我知道了
根据科幻大牛刘慈欣的作品改编的电影《流浪地球》,勇夺贺岁档票房冠军,当然也成为影视迷和科幻迷们热议的话题。今天我们就来聊一聊和地球“流浪”有关的科学小话题——
太阳、地球、木星及其他
——解读《流浪地球》中的科学常识

太阳,真的会消亡吗?

影片中,太阳正在变成红巨星,人类被迫开始驱动地球逃离太阳系。

从恒星的演化规律来讲,太阳是会有“熄火”的那一天的。当太阳核心中的氢燃烧殆尽,生成的氦元素在引力的作用下坍缩,释放的能量进一步升高温度,点燃核心周围的氢壳层,然后太阳迅速膨胀,就会成为一颗红巨星。

有理论认为,太阳演化生成的红巨星非常巨大,最远能够膨胀到地球轨道。这样,水星、金星和地球都会逐渐坠入太阳而毁灭。其实,早在太阳吞噬掉地球之前,地球上的海洋早已被膨胀的红巨星烤干,生命不复存在。

不过这些都是在遥远的50亿年之后才会发生的事了。

 

木星,真的能给地球加速吗?

影片中,地球为了逃离太阳系,利用木星加速。这种加速方式被称为引力弹弓或者叫引力助推。

现实中的确存在着引力弹弓现象,它可以令航天器零消耗、改变方向、提升速度,送达目标轨道。这是一种非常成熟的航天技术,有着广泛的应用。  

人类第一次利用引力弹弓效应发生在1959年,当时苏联的月球3号探测器从月球南极后方飞过,借助月球的引力绕到月球背面并拍摄了人类第一幅月球背面的图像。这次的引力助推不但改变了探测器的飞行轨道,也增加了少许速度。以后很多人类发射的探测器都利用过这种技术。

引力弹弓效应不但能够加速探测器,也可以减速探测器。最近的例子是2018年发射的帕克太阳探测器,它利用金星的引力弹弓效应一次次降低在轨道运行的速度,逐渐靠近太阳。

 

石头,真的能当燃料吗?

在影片中,为推动地球,人类建造了上万座高耸入云的核聚变发动机,以石头为原料进行核聚变产生能量。

我们知道,氢弹就是一种剧烈的核聚变爆炸现象,但人类无法直接利用这种能量。人类需要的是能够平稳输出能量的核聚变装置,但这种装置到目前为止还处于实验阶段,例如中国的超导核聚变托克马克装置(EAST)以及国际联合建设的热核聚变实验堆(ITER)。目前人类首先要驯服的是氘氚的核聚变,这也是相对最容易的一种核聚变。

石头的组成元素非常复杂,但主要是氧、硅、铝和钙等原子序数较大的元素。这些元素聚变的难度极高,宇宙当中,这些元素的核聚变只能发生在大质量恒星(其质量在太阳质量的8倍以上)演化末期的核心处。实际上,我们身边的元素,除了氢和氦,基本都是在恒星燃烧、超新星爆炸以及中子星合并过程中形成的。

所以,影片中用石头进行核聚变的发动机在现实中是不可能的。

 

地球,真的会被“撕碎”吗?

影片中,地球靠木星过近,如果地球越过木星的洛希极限距离后,木星的潮汐力就会把地球“撕碎”!

在天体力学中,洛希极限又称洛希半径,最早由法国天文学家洛希提出。它是指当行星与卫星距离近到一定程度时,潮汐作用就会使天体本身解体分散。地球的物质结合在一起的主要作用力是自身的重力,当地球靠近木星的时候,木星会对地球产生强烈的潮汐撕扯作用。当潮汐力超过地球自身物质的重力结合作用时,地球就会被撕裂。地球刚开始被撕裂时,离木星的距离就是洛希极限。

结论是,如果地球靠木星距离太近,是真的会被“撕碎”的。