流浪地球知識(shí)點(diǎn)7頁(yè)

1、流浪地球看懂需要惡補(bǔ)燒腦的天文物理知識(shí)知識(shí)點(diǎn)1：地球?yàn)槭裁匆苈?？由于太?yáng)沒有足夠的質(zhì)量爆發(fā)成為超新星，替代的是，在約50億年后它將進(jìn)入紅巨星的階段，氦核心為抵抗引力而收縮，同時(shí)變熱；緊挨核心的氫包層因溫度上升而加速聚變，結(jié)果產(chǎn)生的熱量持續(xù)增加，傳導(dǎo)到外層，使其向外膨脹。當(dāng)核心的溫度達(dá)到1億K時(shí)，氦聚變將開始進(jìn)行并燃燒生成碳。由于此時(shí)的氦核心已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)小型“白矮星”（電子簡(jiǎn)并態(tài)），熱失控的氦聚變將導(dǎo)致氦閃，釋放的巨大能量使太陽(yáng)核心大幅度膨脹，解除了電子簡(jiǎn)并態(tài)，然后核心剩余的氦進(jìn)行穩(wěn)定的聚變。從外部看，太陽(yáng)將如新星般突然增亮510個(gè)星等（相比于此前的“紅巨星”階段），接著體積大幅度縮小，變得

2、比原先的紅巨星暗淡得多（但仍將比現(xiàn)在的太陽(yáng)亮），直到核心的碳逐步累積，再次進(jìn)入核心收縮、外層膨脹階段。這就是漸近巨星分支階段。地球的命運(yùn)是不確定的，當(dāng)太陽(yáng)成為紅巨星時(shí)，其半徑大約會(huì)是現(xiàn)在的200倍，表面可能將膨脹至地球現(xiàn)在的軌道1AU（1.5101m）。以上廢話概括為：大約50億年（地球年）后，太陽(yáng)膨脹為紅巨星，吞噬水星、金星，甚至地球，然后內(nèi)部坍縮爆炸成一顆白矮星，因此這個(gè)時(shí)候，地球不得不跑路，拜了個(gè)拜您（您指太陽(yáng)）內(nèi)*知識(shí)點(diǎn)2：為什么海水會(huì)淹沒東方明珠和上海世貿(mào)中心？由于地球每分每秒都是自西向東進(jìn)行自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)時(shí)想想有哪些地球上的東西是在動(dòng)的？從上往下，如數(shù)家珍：1、有大氣，地表上方的大氣（

3、大氣層內(nèi)的所有氣體）是受地球自轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的，因此產(chǎn)生地球的各種風(fēng)帶以及氣旋（如臺(tái)風(fēng)，還記得2018款的山竹嗎？）；2、有地表的江河湖泊，以及都要流到的大海大洋，受地球自轉(zhuǎn)影響，地球各大洋有不同的洋流；3、有地下巖漿，有小伙伴疑問了，什么巖漿也會(huì)跟著地球自轉(zhuǎn)流動(dòng)？當(dāng)然，不然你以為地球磁場(chǎng)是怎么來的？地球的自轉(zhuǎn)除了使附屬于地球的氣體液體受之影響，還是產(chǎn)生地球四季和黑夜白晝的根本原因。電影中提到車輛馬上要進(jìn)入“極夜”了，之所以能在赤道附近產(chǎn)生極夜，就是因?yàn)榈厍蛲Ｖ沽俗赞D(zhuǎn)而造成的。自然正常條件下，只有地球南北極才會(huì)出現(xiàn)極晝和極夜。言歸正傳，那么海平面在電影中那么高可以把東方明珠都吞沒？原本由于受月球潮汐

4、力和地球自轉(zhuǎn)離心力影響的全球海水會(huì)聚集在赤道緯度導(dǎo)致海平面更高一些。由于逃離太陽(yáng)，由于地球剎車停止自轉(zhuǎn)了，逃離時(shí)也把月球丟棄了，離心力（對(duì)應(yīng)向心力）消失了，赤道緯度較高海平面的海水流向其他緯度的海岸線，加之，上海、杭州一側(cè)都有逃離發(fā)動(dòng)機(jī)（加速噴射等離子流），海水由于慣性在這些地方會(huì)聚集，還有就是因?yàn)榈乇磉@些噴射發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生高溫，融化地球兩極的冰川，這些因素共同導(dǎo)致上海這樣的濱海城市一下子被海水吞沒。加之地球遠(yuǎn)離太陽(yáng)系宜居帶，離太陽(yáng)的直線距離越來越遠(yuǎn)，溫度驟降（影片里顯示零下七八十度），海水結(jié)冰，于是有了上海世貿(mào)中心和東方明珠被海水冰塊淹沒的場(chǎng)景。*知識(shí)點(diǎn)3：為什么赤道上要安裝“轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)”？這

