传闻特斯拉曾经想找到地球的共振频率,这个频率能计算出来吗?如果发生后果有多严重?

星辰大海路上的种花家


题主想问的是地球有没有自然频率以及这个频率是多少,然后借助这一频率敲碎地球吧。答案是肯定的,而且不管是特斯拉也好,还是拉斯特也罢,地球的这个自然频率都是客观存在的,因为宇宙万物都在以某个频率震动,而地球仅仅是宇宙星空中最普通的一颗星球而已。

不过,特斯拉曾经确实做过一些疯狂的实验,甚至放出狂言“我能够劈开地球,只是我不会那么去做”,他想的就是基于地球的共振频率,然后不断的施加一种力,随着能量越积越多最后达到峰值时将地球击碎。

实际上,地球的这个共振频率已经被计算出,为7.83赫兹,它是德国科学家温弗里德奥托·舒曼于1952年在一次研究过程中发现的,后来以其名字命名为“舒曼共振”。而美国工程师尼古拉.特斯拉早在1889年也曾发现了地球的共振频率接近8赫兹,只不过科学家舒曼比他计算的要更为准确。

舒曼共振是一个非常神奇的频率,它与哺乳动物脑袋里的海马体的频率相同,有“地球的脑波”之称,从这一点来看,从某种层面来说也证实了“天人合一”不无道理,在人类探索太空过程中为航天员提供较为稳定的舒曼波提供了理论支持。

但是,地球的结构非常复杂,且是太阳系中密度相当较大的行星,它可没有那么“弱不禁击”,并不是说计算出了地球的共振频率就可以随便击碎地球。

首先,往简单层级构成来说地球是由地壳、地幔、地核组成,往复杂的物质构成来说地球的各层级的物质构成也不尽相同,即使是6千万年前小行星撞击地球,甚至是地球每年多达500万次的地震都没有使地球破碎一分为几。

其次,既然是共振频率,那么就一定存在能量的损耗,由于地球体积相当大约为1.08623E+12立方千米,且每种物质共振频率不同,因此想靠简单的共振击碎地球也是茶余饭后说说笑笑而已,或者仅仅出现在那些所谓的大。

共振是一种物理现象,由于共振而使物体破碎或垮塌的例子倒是很多,如19世纪处拿破仑的士兵列队以整齐的步伐通过一座法国一座桥梁中间时,突然被“踩踏”,导致许多人落水淹死,而我们平时在桥上行走的时候,也经常会感觉桥在“晃动”。

生活中,有需要利用共振的,也有避免共振危害的,这些都是人类在对自然规律的探索和发现中总结而来,以求达到趋利避害的效果。


地理那些事


地球的共振频率理论上计算并没有任何难度,但是由于我们对地球结构的认识并没有那么深入,无法给出精确的地球结构模型,所以这个理论值很难精确。另外,依靠试验的方法测出地球的固有频率也不是不可以,但是没有与地球相当的力去激励。下面我们简单分析下。


1、结构的共振

结构的共振指的是结构固有频率与激励频率一致时,结构振幅会越来越大,直至结构破坏。所以,绝大多数情况下,共振是尽力要避免的情况。共振的情况下,虽然外力并不大,但是依然可以造成毁灭性的灾难。比如1940年冬,美国的塔科马桥就被远低于设计风速的风给吹共振了,如下图。

共振在我们生活中还是比较常见的,比如音叉,比如正步通过桥梁,等等。

2、固有频率的影响因素

当外界激励的频率与结构的固有频率一致时,就会发生灾难。所以,结构固有频率的确定非常重要。实际上,固有频率仅仅与结构的尺寸和约束有关。通常来讲,尺寸越大,约束越多,其振动起来越困难,即固有频率越高。结构的固有频率与外载没有任何关系。

3、固有品率的计算

理论上,任一结构,都可以计算出其固有频率。特别是形状简单的比如细长杆,根据公司可以计算出其固有频率。但是对于复杂形状,就得依靠有限元软件计算了。

此外,通过试验也可以确定结构的固有频率。通过小锤敲击结构,记录下结构的加速度响应,通过信号处理,计算出结构的固有频率,如下图。

4、地球固有频率的计算

地球悬浮于太阳系中,除了引力外,没有其他任何约束,因此我们计算其自由模态。

4.1 仿真法:

