WANDERINGEARTH中的硬科學宣講人：某某某時間：20XX.XX流浪地球急速衰老膨脹近未來,科學家們發現太陽急速衰老膨脹,短時間內包括地球在內的整個太陽系都將被太陽所吞沒。流浪地球為了自救，人類提出一個名為”流浪地球”的大膽計劃，即傾全球之力在地球表面建造上萬座發動機和轉向發動機推動地球離開太陽系,用2500年的時間奔往另外一個棲息之地-比鄰星。今天我們結合電影和原著小說,聊聊《流浪地球》中的幾大硬科學。流浪地球原著小說目前的天文學知識告訴我們,像太陽這樣的行星會從核心開始以一層一層的球殼將氫融合成氦。這個過程會使恒星的大小逐漸增加,通過次巨星的階段，直到達到紅巨星的狀態。最后其核心會塌陷成為致密白矮星。處于紅巨星時代的太陽會失去穩定調節機制，能量產出不斷增加,并且體積開始膨脹變得更紅。天文學知識在這種演化的末期,紅巨星中心積累了足夠高的溫度,最終會使得氦構成的核心開始聚變失控的氦核心燃燒會在數秒的短暫時間內釋放出巨大的能量,這被稱作“氦閃”。太陽目前已有近50億歲，是處于最穩定的“中年期”。添加文字天文學家們估計太陽還有50到70億年的壽命。估計約12億年后發生首次氦的融合添加文字而在小說中這個過程被加速了,太陽的紅巨星期將在大約400年后到來。這就是人類要逃離太陽系的目的了,因為隨著太陽的膨脹。它慢慢會將相鄰的金星,水星和地球吞沒。留給人類的時間只有大約400年。太陽系時間人類相鄰我們看到圖片的正中央有一-個醒目的藍色光點,這就是氦閃的瞬間爆發出的閃耀光芒而在正常的狀態下,這顆發生氦閃的恒星,在圖片中是完全分辨不出來的。氦閃爆發瞬間內核的溫度甚至能夠上升到1億K以上,釋放出的能量也是非常恐怖的,幾乎相當于恒星壽命當中接近1/5左右的能量。電影中描述為一萬座行星發動機,總推力最多會達到150萬億噸。由于地球的質量為6億億億千克,根據牛頓第二_運動定律(F=ma)可以計算出電影描述計算行星發動機能夠給地球產生的加速度大約為2.5x10^-7米/平方秒。雖然這個加速度很小,但給予足夠的時間,其實是可以推動地球前進。添加文字內容點擊添加文字添加文字內容點擊添加文字原著對行星發動機的解釋:“用巖石中的硅元素進行核聚變反應,獲得高能高壓的等離子流。所以可以將這種發動機理解為一套巨型的核聚變離子脈沖推進系統而這種發動機是真實存在的電影而且和電影中一樣,也會噴出淡藍色的光焰。離子發動機的工作原理是先將推進劑進行電離開發再利用電場將離子加速噴出形成推力。以NASA多年前開發的離子推進器為例它使用氙作為推進劑,氙原子核和電子首先在電場的作用下分離,得到游離態的氙離子。之后，氙離子進入了推進器尾端的兩片柵格構成的靜電場中,被加速后高速噴出,形成推力。雖然目前的離子推進器從推力上看只有幾十毫牛，也就能吹起一-張紙而已,更別提脫離地球引力,但在諸如深空探索、星際旅行等真空狀態下經過長時間累積加速后,還是可以完成高速飛行及飛行器變軌等任務，目前已有很多的衛星及探測器搭載了不同種類的離子推進器。引力彈弓就是利用行星的重力場來給太空探測船加速,將它甩向下一個目標，也就是把行星當作“引力助推器”。木星是太陽系中除了太陽之外最大的天體。其引力大約比地球強2.5倍。因為體積太大,能夠牽引太陽系包括地球在內的其它行星。比如地球上的四季就是木星的引力作用。木星大哥還保護了地球小弟不受眾多小行星和彗星的撞擊,人類才得以在地球表面.上演化出來。利用行星的重力場電影中的原理,就是要利用木星的引|力把地球吸過去,只要飛得足夠快,并且算好角度,就會得到巨大的加速力。可惜問題在于人類”沒有算好”。主要原因還是在于速度不夠,結果地球被木星的強大引力捕獲了。就像月球--樣,被地球活生生的"搶過來”成了--顆衛星。而在電影中的問題就更嚴重--些，因為木星引力太大,地球距離木星太近,差點超越洛希極限。洛希極限(Rochelimit)是天文學中的一個特殊的距離。當兩個天體的距離少于洛希極限時,它們就傾向于被“潮汐力”撕碎。計算表明,地球和木星的距離如果低于10.3萬公里,那么大氣就會在潮汐力的作用下脫離地球;如果距離低于7.44萬公里,那整個地球都會被撕碎。我們在杯壁頂部倒一些水,讓它在重力作用。下向著杯底滑落。越靠近杯底,水滴會越拉越長,最后被拉扯到了撕裂的極限。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,實際.上就是這樣--個"茶杯”.。。地球尺寸很大，當它靠近木星時,離木星較近-側受到的引|力1將比較遠一側大得多因此會像水滴一樣被逐漸撕裂。我們在杯壁頂部倒一些水在影片的高潮階段,地球落向木星。主人公突然想到:木星大氣石油氫氣組成,而地球大氣中包含20%的氧氣。于是救援隊點燃了木星和地球大氣的混合氣體,產生巨大的沖擊波將地球推離木星。這個橋段是經不住推敲的,氫氧混合燃燒其本質仍然