您當前的位置 : 東北網  >  東北網教育  >  龍江教育  >  教育資訊
搜 索
《流浪地球》裡的科學故事
2019-02-13 09:00:20 來源:北京日報  作者:
關注東北網
微博
Qzone

  人類是否能夠讓地球停止轉動?

  在『流浪地球』計劃中的第一步就是讓地球停止轉動,盡管在電影中沒有直接展現這一場景,但是電影當中的旁白中有所提及,讓我們就先來看一下這個停止轉動是否可以實現。

  我們先來了解一下地球的轉動能量是多少,可以很容易從網絡上搜索到,是2.24×1029焦耳,這個能量是非常巨大的。

  讓我們做一個簡單的對比:一顆原子彈釋放出來的能量差不多相當於1百萬個TNT當量,或者相當於4.2×1015焦耳,而歷史上實驗過的釋放能量最強的大伊萬氫彈,釋放的能量差不多是5000萬TNT當量,或者就是2.1×1017焦耳。地球的轉動能量大約相當於1萬億(1012)個大伊萬氫彈同時爆炸。

  不過或許在不遠的未來,人類能夠熟練掌握了重核聚變能力的話,產生能量的能力將極大提高。按照電影所說,每個行星發動機通過重核聚變能夠產生150萬億噸的推力。通過簡單計算我們可以推論,這樣一臺發動機如果能夠在赤道上持續不斷地產生反推力,那麼也需要21857天(大約60年)的時間纔能夠讓地球停止轉動。

  不過按照電影所言,人類制造了一萬個這樣的行星發動機,其中一部分是位於赤道之上用於減速的,如果數量可以達到100個左右的話,那麼就可以在相對比較短的時間停止地球轉動。這在理論上是可能的,不過實現的難度也不算小。

  一旦地球停止轉動,將會發生什麼?

  最直接的一個效應就是,沒有了轉動,目前地球上幾乎所有的大陸都會被海洋所淹沒,這一點在電影當中有所提及。原因很簡單,在地球轉動的時候,因為離心力的緣故,作為液態的海洋會朝向赤道附近聚集,所以一旦地球停止轉動,這些水會向兩極流動,從而造成大陸被淹沒。在電影當中,人類移居到了地下生活。

  那麼人類有可能還在地球表面生存嗎?根據美國ESRI公司的動畫模擬,最終幾乎所有的大陸都會被淹沒,只剩下赤道附近的一圈超級大陸凸顯出來。值得指出的是,即使這赤道附近的唯一大陸,也是充滿了很多危險。在轉動的時候,同樣是因為離心力的作用,地球的赤道地殼會顯得更為突出一點,然而在沒有轉動的時候,赤道附近缺少離心力,所以很可能會導致板塊坍縮,從而引發一系列的全球地震或者海嘯。

  而且,因為沒有了轉動,所以地球將會有固定的一面朝向太陽,另外一面將一直處於黑夜當中,就仿佛我們在南極或者北極所經歷的極晝或者極夜那樣。電影中的中國救援隊長在地球表面運送行星發動機救援修復設備時,也提到了穿越極夜區。盡管有地球大氣的存在,但是遠離太陽的一面,還是會因為長期得不到太陽的照射,從而溫度變得很低,不太適合生命的存在。

  為什麼流浪地球要駛入木星周圍?

  整部電影所展現的一個主題就是如何擺脫木星的『剛體洛希極限』點。這裡我們需要先明白地球駛入木星周圍的原因。

  木星引力是如此之強,為何地球不躲著木星行駛?其實在電影當中,聯合共和國政府本來想通過一種叫作『引力彈弓』的效應,使用木星對地球進行加速,沒想到部分行星發動機失效,導致地球被木星吸引而逐漸進入木星的『剛體洛希極限』,出現了電影當中所呈現的災難。其實引力彈弓效應在探測器飛行中被廣泛使用,通常被當作一種節省能源的加速方式,『旅行者一號』探測器就是利用木星和土星兩次引力加速,纔得以逃出太陽系。

  這個效應的原理其實非常簡單,因為行星本身也在圍繞太陽轉動,所以當行星吸引探測器或者其它天體的同時,就實際上賦予了探測器或者其它天體一部分速度,當探測器或者其它天體逃離出去的時候,就相當於被加速了。我們可以舉一個簡單的類似例子來理解。

  如果我們站在靜止的地面上向運動的火車頂上扔一個網球,在網球被彈起來的時候,地面上靜止的人看到網球的速度,其實就是火車速度和網球原來速度的疊加。所以當天體從某個行星周圍逃離的時候,其實就是本來的速度和天體速度的疊加。

  『流浪地球』,這個大膽而美麗的想象值得我們向往。作為中國第一部科幻大片,《流浪地球》帶給我們很多欣喜。中國的科幻電影之路,也如中國的科學發展之路,路漫漫其修遠兮,還需大家的共同努力。(苟利軍 中科院國家天文臺研究員;黃月 媒體人)

首頁  上一頁  [1]  [2] 

責任編輯:王蕊

圖片版權歸原作者所有,如有侵權請聯系我們,我們立刻刪除。