別光看特效！劉慈欣、吳京帶你看懂《流浪地球》裏的科學奧秘
本片除劉慈欣監製以外，更有吳京、李光潔、吳孟達等壯大演員聲勢助陣。超前點映口碑炸裂，看過的不雅眾紛紛暗示“穩了”！
被譽為今世中國科幻“四大天王”之一的作家韓鬆撰文：“很多多少人都看哭了”。
金馬影帝、十億票房擔任的徐崢直接給出了最高評價——
顯然，為了打造中國第一部真正的硬科幻片子，劇組做了大量的功課，整部片子對太空、航天、機械等有著豐碩的表示。無論你是不是科幻迷，這都是一部值得二刷三刷的片子！
劉慈欣、吳京、龔格爾標的目的科普中國的網友賀年
硬科幻的魅力是什麼？大要就是能跳出故事自己，讓我們對糊口發生紛歧樣的思慮。實際中，“流離地球”真的可能發生嗎？明知接近木星有危險，為什麼地球還要走這條路？
帶著各種疑問和思慮，讓我們一路惡補，配合走進科學的奧秘！
為什麼要去木星？
故事布景是如許的：太陽急速老化，不竭膨脹，太陽係已經不適合人類保存，於是人類為本身選了一個新的家園——比鄰星（半人馬座三星）。
比鄰星同太陽一樣，都是恒星，但質量隻有太陽的八分之一
地球是個龐然大物，半徑6371公裏，重達59萬億億噸。但人類造出了同樣複雜的行星策動機，足以在5年擺布將地球推進到逃逸速度（離開太陽引力的最低速度）。
行星策動機示意圖
但這個速度還遠遠不敷。比鄰星（半人馬座三星）距離地球4.3光年，若是按照逃逸速度航行，需要7.7萬年才能抵達，這其實是太漫長了！
即使行星策動機繼續加快，達到光速的百分之一仍然不成行。於是人類想到了借助木星的“引力彈弓”，令地球零耗損改變偏向、晉升速度，最後達到比鄰星。
那為什麼行星策動機不克不及加快到百分之一光速呢？這是因為行星策動機的能量來自“重元素聚變”。
重元素聚變有什麼限製？
所謂重元素聚變並不是什麼稀奇玩意兒。在宇宙深處有不少恒星“巨無霸”，內部就在進行著重元素聚變。
重元素聚變的質能轉換效率是半斤八兩低的。最樂不雅估量，地球要達到逃逸速度，也必需燒失落7億億噸的石頭，半斤八兩於把全球的地麵挖失落40米做為燃料；要達到光速的百分之一，則必需削去地殼的一半。
若是無法靠本身的力量鞭策地球，那就借助精巧的軌道計較，操縱天文標準的力量——萬有引力。於是人類將目光投標的目的木星，這就是片子前半段上演的。
木星的引力彈弓是怎麼回事？
航天中存在引力彈弓現象，操縱它，可以令航天器零耗損低改變偏向、晉升速度，送達方針軌道。
引力彈弓一般發生在一對重量相差懸殊的天體之間。這裏我們用木星（紅色球）和地球（藍色球）舉個例子，如圖a和圖b所示。
地球以速度V接近木星，而木星在軌道上以速度U運行↓↓↓
圖a 引力彈弓的示意圖
足夠接近後，地球被木星引力抓住，牽引，優雅地轉體半周，然後像擲鐵餅那樣甩出去↓↓↓
圖b 引力彈弓的示意圖
感激木星甘當人梯的奉獻精力，地球獲得了木星的軌道速度U，疊加上原有的速度V，速度增添到了U+V。地球的速度和能量都增添了，卻沒有耗損任何燃料，就奔著新家園去了。
但若是變軌時離一顆巨行星太近的話，這趟“不雅光觀光”可就要不怎麼興奮了。
接近木星時，行星策動機多量熄火
本地球接近木星時，人類俄然遭遇了龐大危機：數千台行星策動機故障熄火了，全球地動，火山爆發，岩漿淹沒了地下城……
圖中紅線部門為長城
為什麼幾千台策動機遇同時熄火呢？為什麼地動、火山都趕在這個時辰來湊熱鬧呢？這一切災難的根源是“洛希極限”，簡單說就是地球離木星太近了，太近會發生什麼呢？
跨越洛希極限會發生什麼呢？
洛希極限（Roche limit）是天文學中的一個特別的距離。當兩個天體的距離少於洛希極限時，它們就傾標的目的於被“潮汐力”撕碎。
計較表白，地球和木星的距離若是低於103萬公裏，那麼大氣就會在潮汐力的感化下離開地球；若是距離低於7.44萬公裏，那整個地球城市被撕碎。
潮汐力有多恐怖，我們拿一個茶壺和茶杯舉例子：
圖 c 用來演示潮汐力的茶杯
我們在杯壁頂部倒一些水，讓它在重力感化下標的目的著杯底滑落。越接近杯底，水滴會越拉越長，最後被拉扯到了扯破的極限。這個極限就可以被認為是這個茶杯對水滴的“洛希極限”。
木星的引力場，現實上就是如許一個“茶杯”。地球尺寸很大，當它接近木星時，離木星較近一側受到的引力，將比力遠一側大得多，是以會像水滴一樣被逐漸扯破。
《流離地球》片子中，地球已經達到了地木“流體洛希極限”（地木距離103萬公裏）。在此處，液體和氣體不再能被地球引力束厄局促，而傾標的目的於逃逸；而岩石還勉強能憑借自身的硬度對峙一會兒↓↓↓
圖 d 地木流體洛希極限模擬(二維簡化模子)
再接近木星一點，地球將進入地木“剛體洛希極限”（地木距離7.44萬公裏）。在此處，就連堅硬的岩石城市被引力差撕碎，地球將徹底解體↓↓↓
圖 e 地木剛體洛希極限模擬(二維簡化模子)
可以想象《流離地球》中，人類麵對的是如何的絕望了。太接近木星不可，那樣會被潮汐力撕碎；太遠離木星也不可，那樣無法借助引力彈弓變軌……
好的科幻對科學有指標的目的意義
限於時候和篇幅，在此隻能對《流離地球》中兩個關頭情節的科學布景進行會商。現實上片子中涉及的科學常識很是多，設心猿意馬詳實，且高度融入劇情。
最主要的是，它們引出了良多值得思慮的問題。從這個角度看，一部好的科幻片子真的能開啟不雅眾、尤其是孩子們的想象力與求知欲。好的科幻作品，尤其是硬科幻，對於科學是有比力強烈的指標的目的意義。
在春節之際看到如許一部國產科幻片子，娛樂之餘，還能傳遞科學常識與科學精力。
讓我們一路為中國科幻點讚！
- 發表於 2019-02-08 23:28
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