|
初五迎財神，相信大家閑來都喜歡跑電影院，今年賀歲片可謂是強者林立。前有主打情懷的《新喜劇之王》，后有黃渤沈騰徐崢搭檔的爆笑大片《瘋狂的外星人》，還有小朋友們喜歡的《小豬佩奇過大年》……誰能想到，一部號稱“硬核科幻”的中國科幻片《流浪地球》橫空出世，截至目前，豆瓣電影評分高達(dá)8.0，高居各大榜單票房榜首。 ▲《流浪地球》劇照 《流浪地球》改編自中國科幻作家劉慈欣的同名小說，講述的是太陽即將毀滅，人類在地球表面安置巨大的推進(jìn)器，在茫茫宇宙中尋找新家園的生存之旅。作為一部生存災(zāi)難片，硬核科幻的《流浪地球》到底展示了什么樣的科學(xué)原理？我們一起來了解一下吧！ 《流浪地球》的電影背景中，因為太陽極速老化，氦閃爆發(fā)在即，太陽系已經(jīng)不適合人類的生存，故而全人類成為寄居蟹，預(yù)備帶著整個地球開啟“流浪”模式。 什么是太陽氦閃？我們知道，19世紀(jì)以來，科學(xué)家通過分析太陽光譜，發(fā)現(xiàn)太陽中所蘊含的元素：90%的氫，還有氦和少量較重的元素。太陽表面像一大碗煮沸的粥，不停地冒著直徑近乎一千英里的泡泡，溫度高達(dá)6000℃。大規(guī)模的爆炸，會定期撕裂太陽表面，在數(shù)秒鐘內(nèi)釋放相當(dāng)于十億顆原子彈的能量。 經(jīng)過漫長的時間發(fā)展，當(dāng)太陽的氫氣燃燒殆盡后，它就會變成一顆紅巨星，失去燃料的核心將會收縮產(chǎn)生大量高熱，導(dǎo)致外層向太陽系膨脹，內(nèi)側(cè)行星將會被吞噬，甚至連地球都難以幸免，這就是太陽氦閃。 我的眼睛突然什么都看不見了，幾秒鐘后，視力漸漸恢復(fù)，冰原、海岸和岸上的人群又在眼前慢慢顯影，最后完全清晰了，而且比剛才更清晰，因為這世界現(xiàn)在籠罩在一片強烈的白光中，剛才我眼睛的失明正是由于這突然出現(xiàn)的強光的刺激。但星空沒有重現(xiàn)，所有的星光都被這強光所淹沒，仿佛整個宇宙都被強光溶化了，這強光從太空中的一點迸發(fā)出來，那一點現(xiàn)在成了宇宙中心，那一點就在我剛才盯著的方向。 太陽氦閃爆發(fā)了。 為了讓我們的地球成功“流浪”，勢必要擺脫太陽系的引力，靠什么呢？地球還是個龐然大物，半徑6371公里，重達(dá)59萬億億噸。于是乎，人們想出了一個辦法，在地球上裝上了行星發(fā)動機，它的能量來自“重元素聚變”。 1954年，第一個利用磁約束來實現(xiàn)可控核聚變的環(huán)形容器——托卡馬克裝置在蘇聯(lián)庫爾恰托夫原子能研究所建成。一直到現(xiàn)在，人類探索核聚變的努力仍在繼續(xù)，世界各國的總投入在持續(xù)增加，探索的步伐也將加快。不斷有新的托卡馬克聚變反應(yīng)堆研制成功，包括中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體所研制的東方超環(huán)（EAST）。 ▲東方超環(huán)（EAST） 在6000米處，我們見到了進(jìn)料口，一車車的大石塊倒進(jìn)那閃著幽幽紅光的大洞中，一點聲音都沒傳出來。我問小星老師地球發(fā)動機是如何把巖石做成燃料的。 “重元素聚變是一門很深的學(xué)問，現(xiàn)在給你們還講不明白。你們只需要知道，地球發(fā)動機是人類建造的力量最大的機器，比如我們所在的華北794號，全功率運行時能向大地產(chǎn)生150億噸的推力?！?/em> 在電影中，末路的人類為自己選了一個新的家園——比鄰星（半人馬座三星）。哪怕人類造出了同樣龐大的行星發(fā)動機，足以在5年左右將地球推進(jìn)到逃逸速度（脫離太陽引力的最低速度）。 但這個速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。比鄰星（半人馬座三星）距離地球4.3光年，如果按照逃逸速度航行，需要7.7萬年才能抵達(dá)，這實在是太漫長了！于是人類想到了借助木星的“引力彈弓”，令地球零消耗改變方向、提升速度，最后到達(dá)比鄰星。 航天中存在引力彈弓現(xiàn)象，利用它，可以令航天器零消耗低改變方向、提升速度，送達(dá)目標(biāo)軌道。引力彈弓一般發(fā)生在一對重量相差懸殊的天體之間。這里我們用木星（紅色球）和地球（藍(lán)色球）舉個例子，如圖a和圖b所示。 地球以速度V靠近木星，而木星在軌道上以速度U運行↓↓↓