建立地球的有限元模型,但是地球模型实在太复杂,我以均匀分布的球形代替,地球半径6371km,质量5.965e24kg,计算结果如下。

前六阶自由模态,频率为零。第七阶以后,频率都比较小在1.5e-4Hz附近,这种接近于0的频率实际上没有多大意义。由于网格问题,后面的高阶模态,网格明显出现了畸形。我用圆球算过,半径20m,第七阶频率是40Hz。而当半径变为200m后,第七阶频率变为3.4Hz。由此可见,尺寸越大,固有频率越小。

假设以太阳系作为参考系,地球其实是约束在某一轨道平面内的,并不是真正的自由模态。有兴趣的同学自己可以算下。


4.2 实验法:

根据测量固有频率的方法,需要有一个激励,且在另一位置测量该激励造成的加速度响应。对于小结构,自然没问题。但是对于地球而言,没有这么大的力来提供激励。地震波是个好方法,但是不可控,激振力也没办法确定。


5、舒曼波与地球固有频率无关

舒曼波其实讲的是空腔谐振器,地球地表与大气高处的电离层形成一空腔,该空腔的固有频率在8Hz左右。也就是说,地震波或者电磁波,如果其频率在8Hz左右,那么这个波不容易衰减,甚至会越传播越厉害,这就是舒曼波。

由此可见,舒曼波与地球结构的固有频率没有任何关系。想要让地球发生共振,仅8Hz的激励是不可能的。

6、总结

巨大的地球结构让通过试验确定其固有频率的可能性几乎为零,地球内部复杂的结构也不清晰降低了仿真计算的固有频率值的精度,本文的仿真结果仅供参考。


力学Nerd王小胖


理论上,物理结构都是有一个固有频率或者叫共振频率。由于不同的物理结构是由不同的原子组成,它们的固有频率也不尽相同。

如果强迫振动的频率与物理结构的固有频率相同,此时振动阻尼最小,能量传输最容易,将会导致物理结构发生巨大的振动,这就是共振的现象。有关共振现象比较有代表性的例子是19世纪的拿破仑士兵踏着整齐的部分过桥时,由于走路产生的振动频率刚好符合大桥的共振频率,最终导致桥梁坍塌。

同理,地球也会有固有频率,而且不止一个。庞大的地球结构不是刚体,其自由度数量无限多,所以地球的共振频率也是无限多。不过,最让人关注的是那些低频共振频率。那么,是否有办法测出地球的固有频率呢?

由于地球的结构非常庞大,而且人们还缺乏对地球内部的了解,所以要测出或者模拟出地球的固有频率是不现实的。而且即便知道地球的固有频率,想要让地球发生持续共振也是非常困难,更不用说震碎地球。共振只是用更少的能量发生更大的振动,但要让共振发生并且维持下去,需要源源不断的能量输入。对于地球这样的庞大结构,所需的能量非常高,人类无法做到。

另外,至于地球的8赫兹频率并非是地球的固有频率,尼古拉·特斯拉也没有做过让地球发生共振的实验。8赫兹频率是指位于地球表面和电离层之间的全球性电磁共振频率,这是由闪电激发形成,它被称为舒曼共振。

特斯拉当年确实研究过舒曼共振,他想让地球作为导体,让交流电脉冲在地球谐振腔中发生电磁共振,以实现远距离的无线输电技术。不过,由于一系列的原因,他的实验并没有成功。


火星一号


地球的振动频率是可以计算的,和地球半径以及地震波的速度有关,其中的原理慢慢解释。但是,目前的科技还不能让地球共振。


振动一般有两种,第一种是固定一端,物体左右或者上下摆动,音叉就是这种。第二种没有固定端,物体依靠自身的弹性,不断收缩、膨胀、收缩。地球没法固定,它的振动频率是第二种。

当扰动从地表传递到地下,动能转化为弹性势能。随后弹性势能转化为动能,扰动从地下传递到地表,就完成了一次“振动”。如果是对称振动,扰动反射点在地心,振动周期等于地球直径除以地震波速度。

但是知道了地球共振频率也不能让地球共振。

第一,我们本来就在地表上,无法给地表施加有效的作用力。我们用脚跺地面,虽然跺脚时对地面的作用力大,但在跺脚过程中作用力会减少,平均作用力是自身的重力。这就像在光滑的冰面上有一辆车,车里的人不能用锤子敲打车,让车前进。车只会在原点附近前后运动,因为人对车的平均作用力是0。


