跟着《流浪地球》学科学

本刊编辑部

去年，一部名为《流浪地球》的国产科幻电影口碑“爆棚”。

不过，其中的科学知识、专业术语却未必是小读者兼小影迷完全理解的。

比如，流浪地球计划真的可行吗？

流浪地球计划

階段1：刹车阶段

行星发动机使地球停止自转。

阶段2：逃逸阶段

全功率开动行星发动机，加速驶出太阳系。

阶段3：先流浪阶段

利用太阳和木星完成加速，驶向比邻星。

如何利用木星加速？

利用行星的引力改变飞行轨道和速度，即引力弹弓效应。木星公转速度约为13千米/秒。当地球通过木星后，就算不计算地球发动机带给地球的额外速度叠加，地球获得的速度也将至少达到55.8千米/秒，足以完成逃离太阳系的任务。

为什么选择利用木星加速？

质量越大的天体，动能交换越多。木星的质量约为地球的318倍，是太阳系中质量最大的行星。而且，在适合对地球进行引力助推的行星中，木星是距离地球最近的一颗。

为什么选择带着地球流浪？

距离太阳系最近的比邻星没有行星（不过，最新的天文研究显示：比邻星的行星已被发现）;最近的、有行星的恒星系在850光年外;人类目前还不具备建造大型、稳定的生态系统的技术。

地球会不会解体？

当两个天体的质量和引力场强度存在差异并且距离足够近时，质量较小、引力场强度较弱的天体就会被另一个更大天体的潮汐力拉扯解体。该定义极限距离就是洛希极限。地球与木星的刚体洛希极限约为6.27万千米。在电影中，地球大气与木星大气的距离大于洛希极限，所以木星的引力并不会把地球撕碎。

点燃木星可行吗？

木星是一颗气态行星，其大气中氢含量高达90%。从地球抽取的大量氧气和木星大气中的大量氢气混合，具备了燃烧的三个必要条件。爆炸所需的氢气的浓度为4%～70%，但过低的氧气含量仍然无法点燃木星。

阶段4：后流浪阶段

在500年时间内，将地球加速到光速的5‰，然后滑行1300年，再调转发动机，利用700年进行减速。

阶段5：新太阳时代

地球泊入比邻星轨道，成为比邻星的行星。

地球流浪为什么没带月球？

地月引力无法让地球以一个相对静止的状态向前行进。逃逸过程中，如果月球还在跟随地球，那么月球就必须保持同速，否则推进器的工作量就要再加上整个月球。两者的速度如果有差异，就存在月球和地球相撞的可能。

本文选自科学普及出版社《科幻电影中的科学：科学家奶爸的宇宙手绘》一书。王元卓、陆源两位作者用童真的漫画让小读者了解科学、爱上科学，其中，王元卓博士是中国科学院计算技术研究所研究员，还是和女儿一起看电影、学知识、画手绘的父亲，被誉为“硬核科学家奶爸”。对了，这本书不仅有《流浪地球》，还有《星际穿越》《火星救援》两部大片呢。