5、個(gè)很好理解，因?yàn)殡娪爸械那楣?jié)是要避免太陽(yáng)吞噬地球使地球逃離太陽(yáng)系，那么逃離必然是使地球呈直線（理想狀態(tài)）或曲線背離太陽(yáng)逃離。我們見過電視上火箭發(fā)射，都是將火箭樹立在地上點(diǎn)火發(fā)射的，火箭上升過程中，火箭的頭部（即整流罩一端）都是一直向著目的軌道的方向，末端（發(fā)動(dòng)機(jī)噴射一端）都是向著遠(yuǎn)離的方向。您不會(huì)見過跟孫悟空金箍棒一樣旋轉(zhuǎn)著發(fā)射的火箭，如果見過（美洲某些國(guó)家發(fā)射的某些火箭），那么這個(gè)火箭離解體爆炸也不遠(yuǎn)了?；蛘吣吹降母揪褪沁^年小朋友放的呲花？影片中的赤道附近的轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)，在逃離之初是起到一個(gè)給地球自然自轉(zhuǎn)的一個(gè)剎車作用，在到達(dá)目標(biāo)星系后又提供一個(gè)恢復(fù)地球自轉(zhuǎn)的啟動(dòng)作用（朝著剎車相反的方向噴

6、射等離子流）。之所以選在赤道附近，是因?yàn)閷?duì)于自轉(zhuǎn)的停止和啟動(dòng)，地球赤道離南北極軸的直線距離最遠(yuǎn)，根據(jù)物理杠桿原理，在赤道發(fā)動(dòng)機(jī)提供的力矩才最大。順便科普一下，地球赤道自轉(zhuǎn)線速度為 466 米/秒。*知識(shí)點(diǎn)4：什么是“洛希極限”？洛希極限是指當(dāng)行星與衛(wèi)星距離近到一定程度時(shí)，潮汐作用就會(huì)使天體本身解體分散。這個(gè)使衛(wèi)星解體的距離的極限值是由法國(guó)天文學(xué)家洛希首先求得的，因此稱為洛希極限。當(dāng)天體和第二個(gè)天體的距離為洛希極限時(shí)，天體自身的重力和第二個(gè)天體造成的潮汐力相等。如果它們的距離少于洛希極限，天體就會(huì)傾向碎散，繼而成為第二個(gè)天體的環(huán)。它以首個(gè)計(jì)算這個(gè)極限的人愛德華洛希的名字命名。當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)這個(gè)位置后

7、，高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性離心力在衛(wèi)星的向星面與背星面的差異已經(jīng)不可忽視！在計(jì)算令天體解體的洛希極限時(shí)必須考慮離心力產(chǎn)生的發(fā)散作用。*知識(shí)點(diǎn)5：人類為什么沒有制造大型的宇宙飛船逃離，而選擇像蝸牛一樣背著殼帶著家園一起跑呢？1、人類由于技術(shù)瓶頸，最多只能造出如同上海那么大的飛船，生態(tài)系統(tǒng)太小無法長(zhǎng)期航行；2、最近的半人馬座沒有行星，飛船去了也沒地方停；3、最近有行星的恒星在850光年以外，飛船飛過去要170000年，路程太長(zhǎng)；4、只有像地球這樣規(guī)模的生態(tài)系統(tǒng)才能維持生命不息持續(xù)幾千年的航行。*知識(shí)點(diǎn)6：什么是引力彈弓效應(yīng)？影片中地球逃離太陽(yáng)系時(shí)，和木星擦肩而過，就是想利用木星作引力彈弓效應(yīng)進(jìn)行加速。行

