跟著《流浪地球》學科學

本刊編輯部

去年，一部名為《流浪地球》的國產科幻電影口碑“爆棚”。

不過，其中的科學知識、專業術語卻未必是小讀者兼小影迷完全理解的。

比如，流浪地球計劃真的可行嗎？

流浪地球計劃

階段1：剎車階段

行星發動機使地球停止自轉。

階段2：逃逸階段

全功率開動行星發動機，加速駛出太陽系。

階段3：先流浪階段

利用太陽和木星完成加速，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。木星公轉速度約為13千米/秒。當地球通過木星后，就算不計算地球發動機帶給地球的額外速度疊加，地球獲得的速度也將至少達到55.8千米/秒，足以完成逃離太陽系的任務。

為什么選擇利用木星加速？

質量越大的天體，動能交換越多。木星的質量約為地球的318倍，是太陽系中質量最大的行星。而且，在適合對地球進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現）;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、穩定的生態系統的技術。

地球會不會解體？

當兩個天體的質量和引力場強度存在差異并且距離足夠近時，質量較小、引力場強度較弱的天體就會被另一個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把地球撕碎。

點燃木星可行嗎？

木星是一顆氣態行星，其大氣中氫含量高達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燃木星。

階段4：后流浪階段

在500年時間內，將地球加速到光速的5‰，然后滑行1300年，再調轉發動機，利用700年進行減速。

階段5：新太陽時代

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相對靜止的狀態向前行進。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，否則推進器的工作量就要再加上整個月球。兩者的速度如果有差異，就存在月球和地球相撞的可能。

本文選自科學普及出版社《科幻電影中的科學：科學家奶爸的宇宙手繪》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、愛上科學，其中，王元卓博士是中國科學院計算技術研究所研究員，還是和女兒一起看電影、學知識、畫手繪的父親，被譽為“硬核科學家奶爸”。對了，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。