跟著《流浪地球》學(xué)科學(xué)

本刊編輯部

去年，一部名為《流浪地球》的國(guó)產(chǎn)科幻電影口碑“爆棚”。

不過，其中的科學(xué)知識(shí)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)卻未必是小讀者兼小影迷完全理解的。

比如，流浪地球計(jì)劃真的可行嗎？

流浪地球計(jì)劃

階段1：剎車階段

行星發(fā)動(dòng)機(jī)使地球停止自轉(zhuǎn)。

階段2：逃逸階段

全功率開動(dòng)行星發(fā)動(dòng)機(jī)，加速駛出太陽(yáng)系。

階段3：先流浪階段

利用太陽(yáng)和木星完成加速，駛向比鄰星。

如何利用木星加速？

利用行星的引力改變飛行軌道和速度，即引力彈弓效應(yīng)。木星公轉(zhuǎn)速度約為13千米/秒。當(dāng)?shù)厍蛲ㄟ^木星后，就算不計(jì)算地球發(fā)動(dòng)機(jī)帶給地球的額外速度疊加，地球獲得的速度也將至少達(dá)到55.8千米/秒，足以完成逃離太陽(yáng)系的任務(wù)。

為什么選擇利用木星加速？

質(zhì)量越大的天體，動(dòng)能交換越多。木星的質(zhì)量約為地球的318倍，是太陽(yáng)系中質(zhì)量最大的行星。而且，在適合對(duì)地球進(jìn)行引力助推的行星中，木星是距離地球最近的一顆。

為什么選擇帶著地球流浪？

距離太陽(yáng)系最近的比鄰星沒有行星（不過，最新的天文研究顯示：比鄰星的行星已被發(fā)現(xiàn)）;最近的、有行星的恒星系在850光年外;人類目前還不具備建造大型、穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)。

地球會(huì)不會(huì)解體？

當(dāng)兩個(gè)天體的質(zhì)量和引力場(chǎng)強(qiáng)度存在差異并且距離足夠近時(shí)，質(zhì)量較小、引力場(chǎng)強(qiáng)度較弱的天體就會(huì)被另一個(gè)更大天體的潮汐力拉扯解體。該定義極限距離就是洛希極限。地球與木星的剛體洛希極限約為6.27萬(wàn)千米。在電影中，地球大氣與木星大氣的距離大于洛希極限，所以木星的引力并不會(huì)把地球撕碎。

點(diǎn)燃木星可行嗎？

木星是一顆氣態(tài)行星，其大氣中氫含量高達(dá)90%。從地球抽取的大量氧氣和木星大氣中的大量氫氣混合，具備了燃燒的三個(gè)必要條件。爆炸所需的氫氣的濃度為4%～70%，但過低的氧氣含量仍然無法點(diǎn)燃木星。

階段4：后流浪階段

在500年時(shí)間內(nèi)，將地球加速到光速的5‰，然后滑行1300年，再調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，利用700年進(jìn)行減速。

階段5：新太陽(yáng)時(shí)代

地球泊入比鄰星軌道，成為比鄰星的行星。

地球流浪為什么沒帶月球？

地月引力無法讓地球以一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài)向前行進(jìn)。逃逸過程中，如果月球還在跟隨地球，那么月球就必須保持同速，否則推進(jìn)器的工作量就要再加上整個(gè)月球。兩者的速度如果有差異，就存在月球和地球相撞的可能。

本文選自科學(xué)普及出版社《科幻電影中的科學(xué)：科學(xué)家奶爸的宇宙手繪》一書。王元卓、陸源兩位作者用童真的漫畫讓小讀者了解科學(xué)、愛上科學(xué)，其中，王元卓博士是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員，還是和女兒一起看電影、學(xué)知識(shí)、畫手繪的父親，被譽(yù)為“硬核科學(xué)家奶爸”。對(duì)了，這本書不僅有《流浪地球》，還有《星際穿越》《火星救援》兩部大片呢。