《流浪地球》里的趣味科學

茍利軍 黃月

電影《流浪地球》憑借宏大離奇的背景設定、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》涉及不少科學知識，接下來我們就來聊聊電影中那幾個有趣的科學故事吧！

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，如同大量氫彈在內(nèi)部不斷爆炸。黃矮星的這種聚核反應能持續(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，會吞沒太陽系里的所有行星。不過據(jù)科學家研究推測，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)人類學家估算，由于地球自身的環(huán)境也在發(fā)生著各種變化，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，地球就不再適合居住了。

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2.24×1029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2.1×1017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。

在電影《流浪地球》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難，導致人類數(shù)量大幅度削減，這是很真實的科幻預測。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，這塊僅存大陸的板塊也將坍縮，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”要駛入木星周圍

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，既然科學家已經(jīng)設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，導致差點撞上去呢？其實，“聯(lián)合政府”的科學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，借助了一種叫作“引力彈弓”的效應，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，當探測器或者其他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?？梢姡尩厍蝻w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，才導致“突破洛希極限”這一意外的發(fā)生。

（藍鳥摘自《奧秘》，有刪改）