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        《流浪地球》里的趣味科學(xué)

        2019-12-16 06:50:12茍利軍黃月
        37°女人 2019年9期
        關(guān)鍵詞:人類

        茍利軍 黃月

        電影《流浪地球》憑借宏大離奇的背景設(shè)定、精彩絕倫的視覺沖擊,“大張旗鼓”地俘獲了眾多觀眾的心。作為一部硬科幻電影,《流浪地球》涉及不少科學(xué)知識,接下來我們就來聊聊電影中那幾個有趣的科學(xué)故事吧。

        太陽什么時候會滅亡

        占有太陽系總體質(zhì)量99.86%的太陽,誕生于大約45億年前的一次星云坍縮。太陽是一顆黃矮星,它釋放的能量來源于其中心氫氣的聚核反應(yīng),如同大量氫彈在內(nèi)部不斷爆炸。黃矮星的這種聚核反應(yīng)大約能持續(xù)約100億年,由此推測,太陽大約還能再燃燒55億年左右。

        而在《流浪地球》中,科學(xué)家觀測到太陽即將進入紅巨星膨脹階段,紅巨星階段的太陽極不穩(wěn)定,會淹沒太陽系里的所有行星。不過據(jù)科學(xué)家研究推測,紅巨星是太陽燃燒到后期才會經(jīng)歷的發(fā)展過程,離我們還很遙遠。

        不過,據(jù)人類學(xué)家估算,由于地球自身的環(huán)境也在發(fā)生各種變化,因而人類在地球上還可以存在大約200萬年;物理學(xué)家霍金則認為由于人類濫用地球資源,所以可能幾百年后,地球就不再適宜居住了。

        人類是否能夠讓地球停止轉(zhuǎn)動

        電影里提及,由于人類要讓地球始終朝某個方向持續(xù)飛行,所以“流浪地球”計劃的第一步是先讓地球停止自轉(zhuǎn)?,F(xiàn)實中,我們真的能讓地球不再轉(zhuǎn)動嗎?

        地球的轉(zhuǎn)動能量為2.24×10^29焦耳,這個能量是很驚人的。我們來對比一下,歷史上試驗過的氫彈中,釋放能量最強大的當屬大伊萬氫彈,其爆炸時釋放了5000萬TNT當量,也就是2.1×10^17焦耳。而地球的轉(zhuǎn)動能量就相當于約1萬億個大伊萬氫彈同時爆炸。

        在《流浪地球》電影里,每個行星發(fā)動機通過重核聚變產(chǎn)生的推力為150萬億噸,這樣一臺發(fā)動機在赤道上持續(xù)產(chǎn)生反推力,需要21857天,也就是60年左右,才能讓地球停止自轉(zhuǎn)。若是赤道上共計有100個以上這樣的發(fā)動機,理論上就可以在較短的時間內(nèi)讓地球停止自轉(zhuǎn)。

        一旦地球停止轉(zhuǎn)動,將會發(fā)生什么

        影片中提到,地球?qū)崿F(xiàn)停止自轉(zhuǎn)后,不可避免地發(fā)生了全球性的巨大災(zāi)難,導(dǎo)致人類數(shù)量大幅度削減,這是很真實的科幻預(yù)測。地球停止自轉(zhuǎn)最直接的后果,就是陸地的大量消失。

        地球在轉(zhuǎn)動時,由于離心力作用,液態(tài)的海水會向赤道附近聚集,使得赤道附近儲備了大量的海水。假如地球真的停止自轉(zhuǎn),離心力消失,赤道附近的海水將向地球的兩極流動,屆時大陸將被淹沒,地球?qū)⒊蔀橐活w藍色的大水球,只剩赤道附近的一圈超級大陸尚且凸顯在地表。

        而這塊位于赤道上的唯一大陸,也不是絕對安全的。因為在地球自轉(zhuǎn)時,同樣由于離心力作用,地球的赤道地殼相較其他區(qū)域也會更突出一些;假如停止自轉(zhuǎn),赤道附近失去了離心力,這塊僅存大陸的版塊也將坍縮,引發(fā)一系列的全球性海嘯和地震。

        當?shù)厍蛲V棺赞D(zhuǎn),地表也就不適合人類生存了,所以在電影里,人類大都移居到地下生活。

        為什么流浪地球要駛?cè)肽拘侵車?/h3>

        整部電影講述了人類在完成地球停轉(zhuǎn)初級階段后,進入旅行階段初期發(fā)生的一次危機,這次危機源于地球不小心突破了木星的“剛體洛希極限”,差點和木星發(fā)生了撞擊。

        有的朋友可能覺得奇怪,既然科學(xué)家已經(jīng)設(shè)定好了地球的推進路線,為什么不能避開木星,卻非要飛得離它很近,導(dǎo)致差點撞上去呢?其實,聯(lián)合政府的科學(xué)家是故意讓地球飛向木星,因為咱們要在木星的幫助下才能順利“逃跑”。

        現(xiàn)實中,美國宇航局研制的無人探測器“旅行者一號”,在飛離太陽系前往深空探險的時候,為了節(jié)省能源,借助了一種叫做“引力彈弓”的效應(yīng),利用木星和土星的兩次引力加速,逃離了太陽系。

        “引力彈弓”的原理其實很簡單,由于木星或土星等行星本身也在圍繞太陽轉(zhuǎn)動,所以當它們吸引探測器或其他天體的同時,也賦予了這些探測器或天體一部分速度,當探測器或者其它天體逃離出去的時候,就相當于被加速了。所以當?shù)厍蜃鳛橐粋€天體,飛向木星并從木星周圍逃離的時候,其逃離速度就是原先飛向木星的速度和木星圍繞太陽公轉(zhuǎn)速度的疊加。

        據(jù)聯(lián)合政府科學(xué)家計算得出,地球正是需要這樣的疊加速度,才能達到駛離太陽系所需的逃逸速度??梢?,讓地球飛向木星借力是何等明智的壯舉,能為全人類節(jié)省無比龐大可觀的資源,只不過地球上的行星發(fā)動機臨時發(fā)生了故障,才導(dǎo)致“突破洛希極限”這一意外的發(fā)生。

        (摘自《奧秘》2019年5期)

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