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《流浪地球》中的科学知识 ——武汉学院2021年度科技节之“科学家精神大讲堂”

作者:    摄影:    责任编辑:科研处来源: 审核:    发表时间:2021-11-10点击:

电影简介

近未来,科学家们发现太阳急速衰老膨胀,短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。为了自救,人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划,即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机,推动地球离开太阳系,用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。中国航天员刘培强在儿子刘启四岁那年前往国际空间站,和国际同侪肩负起领航者的重任。转眼刘启长大,他带着妹妹朵朵偷偷跑到地表,偷开外公韩子昂的运输车,结果不仅遭到逮捕,还遭遇了全球发动机停摆的事件。为了修好发动机,阻止地球坠入木星,全球开始展开饱和式营救,连刘启他们的车也被强征加入。在与时间赛跑的过程中,无数的人前仆后继,奋不顾身,只为延续百代子孙生存的希望……




科普知识一:氦闪太阳

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。这就是《流浪地球》中给地球装发动机的原因。


科普知识二:地球如何逃离太阳的毁灭

装上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。

科普知识三:引力弹弓

电影中最让人难懂的之处,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,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。所以在飞行器朝着内行星飞时,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。


科普知识四:木星引力

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。”


科普知识五:洛希极限

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。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。



科普知识六:发动机熄火+地震

地球发动机熄火是电影的原创,造成地球发动机大面积停机的原因之一,是因为木星的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。



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,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,电影中主角母亲就是这样被岩浆夺取了生命。


科普知识七:月球怎么办

地球跑了,月球怎么办: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。




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