《流浪地球》里的科学:地球怎么实现说走就走?

首页 > 教育新闻 > 教育新闻阅读/2019-02-11 / 加入收藏 / 阅读 [打印]
内容提要:今年春节一部科幻电影引爆国内电影票房市场。在喜剧扎堆的贺岁档里,这部设定为未来世界的地球灾难片刷爆微博、朋友圈,实现口碑票房双收。没错,它就是真正意义上首部国产科幻大片——《流浪地球》。想必很多同学在观影过程中,被视觉效果所震撼;被影片中家园情怀所感动;被原著刘慈欣先生的“脑洞”所折服。

天津讯:今年春节一部科幻电影引爆国内电影票房市场。在喜剧扎堆的贺岁档里,这部设定为未来世界的地球灾难片刷爆微博、朋友圈,实现口碑票房双收。没错,它就是真正意义上首部国产科幻大片 《流浪地球》。想必很多同学在观影过程中,被视觉效果所震撼;被影片中家园情怀所感动;被原著刘慈欣先生的 脑洞 所折服。

那么,你知道《流浪地球》中的核心创意 将地球推出太阳系 是怎样操作的吗?其中用到了哪些科学原理?影片又怎样巧妙地运用了科学知识实现未来幻想的?

《流浪地球》中,为什么要冒着危险把地球推向木星?

硬科幻 的魅力不是凭空捏造不可能的未来,而是设定一个未知,并用合理的科学原理去解释它。在《流浪地球》中,太阳急速老化,人类需要将地球推向4.3光年的比邻星找到新的稳定恒星系。而按照逃逸速度航行,需要7.7万年才能抵达。为了缩短航行时间,人类想到借助木星的 引力弹弓 ,令地球消耗改变方向、提升速度。

什么是木星的 引力弹弓 ?

引力弹弓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 。

在电影中,因木星与地球质量相差巨大,人类把木星当做地球的 引力助推器 。假设木星以速度U向左运动,地球以速度v向右运动。由于两者的运动方向相反,所以当地球运行至木星右侧时,其轨道就会发生弯曲,进而以U+v的相对速度(相对于木星表面)运行。当地球脱离环木星轨道时,其相对于木星表面的速度仍然为U+v,但是此时的运动方向与原来相反 即向左运动。而由于木星本身正以速度U向左运动,所以在观测者看来,地球正以2U+v的速度向左运行 其速度提升幅度为2U,即木星运行速度的两倍。于是地球的速度和能量都增加了,却没有消耗任何燃料,就朝着新家园 三体 星飞去了。

为什么用飞船逃离地球,找寻新家园的方式不可行?

《流浪地球》原著写到: 按人类目前的技术最多只能建造像纽约和上海那么大的飞船,但同地球相比,这样的生态系统还是太小了,太小了。 以作品中的观察结果来讲,半人马座没有行星,最近的有行星的恒星在八百五十光年以外,当时并没有发现半人马座的比邻星宜居带内的Proxima b行星。仅仅了解到最近的行星在850光年外。而人类的生态控制技术无法坚持0.5%光速所需的17万年,甚至连10%的时间都到不了。因此不得已才选择了以地球为飞船的 流浪地球 计划。

李一一说中的 洛希极限 是怎么一回事?

在电影后半段出现了一位天才科学家李一一,随着地球不断被木星引力拉近,他手中的电脑显示地木之间距离与洛希极限的绝对值也趋于0。那么达到 洛希极限 会产生怎样的后果?

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。这个使卫星解体的距离的极限值是由法国天文学家洛希首先求得的,因此称为洛希极限。当天体和第二个天体的距离为洛希极限时,天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等。如果它们的距离少于洛希极限,天体就会倾向碎散,继而成为第二个天体的环。 

《流浪地球》电影中,地球已经到达了地木 流体洛希极限 (地木距离10.3万公里)。在此处,液体和气体不再能被地球引力束缚,而倾向于逃逸;而岩石还勉强能凭借自身的硬度坚持一段时间。当地球再靠近木星一点,地球将进入地木 刚体洛希极限 (地木距离约7.44万公里)。在此处,就连坚硬的岩石都会被引力差撕碎,地球将彻底解体。 

在关于《流浪地球》的众多评论中,最令编辑感动的是一位七岁半的同学以稚嫩的字体写下的简短影评: 看过《流浪地球》之后,我也想飞往宇宙看一看。 宇宙之探索,并非只依仗超前的科学技术,更根本的动因是哲科思维的深植于心。《流浪地球》的横空出世,不仅仅开启国产科幻大片的元年,其深远的价值是如《星球大战》对美国青少年的影响一般 开创属于中国青少年的宇宙探索兴趣之门。以文化的影响力激发青少年的哲科之思,从而不再限于解决问题的能力,开始抬起头,向天空发问。

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