▲圖 a 引力彈弓的示意圖 足夠靠近后，地球被木星引力抓住，牽引，優(yōu)雅地轉(zhuǎn)體半周，然后像擲鐵餅?zāi)菢铀Τ鋈ァ?/span> ▲圖 b 引力彈弓的示意圖 感謝木星老哥的助攻，地球的速度和能量都增加了，并沒有消耗任何燃料，就奔著新家園去了。 這時，誰都無法相信小小的地球能逃出這巨大怪物的引力場，從地面上看，地球甚至連成為木星的衛(wèi)星都不可能，我們就要掉進(jìn)那無邊云海覆蓋著的地獄中去了!但領(lǐng)航工程師們的計算是精確的，暗紅色的迷亂的天空在緩緩移動著，不知過了多長時間，西方的天邊露出了黑色的一角，那黑色迅速擴大，其中有星星在閃爍，地球正在沖出木星的引力魔掌。 ——摘自《流浪地球》 電影中地球借助木星的“引力彈弓”，一躍而過前往浩瀚的宇宙，其實這是非常兇險的，這個兇險可不單指電影中的3000座行星發(fā)動機出現(xiàn)故障。而是會導(dǎo)致地球活活撕裂的——洛希極限。 什么是洛希極限？當(dāng)?shù)厍颉傲骼恕钡侥拘歉浇?，此時，地球相當(dāng)于木星的一個衛(wèi)星。此時，地球就感受到了一個拉伸的力，也就是潮汐力。如果地球距離木星很近，地球感受到的潮汐力就會特別大，最后被潮汐力撕碎。 1994年前后，人類觀測到了一顆彗星因突破木星洛希極限而慘遭撕裂進(jìn)而葬身木星的“宇宙級交通事故”。這顆名叫“蘇梅克—列維9”的彗星是第一顆被發(fā)現(xiàn)的圍繞行星運行的彗星，1993年發(fā)現(xiàn)時也許已經(jīng)被木星捕獲了20至30年左右了。計算表明，“蘇梅克—列維9”在木星洛希極限距離內(nèi)通過，于是木星的潮汐力把該彗星撕裂。后來這顆彗星成為了一系列直徑在2公里之內(nèi)的碎片。 ▲“蘇梅克—列維9”彗星的碎片 三個太陽對行星產(chǎn)生的潮汐力均超過洛希極限，第一顆太陽撼動了行星最深層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，第二顆太陽在行星上撕開了直通地核的大裂縫，第三顆太陽將行星撕成了兩半……當(dāng)行星被撕裂后，形狀不規(guī)則的兩部分在自身引力下重新變成球形，灼熱致密的行星核心物質(zhì)涌上地面，海洋在巖漿上沸騰，大陸如消融的流冰般漂浮，它們相撞后，大地變得像海洋般柔軟，幾萬米的巨大山脈可以在一個小時內(nèi)升起，又在同樣短的時間內(nèi)消失。在一段時間內(nèi)，行星被撕開的兩部分藕斷絲連，它們之間有一條橫穿太空的巖漿河流，這些巖漿在太空中冷卻，在行星周圍形成了一個環(huán)，但由于行星兩部分的引力擾動，環(huán)不穩(wěn)定，構(gòu)成它的巖石紛紛墜落，使世界處于長達(dá)幾世紀(jì)的隕石雨中…… ——摘自《三體》 電影的結(jié)局，主角一行人成功地引爆了木星氫氧混合的氣團，運用“引力彈弓”走向未來的家園，地球徹底進(jìn)入“流浪時代”。那么，未來太陽走向衰竭，還要多久？我們真的會走向流浪嗎？第一個問題，科學(xué)家早已做出了解答。 研究計算表明，目前太陽的核反應(yīng)速率大概比太陽剛成為主序恒星時大30%，而在55億年后，不斷加快的太陽核反應(yīng)速率使得當(dāng)時太陽輻射出的能量約已經(jīng)是現(xiàn)在的2倍。 在如此劇烈的輻射照耀下，地球表面的溫度將超過3百多攝氏度。以當(dāng)前的認(rèn)識，在這種環(huán)境下包括人類在內(nèi)的生物體都是無法生存的。除非當(dāng)時的人們研發(fā)出了能夠遮擋太陽劇烈輻射的裝置，否則就不得不踏上流浪之旅了。
因此，珍惜我們的地球吧，它處在太陽周圍的宜居帶里，可以允許液態(tài)水穩(wěn)定的存在，較強的地磁場屏蔽了太陽高能粒子的侵襲，大氣層的密度和成分能夠有效的調(diào)節(jié)溫度，浩瀚宇宙，何德何能，誕生出我們這顆偉大的藍(lán)色星球。 我好像看到半人馬座三顆金色的太陽在地平線上依次升起，萬物沐浴在它溫暖的光芒中。固態(tài)的空氣融化了，變成了碧藍(lán)的天。兩千多年前的種子從解凍的土層中復(fù)蘇，大地綠了。我看到我的第一百代孫子孫女們在綠色的草原上歡笑，草原上有清澈的小溪，溪中有銀色的小魚……我看到了加代子，她從綠色的大地上向我跑來，年輕美麗，像個天使…… 啊，地球，我的流浪地球…… |
|
|
