Наука наносит ответный удар: проверка фактов в кинофильмах - Андреас Мюллер
Мое мнение о фильме «Земное ядро: Бросок в преисподнюю»
Некоторые сюжетные повороты в фильме просто возмутительны. Недаром «Земное ядро: Бросок в преисподнюю» признан худшим фильмом всех времен с точки зрения физики на сайте «Оскорбительно глупая физика в кино». В ходе опросов несколько сотен ученых также назвали «Земное ядро: Бросок в преисподнюю» худшим фильмом. Если вы любите поверхностные фильмы и не обременены интеллектом, а также готовы к тому, что законы природы будут перевернуты с ног на голову, то фильм даже покажется вам интересным!
Уже на подготовительном этапе, в ходе строительства буровой установки «Вергилий», знатокам науки есть к чему придраться: аппарат был построен за несколько месяцев, и заработал этот прототип сразу же, без каких-либо испытаний. Это очень далеко от реальности. У нас, зрителей, после просмотра фильма остается два ключевых вопроса. Во-первых, может ли ядро Земли действительно перестать вращаться? И во-вторых, существует ли в реальности жаропрочный материал, способный выдержать экстремальные температуры в недрах Земли, подобный тому, из которого в фильме сделали буровую установку?
Сперва поговорим о вращении земного ядра: да, оно вращается, и вращается надежно. Это связано с происхождением Земли. Как показывают компьютерные симуляции, конфигурации материи, которые впоследствии становятся звездами или планетами, всегда вращаются. Причина кроется в составе исходного материала — межзвездного вещества, газовые частицы которого получают момент импульса из-за эффекта турбулентности. Благодаря трению момент импульса перераспределяется наружу, и материя может сжиматься. Это объясняет вращение протопланетного диска. Согласно общепринятой доктрине около 4,5 млрд лет назад в нашу Землю врезалось небесное тело размером примерно с Марс под названием Тейя. Благодаря этому столкновению возникла Луна. Оба тела — Протоземля и Тейя — полностью расплавились в ходе этой межпланетной аварии и позже сформировались заново, но вращение материи при этом сохранялось.
Можно задать вопрос чуть иначе: возможно ли остановить движущееся или запустить остановившееся ядро Земли с помощью ядерных взрывов?
Ответ «нет», причем я приготовил для вас расчеты. Внутреннее и внешнее ядро Земли вместе составляют около одной трети общей массы Земли и чуть больше половины ее радиуса. Момент инерции этой жидкой сферы огромен. При известном периоде вращения Земли, равном одному дню, энергия вращения составит примерно 1028 Дж. Типичная ядерная бомба имеет около десяти мегатонн тротилового эквивалента, так что четыре бомбы, использованные в фильме «Земное ядро: Бросок в преисподнюю», вместе имеют около 1017 Дж взрывной энергии. Это на несколько порядков меньше, так что заставить ядро Земли вращаться как раньше с помощью целенаправленных взрывов было бы невозможно.
Второй ключевой вопрос касается термостойкого материала: речь идет о нескольких тысячах градусов по Цельсию. Я проверил: точки плавления железа, никеля и золота (при нормальном атмосферном давлении) составляют 1538, 1455 и 1064 °C соответственно. Аппарат, изготовленный из этих материалов, расплавится в мантии, то есть на глубине 700 км и более. В фильме говорилось, что «Вергилий» спустя 35 часов бурения достиг глубины 1900 миль, или 3000 км. Кстати, вам, вероятно, интересно, как меняется температура плавления во внутренней части Земли, ведь там царит гораздо более высокое давление. Это справедливый вопрос. Но температура плавления, в отличие от температуры кипения, мало зависит от давления. Согласно эмпирической формуле при увеличении давления на 100 бар температура плавления изменяется лишь на один градус.
Недра Земли
При движении вглубь Земли средняя плотность и температура увеличиваются. Мы живем на тонкой земной коре толщиной всего лишь 35 км — слое с наименьшей плотностью. Ядро Земли представляет собой твердую сферу, состоящую в основном из железа и никеля. Его радиус — около 3400 км. Для сравнения: радиус Земли составляет 6370 км. На экваторе радиус ядра немного больше, потому что земной шар сплющен из-за вращения. Между корой и ядром находятся верхняя мантия, переходная зона, нижняя мантия и жидкое внешнее ядро. Эта классификация основана на химическом составе слоев. Упомянутая в фильме «Земное ядро: Бросок в преисподнюю» граница Гутенберга действительно существует. В точке радиуса около 3400 км плотность массы совершает скачок и удваивается. Предполагаемый диапазон температур простирается от 5700 °C во внутреннем ядре Земли до 3000–5000 °C во внешнем ядре и 2000 °C в мантии. Источником тепла является радиоактивный распад в горных породах.
Строение земного шара в разрезе
Иллюстрация: А.Мюллер
А как насчет специальных материалов? В промышленности и космических полетах в силу особой термостойкости используется керамика. Керамика из оксида бериллия, карбида кремния и оксида алюминия (также при нормальном атмосферном давлении) плавится только при 2600, 2300 и 2000 °C соответственно, что значительно выше температуры плавления железа или никеля. В вакууме или инертном газе карбид кремния способен выдерживать даже температуру около 3000 °C. Однако в нашем случае керамика не годится, ведь температура жидкого внешнего ядра составляет от 3000 до 5000 °C, что значительно выше температуры плавления керамики. В картине «Земное ядро: Бросок в преисподнюю» в этой зоне буровой аппарат чувствовал себя превосходно. Ввести в сюжет несуществующий анобтаниум, который более устойчив к высоким температурам, чем все известные человечеству материалы, — это хитрая кинематографическая уловка.
В фильме «Земное ядро: Бросок в преисподнюю» много деталей, заставляющих задуматься: будет ли это работать в реальной жизни? В большинстве случаев ответ «нет». Так, например, на буровом аппарате была установлена рентгеновская камера, делающая четкие изображения недр Земли. Как камеру защитили от воздействия высоких температур — тоже с помощью анобтаниума? Фотографии камеры скорее напоминали оптические изображения и были слишком резкими. Кроме того, плазма Земли оказалась прозрачной. При высоком давлении внутри Земли следует ожидать, что плазма — это непрозрачная мешанина из горной породы. Ясно, что создатели фильма хотели показать эффектные снимки недр Земли, чтобы придать ему зрелищности. Настоящие рентгеновские снимки получаются куда менее четкими. Но в термоядерных реакторах действительно существуют рентгеновские камеры для исследования плазмы, возникающей при термоядерном синтезе.
