脑洞:
小孩子问:如果月亮和地球之间存在一根向消防员用的那种滑杆,那么从月亮上滑到地球需要多久?- Ramon Schönborn, 德国
消防滑杆
首先,在现实生活中,我们无法在地球和月亮之间架一根消防滑杆。

几个原因
  1. 重力
    假设存在这样一跟滑杆,那么滑杆靠近地球的那一端,因为重力,被拉向地球一侧。靠近月亮一端,滑杆会被月亮的重力拉向月亮一端。
    咔嚓,就被拉断了。
  2. 地球本身存在自转

    因为地球本身存在自传
    (地球自转一昼夜),
    月亮又绕着地球转。
如果地球和月亮之间存在一根滑杆,这跟滑杆会被地球的自转拉断。
还有一个问题,就是看上面哪个gif,地球和月亮之间的距离并不是固定的,存在近地点和远地点。
既然开脑洞,那么我们现在忽略这些问题。假设存在一根又弹性的,强度超级大,又不需要固定在地球表面的一根魔力滑杆,那么从月亮滑倒地球表面需要多久?
然而当你站在月球上的时候,你会发现,你不是想像的那样,滑滑杆。而是爬滑杆。

人爬竿的速度其实很快的。爬杆的世界记录是1米/秒。
在月亮上,重力加速度要小很多,所以人可以爬的更快。
如果你在滑杆上爬的足够远,等到地球的引力比月球引力大的时候,那个时候,你就可以开始滑了。在这个过程中,如果对你做受力分析,你受到三个力, 一个是月球的重力,一个是地球的重力,还有一个是离心力。
刚开始的时候,月球的重力和离心力组合强,把你拉向月球表面,随着你爬的越来越远,地球对你的引力也越来越大,在一个点达到平衡 即拉格朗日点L1。(们可以讲讲啥叫拉格朗日点)
对于我们人类来讲,宇宙实在太大了。尽管这个拉格朗日点看着离月球很近,但是你即便按照世界纪录的速度爬这跟杆,你仍然需要爬好几年才能爬到这个拉格朗日点。(过了拉格朗日点,好比下坡一样,可以往下滑落了)
假设你爬到了L1点,你可以从爬杆到滑杆。但是刚刚过拉格朗日点,地球的引力还是非常微弱,你滑的速度非常慢。所以可以考虑助跑一下,这样会更加省力,还可以滑的更快一些。
有一个问题就是你在这个位置,绕着地球旋转的速度非常非常非常大。你应该都玩过下面这公园里的转盘。你坐在边上的时候,如果这个圆盘转的非常快,你就会感到自己会被甩出去。坐在中间就不会被甩出去。

现在你在滑杆上,是地球的遥远的地方,所以你在漂移的时候,爬滑杆的时候最好带根安全绳,否则你飘走了,就很难再回来了。
maybe你可以备一个灭火器,当助推器

当你沿着滑杆滑了几个星期之后,你会感到地球的引力越来越大,你滑动的速度也越来越快。这个时候,需要特别小心,你需要担心是不是滑的太快了。
当您接近地球,因为重力加速度,您将开始相当快地加速
如果不停下来,您将以大约11 km / s的速度到达大气层顶部。
而你穿越大气层的时候,这个速度将产生巨大的热量,你会之间被烧成灰。
航天器是通过采用隔热罩来解决这个问题。因为隔热罩能够吸收和散发热量,而不会把航天器里面的东西烧坏。
重返的过程非常危险,2003年2月1日,哥伦比亚号当时执行STS-107任务在得克萨斯与路易斯安纳上空重返大气层发生重大事故。该事故造成机上所有7名航天员遇难。哥伦比亚号的残骸从达拉斯郊外一直散落到泰勒,部分残骸落入路易斯安纳。原因是航天飞机外储箱上的绝热材料碎片在发射时因空气动力脱落并击中哥伦比亚号左翼前缘,损坏了重返时提供保护的航天飞机隔热系统,哥伦比亚号因此失事。
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_Columbia_disaster
这个事故后,航天飞机这个方向就停滞了
幸运的是你可以有其他的办法啊,因为你有一根滑杆啊。你可以利用滑杆减速。
减速!
在落回地面的过程中一定要保证低速,否则你会被甩出去或者直接变成BBQ。

假设你能顺利爬进大气层,你会发现遇到一个大问题:大风
因为磁极的移动速度要比地球自转的速度差很多,所以您下方的土地和大气层相对于您的移动速度非常快。您将陷入狂风之中。
那这个风速有多少呢?

月球以大约每秒一公里的速度绕地球运行,每29天左右绕一个大圆圈。因为杆是挂在月球上的,如果月亮绕着地球转了一圈,那个滑杆的一端也再29天内左右绕着地球转了一圈。这个速度相当于35mph,相当于15m/s
但是地球也在自转啊!其表面速度要比35公里快的多,在赤道地区,每小时可以达到1000英里以上。
地球也在自转 
那月球上那个滑杆,相对于地球表面的速度到底是多少呢?

这个速度其实不是一个恒定的速度,计算这个速度非常麻烦。大概在390m/s ~450m/s之间。
那大概是多少呢???
额这个速度实际上接近于正弦波。其中每个月有两次是峰值,两次是波谷。什么时候是峰值,什么是波谷取决于月亮到底是近日点,还是在远日点。

而月球的轨道相对于地球-太阳平面(黄道面)倾斜约5°。,而地球的轴倾斜23.5°。
而月球的轨道也是倾斜,并且这种倾斜以18.9 年的周期旋转。
https://en.wikipedia.org/wiki/Metonic_cycle
当月球的倾斜方向与地球的方向相同时,月球更接近赤道5度;当月球越过赤道一点时,它的“地面速度”就会降低,因此正弦波的下端会降低。以下是未来几十年月球“地面速度”的图:
月球地面速度的上限一直比较固定,但是下限变化比较大。最近的一次下限出现在2025年的5月1号,达到390m/s。
你等吧
当你进入大气层后,你要尽量避免高空热气流,否则你的地速还要增加50~100m/s

反正这个速度,你一定要准备好超音速的风,一定要带好护具,抱紧抓紧滑杆,否则就byebye了。
过了一定高度后,你就要考虑跳伞了。你肯定不想以音速着地吧。
恭喜你,终于靠自己的力量从月亮回到了地球。
BTW,最后要提醒一下,地球表面大部分都是水,
如果你没有计算好跳到太平洋了,只有鲨鱼陪你了。
最后推荐一下电影 《地心引力》 gravity 
参考资料:

https://what-if.xkcd.com/
继续阅读
阅读原文