8、星的引力助推作用能夠改變飛行器相對(duì)于太陽(yáng)的速度，但由于必須遵守能量守恒定律，所以它和行星間的相對(duì)速度并沒有改變。在飛行器第一次從遠(yuǎn)距離接近行星時(shí)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)效果就像該飛行器被行星反彈開了?？茖W(xué)家們稱這種情況為彈性碰撞，不過兩者之間并沒有發(fā)生實(shí)體接觸。假設(shè)你是一個(gè)靜止的觀測(cè)者，那么你就會(huì)看到：行星以速度U向左運(yùn)動(dòng)，飛行器以速度v向右運(yùn)動(dòng)。由于兩者的運(yùn)動(dòng)方向相反，所以當(dāng)飛行器運(yùn)行至行星右側(cè)時(shí)，其軌道就會(huì)發(fā)生彎曲，進(jìn)而以U+v的相對(duì)速度（相對(duì)于行星表面）運(yùn)行。當(dāng)飛行器脫離環(huán)行星軌道時(shí)，其相對(duì)于行星表面的速度仍然為U+v，但是此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與原來相反即向左運(yùn)動(dòng)。而由于行星本身正以速度U向左運(yùn)動(dòng)，所以在

9、觀測(cè)者看來，飛行器正以2U+v的速度向左運(yùn)行其速度提升幅度為2U，即行星運(yùn)行速度的兩倍。由于未考慮軌道的各種細(xì)節(jié)，所以這是一個(gè)過于簡(jiǎn)單化的模型。但是事實(shí)證明如果飛行器沿雙曲線軌道運(yùn)行，則其無需啟動(dòng)引擎即可從相反方向離開行星，同時(shí)只要其脫離了該行星引力的控制，那么它就可以獲得2U的速度增量。*知識(shí)點(diǎn)7：月球去哪了？原著中這么寫道：“在回家的航程中，我們看到了起航的第一個(gè)信號(hào)：夜空中出現(xiàn)了一個(gè)巨大的彗星，那是月球。人類帶不走月球，就在月球上也安裝了行星發(fā)動(dòng)機(jī)，把它推離地球軌道，以免在地球加速時(shí)相撞?！钡厍蚣热荒鼙煌苿?dòng)，那么月球那么小，推離也不是什么大問題了。*知識(shí)點(diǎn)8：木星有那么大的引力嗎？上圖，

10、顯示了太陽(yáng)系的8個(gè)行星的實(shí)際大小對(duì)比。影片中提到了木星的“眼”，其實(shí)指的就是圖中木星中心偏下方的“大紅斑”，這其實(shí)只是木星上的一個(gè)氣旋風(fēng)暴，光這個(gè)風(fēng)暴，就至少可以裝下3個(gè)地球。所以說，木星的引力，雖然遠(yuǎn)不及太陽(yáng)的引力，但在其他太陽(yáng)系的行星中，絕對(duì)數(shù)一數(shù)二。*知識(shí)點(diǎn)9：影片中為什么地球地震頻發(fā)？地震主要有兩方面因素，一方面來自地球流浪本身，原著中這樣寫道：“由于地球發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的加速度及運(yùn)行軌道的改變，地核中鐵鎳核心的平衡被擾動(dòng)，其影響穿過古騰堡不連續(xù)面，波及地幔，各個(gè)大陸地?zé)嵋莩?，火山噴發(fā)橫行，這對(duì)于人類的地下城市是致命的威脅。從第六次變軌周期后，在各大陸的地下城中，巖漿滲入災(zāi)難頻繁發(fā)生?！绷硪?/p>

11、方面來自于木星的引力作用，原著中這樣寫道：“地球正在沖出木星的引力魔掌。這時(shí)警報(bào)尖叫起來，木星產(chǎn)生的引力潮汐正在向內(nèi)陸推進(jìn).”稍微解釋一下，由于地球內(nèi)部巖漿原本隨地球自轉(zhuǎn)而內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，可以想象有一個(gè)上帝的特派員在拿著一桿鐵鍬攪動(dòng)著一鍋熱粥，整個(gè)鍋一邊被攪動(dòng)，一邊被另外兩個(gè)上帝的特派員抬著往前走。突然，前面沖出來一輛車，兩個(gè)抬鍋的特派員突然急剎車，鍋里的粥由于慣性和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的突然改變，灑到鍋外面來。就是巖漿逸出到地表或地下城里來，大家都知道，有火山噴發(fā)，勢(shì)必伴隨著地震（盛粥的鍋肯定會(huì)有傾斜和擠壓）。同樣，影片中提到了木星引力驟變，可以理解為木星引力突然增大。過年煮餃子蒸包子水開了，鍋蓋（地球板塊）

