大年初一上映的《流浪地球》口碑炸裂了,刚刚反超《疯狂外星人》,逆袭成为春节电影档票房冠军。这部电影是根据《三体》作者刘慈欣的同名小说改编而成,讲述了太阳将变成红巨星,人类驱动地球逃离太阳系的故事。

今天我们也来盘点一下电影《流浪地球》没有交代清楚的10点科学知识!这些知识点看似烧脑,其实简单易懂!

疑问一

太阳“氦闪”是什么现象?为何如此可怕?

整部电影的背景设定是,太阳演化末期会变成红巨星,吞噬掉行星,人类需要驱动地球逃离太阳系。电影中也反复提到一个天体物理学名词“氦闪”,我们来具体介绍一下。

太阳是以内部氢核聚变方式向外发光发热的,当内部的氢元素消耗得差不多的时候,内部的高温高压会激发氦元素的聚变,这个时候的太阳就会发生氦闪,说白了就是太阳老了,自爆了。

原著:“太阳内部氢转化为氦的速度突然加快,太阳的演化已向主星序外偏移,氦元素的聚变将在很短的时间内传遍整个太阳内部,由此产生一次叫氦闪的剧烈爆炸”。

意思就是太阳加速衰老,氦闪之后,太阳将变为一颗巨大但暗淡的红巨星,结果爆炸之后还膨胀了,到时候体积庞大到能把地球都吞了。

事实上用不着太阳吞地球,氦闪之时地球已被汽化了。这就是金粉世家之清秋传《流浪地球》中给地球装发动机的原因。

我们的太阳已有近50亿年的年龄,天文学家们估计太阳还有50到70亿年的寿命。将在12亿年后发生首次氦的融合,估计那时候人类要么死绝了,要么早跑了。

疑问二

移动地球有多难?如何逃离太阳系?

这是电影对原著设定最大的“省略”之处。你以为装上万座核聚变发动机就可以让地球直线逃离吗?并不是,行星这样的“越轨”,也要符合轨道动力学,太阳也是有引力的,所以会用到变轨加速。

因为地球发动机没那么大劲儿,它只能给地球很小的加速度,不能把地球一下子推出太阳轨道,在地球离开太阳前,还要绕着它转15个圈!在这15个圈中地球慢慢加速。而且速度越快,这圈就越扁,所以地球有时离太阳会很远,有时候会很近。

原著中当地球运行到近日点的时候,就会有地球要被太阳吞并的阴谋论,导致全球人心惶惶,东半球大陆上草木生烟。电影开场一家人在海边的场景,电影世界观中是地球启航之前的故事,而在原著中来源于地球运行到远日点顶端那一天,地球人如同过年一样,因为这时地球距太阳最远,人们都有一种虚幻的安全感。

原著中塑造了一个对太阳感动恐惧的氛围,开始发生的时间,主角出生在地球刚刚停止转动之际。书中表示,地球光是“自转刹车”就用了42年,然后围着太阳绕圈加速。地球刹车之后,围绕太阳的转圈,到第15个公转轨道时,最后一次通过近日点时候,主角已经结婚了,东半球将迎来两千五百年的黑夜,然后在远日点才到达了木星轨道。

电影对此进行了省略,直接营造了一个装上发动机的地球被木星捕捉的场景,至于地球之前的故事,无需多言一笔带过,做到了最大的简化,不过想想上述内容很难用电影展示。

疑问三

“引力弹弓”是怎么回事儿?

电影中有一处让人难懂之处,地球为什么会被木星引力捕捉,这里就是引力弹弓效应。

引力弹弓(又名引领助推)就是利用行星的重力场来给太空探测船加速,将它甩向下一个目标,也就是把行星当作“引力助推器”。

这有点类似离心力,以飞行器为例,飞往内行星,朝向太阳就可以获得加速度;而飞往外行星的飞行器,就算有着火箭助推器,由于是背向太阳飞行的,要抵抗太阳引力,故其速度会逐渐降低。

(这也是原著中为什么地球要绕太阳15个圈,而且“圈”越来越扁的原因,否则速度不够,根本到达了不了木星轨道)

所以在飞行器朝着内行星飞时(如金星,水星不行,因为这行星没有大气层),是要利用该原理减速。

而朝着外行星飞时,是要加速。飞行器第一次从远距离接近行星时,在轨道速度之下,利用火箭助推器,最终产生超越轨道速度的动能,产生的运动效果就像该飞行器被行星反弹开了。

这一连串动作,叫做行星引力辅助变轨。通俗的来说,假如轨道行星是一个黑帮老大,跟上我郑浩楠的速度才能入伙,来了之后就老老实实当我的小弟(卫星),一旦你速度太快超了我,就赶紧滚,有多远滚多远……

人类历史上很多飞行器都是这样完成的,比如水手10号,它于1974年2月5日经过金星,经过引力助推减速之后到达水星,否则因郎帅为太阳引力,速度太快就直接“跑过了”。还有卡西尼号探测器,两次飞掠过金星,之后又途经地Lori阿姨球、木星,最终才到达了土星。

《流浪地球》把飞行器换成了地球,原理不变,只是要想让地球发动机助推器产生的动能完全超越太阳引力,就必须借用木星这个大块头,把地球反弹出去。

疑问四

木星引力有多厉害?