第二,普通的扰动会被土壤吸收,地震的能量远超核武器,也只能传递有限的距离。让地球产生共振,必须保证施加的能量大于一个振动周期中地球吸收的能量。目前的科技,这是不可能的。


飞鱼科普


非常感谢小伙伴“星辰大海路上的种花家”的信任和邀请。这次你的脑洞比较大,提出这么霸道的问题,今晚老郭要是睡不着了就给你托梦去。

地球上从来不缺狠人,阿基米德曾豪情万丈地宣称:给我一个支点,我能撬动地球。而更狠的是特斯拉,他说:用一件共振器,我就能把地球一裂为二!最可怕的是,他还真这么去干了。有一天这家伙跑到华尔街一栋尚未竣工的钢骨结构楼房,拿出来一个随身带着的小物品,把它夹在其中一根钢梁上,然后按动上面的一个小钮。数分钟后,可以感觉到这根钢梁在颤抖。慢慢地,颤抖的强度开始增加,延伸到整座楼房。最后,整个钢骨结构开始吱吱嘎嘎地发出响声,并且摇摆晃动起来。

眼见事情越闹越大,他觉得这个恶作剧该收场了,于是,把那件小物品收了回来,然后从一个地下通道悄悄地溜开了。然而这事并没有就这么结束,他后来又在自己家的地里插了一根大铁棒,然后用一个铁锤不时地敲一下,你没看错,他是要利用共振敲碎地球。还好他最后没这么干,如果他真这么干下去,让地球裂为两半也不是没可能。因为他发现了,地球的共振频率为8赫兹左右。

特斯拉的这个发现,后来在1952年被德国科学家舒曼在研究地球及其电离层的系统时再次发现,这次发现的共振频率,称之为舒曼共振(Schumann Resonance),舒曼波的波长相当于地球圆周,换算成频率约合八至十赫兹。其间的谐振情形,就是舒曼共振,它的频率是7.83赫兹,跟特斯拉测算的地球共振频率非常接近。

其实我们国内也有这样一群人对地球共振频率有着相当的研究,他们就是哈尔滨工业大学(威海)的一群老师们,只不过他们没有去想敲碎地球,而是利用地球的共振频率观测数据进行地震的预报取得了一定的成果。

特斯拉当年是怎么测出来这个共振点的呢?有人根据特斯拉日记复制了一套非常复杂的装置(包含了,分布式元模型,Q因子,空腔谐振器,无线电频率反馈和再生电路),反正以老郭的水平是完全看不懂的。据说当年特斯拉利用这套东西证明了大地是导电体并制造出人造闪电,并以这个为基础计算得出地球的共振频率接近8赫兹。

那么现代人是用什么方法来测量地球的共振频率呢?

这主要是利用测量舒曼共振波来测量的。对于理想波导,零级舒曼共振波是一个随高度不变的量即电离层电位。这个道理就跟音叉的原理差不多,两个共振频率一样的音叉,A振动起来,如果A发出的音波衰减不大的传播到B,那么B就能跟着振动起来。我们的地球就像一个大音叉B,舒曼波就像空气中振动的音叉A。如果真有人利用舒曼波不停的这么干下去,后果你懂的,敲碎地球并不是天方夜谭,这可比原子弹更可怕。


郭哥论道


在球休积上得到共振效应是不可能的,只有在跨距中空的条件时能有物理性的共振频率效应发生。想从地球找到共振频率,在球壮体积的物理性质根本是不可能的事情。因在球壮体上找不到可以等振频率的效应。(定位施力)

除定位施力振频外,只有声波的一种,次声波可摧毁建筑物和伤害动物,超声波是小面积、单向作用大,但超声波在聚焦能向不断增强,激光式通道上发射,能量是可以杀伤和击毁一切运行工具的,特别在深海作用性更大的。


陈昌海12


这个频率算不出来,通俗来说这个频率就是天人合一,算了不说了说多了也没意思


踏空仙帝


共振频率受"蝴蝶效应"的影响,差之毫厘纽之千里,基本上无法计算,只能用实验精确测定啊!


海阔天丰3


其实特斯拉已经掌握了


日出东方141371060


知不知道为什么我对存在的东西不感兴趣?因为人类的科技文明达到过顶峰并且在继续,现在的你们期许能什么不一样。别去找什么平行宇宙你们不在一条线上。如果可能回到过去我会拿那套方案去实行管理


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