春节期间,相信大家应该都不会错过第一部国产科幻电影《 流浪地球 》。该影片如“火石”一般燃起了人们对国产科幻电影的期待与希望。这部“硬核”风格的科幻片,不仅迅速成为票房黑马,还引起了广泛的热议。

电影《流浪地球》海报

从严谨的角度来讲,《流浪地球》并不完美,甚至还存在一些BUG。但从中国科幻电影发展的视角看,它足够创新和震撼,推动着中国科幻电影的蓬勃发展。

影片中涉及到的一些科学知识,小编颇感兴趣,今天与大家一起分享一下。

太阳什么时候会灭亡?

太阳

太阳诞生于约50亿年前的一次星云坍缩,太阳系的其它行星紧跟其后。

太阳提供的能量来自于其中心氢气的聚核反应,如同大量氢弹在太阳内部不断爆炸。按照现有的数据估算,这种聚核反应总共将持续约100亿年。所以,太阳还可以再燃烧50亿年左右。

在小说《流浪地球》中,科学家发现太阳异常,并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段,在接下来的数百年时间里淹没地球轨道。红巨星是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段。

不过人类学家曾经估算过,因为周围环境的各种变化,人类在地球上还可以存在的时间大约是200万年。而物理学家霍金曾经更为悲观,因为人类使用能源的没有效率,预言几百年后就需要考虑离开地球。

在某个时间,地球在被淹没之前就已经移到太阳系的宜居区之外,不再适合生命存在,反而在那个时候,火星将完全进入宜居区。

人类能否让地球停止转动?

地球

在“流浪地球”计划中的第一步就是让地球停止转动。我们先来了解一下地球的转动能量是多少?可以从网上搜索到,是2.24×1029焦耳,这个能量是非常巨大的。

让我们做一个简单的对比:一颗原子弹释放出来的能量差不多相当于1百万个TNT当量,或者相当于4.2×1015焦耳,而历史上实验过的释放能量最强的大伊万氢弹,释放的能量差不多是5000万TNT当量,或者就是2.1×1017焦耳。地球的转动能量大约相当于1万亿(1012)个大伊万氢弹同时爆炸。

不过或许在不远的未来,人类能够熟练掌握重核聚变能力的话,产生能量的能力将极大提高。

按照电影所说,每个行星发动机通过重核聚变能够产生150万亿吨的推力。通过简单计算可以推论,这样一台发动机如果能够在赤道上持续不断地产生反推力,那么也需要21857天(大约60年)的时间才能够让地球停止转动。

不过按照电影所言,人类制造了一万个这样的行星发动机,其中一部分是位于赤道之上用于减速的,如果数量可以达到100个左右的话,那么就可以在相对比较短的时间停止地球转动。

所以, “让地球停止转动”在理论上是可能的,不过实现的难度也不算小。

为什么流浪地球要驶入木星周围?

木星

整部电影所展现的一个主题就是如何摆脱木星的“刚体洛希极限”点。这里我们需要先明白地球驶入木星周围的原因。

木星引力是如此之强,为何地球不躲着木星行驶?其实在电影当中,联合共和国政府本来想通过一种叫作“引力弹弓”的效应,使用木星对地球进行加速,没想到部分行星发动机失效,导致地球被木星吸引而逐渐进入木星的“刚体洛希极限”,出现了电影当中所呈现的灾难。

其实引力弹弓效应在探测器飞行中被广泛使用,通常被当作一种节省能源的加速方式,“旅行者一号”探测器就是利用木星和土星两次引力加速,才得以逃出太阳系。

这个效应的原理其实非常简单,因为行星本身也在围绕太阳转动,所以当行星吸引探测器或者其它天体的同时,就实际上赋予了探测器或者其它天体一部分速度,当探测器或者其它天体逃离出去的时候,就相当于被加速了。这样的解释可能不太好理解,我们举一个简单的例子:

如果我们站在静止的地面上向运动的火车顶上扔一个网球,在网球被弹起来的时候,地面上静止的人看到网球的速度,其实就是火车速度和网球原来速度的叠加。所以当天体从某个行星周围逃离的时候,其实就是本来的速度和天体速度的叠加。