木星的引力比地球强2.5倍,因为体积太大,能够牵引太阳系包括地球在内的其它行星,这意味着木星将与地球和地球轨道发生交互作用,比如地球四季就是因为木星引力的作用。感谢木星巨大的引力,使得很多小行星和彗星的轨道在木星引力的作用下发生偏转,保护地球免受撞击。

电影中的原理,就是要利用木星的引力把地球吸过去,只要飞得足够快,并且算好角度,就会得到巨大的加速力:“我们的星球也在木星表面拉起了如山的液氢和液氦的巨浪。这时,木星巨大的引力正在把地球加速甩向外太空。”

可惜问题就出在了“没有算好”,原因还在于速度不够,没跑成功。就像月球一样,人家原本没打算成为地球的卫星,就因为被地球引力“捕捉”到了,才成为地球的卫星。但电影中的问权色床榻1题比较严重,因为木星引力太大,地球距离木星太近,差点超越洛希极限。

疑问五

地球为何会被木星撕裂?“洛希极限”是什么?

影片中,当推动地球前进的行星发动机发生故障时,地球离木星越来越近,即便后来发动机恢复运转,但仍然无济于事,地球仍然在接近木星。地球人陷入了绝望之中,到了该吃吃该喝喝的状态。如果地球越过木星的洛希极限距离时,木星的潮汐力就会把地球撕碎!在千钧一发之际,人类靠点燃木星白岩沟剿匪和地球氧艺术照片气混合气体的方法,成功把地球推离危险轨道。

电影中没有解释什么是“洛希极限”,这个词听上去高深莫测,但其实很简单。洛希极限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。

举个例子,地球和木星的距离为洛希极限时,地球自身的重力和木星造成的潮汐力相等。如颜山摄影论坛果它们的距离少于洛希极限,地球就会倾向碎散,继而成为木星的环,没错,土星的环就是这样来的。

它以首个计算这个极限的人爱德华洛希的名字命名。

所以,地球飞过木星的时候,不能靠的太近,太近了超过洛希极限,地球就会崩了。但是离太远的话,引力又不太够,会达不到冲出太阳系的第三宇宙速度。只能拐回来继续绕太阳,所以冒险接近木星,是地球杀出太阳系的唯一一条路。(只要我跑的够快,木星能帮我让太阳抓不到我)

原著中,离开木星时,地球已达到了逃逸速度,它不再需要返回潜藏着死亡的太阳。

可见,洛希极限就是末日的临界点,在电影中充当了电影中常见的“倒计时爆炸”功能,知道这一点足矣。

疑问六

发动机熄火+地震的原因是什么?

地球发动机熄火是电影的原创,翻遍原著我也不记得有发动机熄火的时候(只是说了过小行星带,损失了一部分发动机:“西半球的地球发动机已被陨石击毁了三分之谭润波长沙一”)。

但这个原创并非信手拈来,造成地球发动机大面积停机的原因之一,是因为木星的斗宝斋磁场和辐射相当的强大,造成地球上所有的电子仪器在木星强大的磁场和引力下全部失灵,这是原著没有涉及到的地方。

地震原著中有解释,由于地球发动机产生的加速度及运行轨道的改变,地核中铁镍核心的平衡被扰动,其影响穿过古腾堡不连续面(是地幔与地核的分界面),波及地幔,大陆地热溢出,地震火山横行,这对于人类的地下城市是致命的威胁:“第六次变轨周期后,在各大陆的地下城中,岩浆渗入灾难频繁发生。”

原著中,主角老妈无极桩的正确方法图片就是这样被岩浆夺取了生命。而电遇见幸福300天影中,也是采用了原著中的设定,地球变轨加速后会导致地热溢出,那么临时减速“停车”同样会致使类似的效果,这里逻辑没有问题。

疑问七

片尾恐怖又震撼的火流星是怎么回事?

电影结尾,点燃木星大气,使地球获得巨大反冲能量,达到木星逃逸速度,这个设定也是电影原创,但致敬了原著。

原著中,地球穿过小行星带,地球舰队需要反物质炸弹炸掉轨道上的小行星:“反物质炮弹不断地击中小行星,湮灭的强光此起彼伏地在漆黑的太空中闪现”。而被炸碎的小行星,会以火流星的形式落到地球。(原著中这段内容是爱情主题)

电影结尾点燃木星大气的反冲能量,特效效果就是火流星们拖着长长的火尾划破长空,给人一种恐怖的美感。原著中主角的父亲也是在这里去世的:

“在清除地球航线上的小行星的行动中,一块被反物质炸弹炸出的小行星碎片击中了父亲的单座微型飞船。”

疑问八

流浪地球的目的地—比邻星,人类为何选择它?

