es la masa encerrada dentro de la esfera definida por el radio r desde el centro del planeta hasta su ubicación. El cálculo supone una densidad uniforme, que la Tierra no es, y supone una Tierra esféricamente simétrica, que realmente no es. Sin embargo, funciona como una aproximación.

Con estas aproximaciones, la cantidad de masa dentro de la “esfera gaussiana” es proporcional al cubo de r. La fuerza del g local es directamente proporcional a esta cantidad de masa e inversamente proporcional a r al cuadrado. Los factores r ^ 3 / r ^ 2 = r dan una dependencia lineal con g siendo efectivamente cero en el centro del planeta.

¡Así que volvamos al hoyo de 12.200 metros! La distancia desde el centro del planeta hasta la superficie del planeta es de unos 6,400,000 metros. Tome la razón: 12200/6400000 = 0.002 (redondeado a un dígito significativo). Esto da la disminución relativa en g. Eso es 2 décimas de 1 por ciento, ¡una disminución muy pequeña! Si quisiéramos experimentar una disminución del 5%, necesitaríamos excavar un 5% de 6,400,000 metros o unas 200 millas de profundidad.

El problema es que cuando cavaron 7.6 millas hacia abajo, ya hacía más calor de lo que esperaban. Fue alrededor de 180 grados C (356 grados F). Creo que esperaban 100 grados C. Se espera que se caliente aún más si cavan más profundo, y la broca no funcionará. Hasta que haya una nueva tecnología para perforar más lejos en estas condiciones, este experimento no sucederá. No sé si midieron g a 12.200 metros.

Con gravímetros suficientemente sensibles, no necesita un agujero que sea muy profundo.

El gravímetro de campo promedio en estos días puede detectar la diferencia en la fuerza gravitacional causada por un cambio en la elevación de aproximadamente 1 metro. Por lo tanto, puede detectar la diferencia en la fuerza gravitacional entre el piso y la superficie de una mesa, aunque es posible que deba repetir las mediciones varias veces. Las diferencias entre los pisos de un edificio se miden más fácilmente, por lo que podría medir la gravedad a nivel de la calle y luego ir a un nivel inferior del sótano y medir la diferencia sin demasiado drama.

Por cierto, los dispositivos de campo realmente miden la diferencia de gravedad, pero un gravímetro absoluto tiene un orden de magnitud más preciso, pero requiere mucho más trabajo, tiempo y cuidado en la operación. ¡Ah, y ninguno de estos equipos es particularmente barato!

Su pregunta tiene la respuesta incorporada, usted dice “un agujero lo suficientemente profundo”. Si el agujero es lo suficientemente profundo, seguramente puede medir la disminución en la aceleración de la gravedad.

No hemos excavado lo suficientemente profundo como para que esa medida sea notable desde el agujero en sí, ya que la gravedad medida dependería de muchos otros factores además de la profundidad del agujero (la densidad de la corteza debajo, la distancia al manto, etc.), pero Hoy en día las mediciones más precisas de la gravedad de la Tierra se realizan desde satélites. Aquí hay un mapa de gravedad de la Tierra (cómo se vería la superficie de la Tierra si igualamos la fuerza de gravedad en todos los puntos de la superficie).

‘La gravedad es clima’: 10 años de satélites de investigación climática GRACE

Ver Airy’s Mine Experiment.

Si. Tenemos escalas muy precisas y podemos perforar muy profundo.

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