停止自轉(zhuǎn)的地球，真的可以去流浪嗎?

茍利軍

今年春節(jié)檔的電影中，《流浪地球》無疑是飽受贊譽(yù)的佳作。這部影片根據(jù)劉慈欣的同名科幻小說《流浪地球》改編，講述了太陽正逐步進(jìn)入紅巨星的膨脹階段，地球?qū)⒈慌蛎浀奶柎髿馑蜎]，在人類即將面臨滅絕的關(guān)頭，人類聯(lián)合政府做出了一項(xiàng)決定，將地球作為一個(gè)龐大的飛船駛離原有軌道，推向距離我們最近的4.2光年外的比鄰星。

電影中的主要場景都發(fā)生在地球脫離原有軌道之后，而脫離軌道的第一步就是憑借赤道上的“行星發(fā)動(dòng)機(jī)”的巨大推力，使地球停止自轉(zhuǎn)。如果從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)角度進(jìn)行推敲，我們能否真正實(shí)現(xiàn)讓地球停止自轉(zhuǎn)并推動(dòng)它去“流浪”呢？

人類是否能夠讓地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)？

在直接回答這個(gè)問題之前，我們需要先了解—下地球的轉(zhuǎn)動(dòng)能量。

科學(xué)家認(rèn)為，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)能為2.24E29焦耳，大約相當(dāng)于1萬億個(gè)“大伊萬氫彈”同時(shí)爆炸所產(chǎn)生能量。按照電影所說，每個(gè)行星發(fā)動(dòng)機(jī)通過重核聚變能夠產(chǎn)生150萬億噸的推力，而目前的航天飛機(jī)的推力大約在2000萬牛頓，影片中呈現(xiàn)的行星發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大約是航天飛機(jī)的100億倍。

如果僅僅只有一個(gè)行星發(fā)動(dòng)機(jī)，即使它能夠持續(xù)不斷地產(chǎn)生反推力，也需要218569天（約600年）的時(shí)間才能夠讓地球停止自轉(zhuǎn)。

而電影中的—萬個(gè)行星發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中，有相當(dāng)一部分被設(shè)置在赤道之上用于停止地球自轉(zhuǎn)，因此可以在相對(duì)比較短的時(shí)間里就讓地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)。不過重核聚變技術(shù)仍未被人類所掌握，因此要實(shí)現(xiàn)影片中的目的，對(duì)于目前的人類而言，幾乎是不可能做到的事。

地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，會(huì)發(fā)生什么？

最直接的一個(gè)表現(xiàn)就是地球上幾乎所有的大陸都會(huì)被海洋淹沒，這一點(diǎn)也在電影當(dāng)中有所提及。這個(gè)原因很簡單：在地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)殡x心力的緣故，液態(tài)的海洋會(huì)朝向赤道附近聚集;而一旦地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)，水就會(huì)向兩極地區(qū)流動(dòng)，造成大陸被淹沒。

根據(jù)美國ESRI公司的動(dòng)畫模擬，地球只會(huì)剩下赤道附近的一圈超級(jí)大陸得以顯露，如果人類要想繼續(xù)在大陸上生存，這將會(huì)是唯一的生存區(qū)域。而在電影當(dāng)中，人類就選擇了移居到地下進(jìn)行生活。

值得指出的是，即使停止自轉(zhuǎn)后，只剩下了赤道附近唯一的大陸，這塊區(qū)域也充滿了很多危險(xiǎn)。在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，因?yàn)殡x心力的作用，地球赤道地殼會(huì)顯得更為突出一些;然而在沒有自轉(zhuǎn)時(shí)，赤道附近就會(huì)因?yàn)槿鄙匐x心力，導(dǎo)致板塊坍縮，從而引發(fā)一系列的全球地震或是海嘯，所以我們將很難看到保存完整的城市，在地面上修建的行星發(fā)動(dòng)機(jī)也許同樣很難保存，即使居住在地下也會(huì)受到地震等諸多災(zāi)害。且因?yàn)闆]有了轉(zhuǎn)動(dòng)，地球?qū)?huì)有固定的·面朝向太陽，另外一面將一直處于黑夜當(dāng)中，就像我們?cè)谀蠘O或者北極所經(jīng)歷的極晝或者極夜。

同時(shí)，我們對(duì)于磁場的產(chǎn)生機(jī)制并沒有一個(gè)定論，目前比較流行的說法是因?yàn)榈厍蛲鈿雍蛢?nèi)核之間的轉(zhuǎn)速不同所導(dǎo)致。如果地球停止自轉(zhuǎn)，這兩個(gè)區(qū)域也會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，那么地球磁場有可能也會(huì)突然消失。

通常情況下，地球磁場不僅僅能夠?yàn)槲覀冎该髂媳狈较?，更重要的是起到了保護(hù)作用。它能夠?qū)碜杂谔柕膸щ娏Ｗ悠帘斡诘厍虼髿庵?，從而使太陽粒子很難直接穿過磁場進(jìn)入低層大氣，從而保護(hù)了地球大氣層不會(huì)丟失。這些帶電的太陽粒子會(huì)沿著磁力線向兩極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)帶電粒子與大氣中的部分粒子相互作用，就會(huì)產(chǎn)生我們所看到的極光。而一旦沒有了磁場，太陽風(fēng)能夠不受任何阻礙，直接進(jìn)入地球大氣，從而在全球各個(gè)地方形成極光，更可能會(huì)逐漸造成地球大氣損失。

就太陽系而言，現(xiàn)在的火星大氣質(zhì)量僅僅是地球大氣的百分之一。但在三四十億年之前，火星也像日前的地球一樣，有著海洋和濃厚的大氣，氣候宜人，非常適合生命的居住。然而就是因?yàn)榛鹦钦w磁場的消失，在太陽風(fēng)的沖擊之下，火星大氣逐漸“逃逸”到了太空當(dāng)中，火星也越來越荒蕪。如果地球沒有了磁場，也可能會(huì)重復(fù)火星的境遇。

電影為我們展現(xiàn)了一個(gè)被冰雪封凍但保存完整的世界。但事實(shí)上如果我們能夠讓地球停止自轉(zhuǎn)，在這個(gè)過程當(dāng)中，地球就會(huì)發(fā)生巨大的變化，比電影場景更加慘烈。

當(dāng)然，即使未來我們能夠克服地球停止自轉(zhuǎn)后所產(chǎn)生的所有不利影響，地球在太空流浪的旅途也并非一番風(fēng)順，影片中提到的逃離木星也僅僅是萬里征途中的一個(gè)小插曲而已，在前往比鄰星的路途當(dāng)中，還有很長的距離等待著地球去走。比如如何經(jīng)過冥王星附近俗稱“柯伊伯帶”的小行星帶，如何避免被小行星不斷撞擊而安全通過奧爾特星云，這都是相當(dāng)有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

可以肯定的是，地球的流浪之路會(huì)充滿艱辛和危險(xiǎn)，但在人類面臨危機(jī)的時(shí)候，將地球整體當(dāng)做飛船轉(zhuǎn)移，無疑是一個(gè)非常大膽且浪漫的想法。盡管從科學(xué)的角度來看，在可以預(yù)見的時(shí)間內(nèi)，人類的能力都無法實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)想法，不過科學(xué)是人類進(jìn)步的動(dòng)力，想象則能為人類進(jìn)步指明方向，科幻電影作為一門藝術(shù)，也仍能為人類未來的發(fā)展方向提供一定參考性。

——摘自《科學(xué)大家》