稍有天文常识的人都知道,距离太阳系最近的恒星是“比邻星”,只有4.2光年,4.2光年对于我们来说也是巨大的空间尺度了,要知道1光年大约等于9.5万亿公里。

图中描绘了比邻星恒星系统中三颗恒星的关系,以及在比邻星周围发现的一颗行星。

比邻星所在的恒星系统其实深海利剑鹿宁是包含了三颗恒星。三颗恒星肉眼是无法分开的,看起来就像是一颗恒星。由于这三颗星是半人马座最亮的星点,因此称为“半人马座”星。半人马座星是由两颗太阳大小的恒星相互围绕公转,外加一颗相对距离较远的“比邻星”组成。这个恒星系统也是刘慈欣《三体》小说的切入点。实际上,这样的三体系统是稳定的,不会出现《三体》中所描述季玄瑜的“恒纪元”和“乱纪元”。

在2016年,欧洲南方天台发现一颗行星孙俪妹妹围绕比邻星公转,该行星距离比邻星约0.05个天文单位(750万公里),质量相当于地球的1.3倍。令人兴奋的是,该行星可能处于比邻星的宜居带上。“宜居带”是指行星距离恒星远近合适的区域,在这一区域内,恒星传递给行星的热量适中,既不会太热也不太冷,能够维持液态水的存在。但由于比邻星是一颗红矮星,能量输出不太稳定,经常有大的爆发现象,可能并不适合生命在其周围生存。

比邻星一直是人类设想的星际航行的首选目的地。

2016年4月12日,著名的俄罗斯久其格格,150274,BMP3步兵战车投资人尤里米尔纳宣布了“突破摄星计划”。霍金还亲临现场为该计划站台助威。

“突破摄星”计划的光帆飞行器需要强劲的地面激光阵列供能。

该计划设想在地面上建设激光阵列,然后利用激光产生的光压推动极薄、极轻的光帆高速前进,在200万千米的距离上完成加速过程,并使光帆的速度达到光速的20%!以这样的高速奔向离太阳系最近的比邻星所在的恒星系统仅需20年。

光帆携带一个厘米大小的芯片,小小的芯片上面集成有核电池、微处理器、导航系统、通信系统、以及高清相机等等,真可谓是“麻雀虽小,五脏俱全”,是一枚真正的探测器。为了节约加速能量,光帆和芯片的质量限制在克量级。光帆和微芯片的组合体可以成群地运行在地球轨道上,等待激光阵列的加速一个个奔向深空。

当然,这个激进的设想给当前人类的科技水平提出了很大的挑战!激光器的连续输出功率要求为100吉瓦(1亿千瓦),塞穴相当于五个三峡水电站的输出功率。这样强大的激光对光帆来说简直是噩梦,在承受极大光压的同时,还要承受极高的温度。抵达目标后,微芯片探测器想要把信息发回4.2光年之遥的地球并接收难度极大,因为芯片的发射功率实在有限。

疑问九

地球逃亡具体分成哪几步?

人类带上地球的逃亡之旅,听上去简单,实际上就是“我们的征途是星辰大海”,电影的故事实则沧海一粟。

从地球原有轨道到遥远的比邻星,按照小说设定,这是一场长达2500年、需要100代人才能完成的恢弘计划。简单而言,人类跑路,分五步:

1. 刹车阶段:凭借赤道上的“行星发动机”的巨大推力,使地球停止自转;

2. 逃逸阶段:全功率开动行星发动机,使地球加速驶出太阳系;

3. 先流浪阶段:利用太阳和木星完成最后的加速,驶向人类选定的新家园“半人马座比邻星”;

4. 后流浪阶段:驶出太阳后,行星发动机全功率开启,利用500河东勋私下不太一样年时间将地球加速到光七秀丹速新12j01的千分之五,然后滑行1300年;然后调转发动机,利用700年进行减速;

5. 新太阳时代:地球泊入比邻星轨道,成为比邻星的卫星。

尽管计划所需时间极为漫长,然而小说也仅仅横跨百年,以一个人的一生作为背景,描述了人类在地球离开太阳系过程中的各种境况。作为电影,它更是仅仅展现了一个极短的场景,也就是上面所讲的后流浪阶段。

疑问十

月球怎么办?能打包带走吗?

地球跑了,月球咋办?肯定会有人问这个问题,果真是骨子里就有故土情怀的东方人啊!地球搬家可以一起带走吗?一家人就要齐齐整整嘛!

原著中当然给出了答案:

“夜空中出现了一个巨大的彗星,那是月球。人类带不走月球,就在月球上也安装了行星发动机,把它推离地球轨道,以免在地球加速时相撞。月球上行星发动机产生的巨大彗尾使大海笼罩在一片蓝光之中,群星看不见了。月球移动产生的引力潮汐使大海巨浪冲天,我们改乘飞机向南半球的家飞去。”

文章来源:豆瓣、腾讯科技

图片来源:网络

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