12、突然收到一個(gè)向上的力，你說會(huì)不會(huì)發(fā)生地震（鍋蓋被頂起或頂飛）呢。*知識(shí)點(diǎn)10：木星被引燃的化學(xué)原理是什么？由于木星是氣態(tài)行星，內(nèi)部含有大量的氫原子，當(dāng)然也包含H2氫氣分子。影片情節(jié)中利用了氫氣的可燃性（可在氧氣中中燃燒）：2H2+O2=點(diǎn)燃=2H2O（化合反應(yīng)）。那么氧氣從哪來的呢？影片情節(jié)中有介紹，由于地球已經(jīng)接近了洛希極限距離，地球的大氣層（地球表面上的氣體）已經(jīng)被木星捕獲吸走，所以有了引燃木星產(chǎn)生爆炸沖擊波彈開地球的最終解決方案。知識(shí)點(diǎn)11：地球發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料是什么？在小說原著和電影中均未交待所謂“重聚變發(fā)動(dòng)機(jī)”的準(zhǔn)確定義到底是什么，不過在原著中倒是對(duì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)有句簡(jiǎn)單的解釋：“利用巖石中

13、的硅元素進(jìn)行核聚變反應(yīng)，獲得高能高壓的等離子流?！彼哉f，可以將這種發(fā)動(dòng)機(jī)理解為一套巨型的核聚變離子脈沖推進(jìn)系統(tǒng)。而在現(xiàn)實(shí)中，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是真實(shí)存在的，而且和電影中一樣，也會(huì)噴出淡藍(lán)色的光焰（等離子流）。*知識(shí)點(diǎn)12：除了流浪地球，還有什么其他生存方案嗎？在過去的幾十年內(nèi)，人類對(duì)于系外行星的探索突飛猛進(jìn)，在天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡和太空衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡的幫助下，人類已經(jīng)找到了10+顆類地行星。相較于原著中提到的流浪目的星系，這些行星與地球的距離可以說那是相當(dāng)遙遠(yuǎn)了。星際的遙遠(yuǎn)距離的旅行需要的能源和飛船的飛行速度，是限制我們駛向太陽(yáng)系外的最大瓶頸。按照人類目前制造的最先進(jìn)飛船能夠達(dá)到的最大速度，我們大約需要至少上萬

14、年時(shí)間才能到達(dá)一個(gè)已發(fā)現(xiàn)的最近的類地行星。而將整個(gè)地球推到其他星系的想法聽來的確新穎而大膽，但可行性基本等于零。2018年離世的斯蒂芬霍金（Stephen Hawking）生前啟動(dòng)的突破攝星計(jì)劃（Breakthrough Starshot）曾為人類星際飛行注入一絲希望。他設(shè)想將幾克重的探測(cè)器利用電磁波的粒子性推動(dòng)探測(cè)器，在短時(shí)間內(nèi)加速到1/5光速，使其在20多年的時(shí)間內(nèi)飛到比鄰星周圍。但是，這樣的加速技術(shù)需要大量能量，在接下來的幾十年之內(nèi)估計(jì)都很難實(shí)現(xiàn)。更別提將地球推離現(xiàn)有軌道到達(dá)系外空間中去。從目前來看，人類移民到太陽(yáng)系之外最有希望的一種可能途徑，就是發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造空間蟲洞（這玩意還能創(chuàng)造呢？沒

15、錯(cuò)，請(qǐng)自行百度“費(fèi)城實(shí)驗(yàn)”），就如同電影星際穿越（Interstellar）為我們呈現(xiàn)的那種高維空間的通道。盡管現(xiàn)實(shí)中科學(xué)家還未發(fā)現(xiàn)蟲洞的存在證據(jù)，但空間蟲洞的存在有著堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。也許在未來某一天，憑借科技的發(fā)展進(jìn)步，我們能夠發(fā)現(xiàn)蟲洞并利用其作為空間旅行的工具，就如同地鐵一樣安全可靠，實(shí)現(xiàn)人類的星際穿越的夢(mèng)想。倘若人類擁有了蟲洞穿越技術(shù)，在地球遭遇宇宙災(zāi)難之時(shí)，人類便無需流浪整個(gè)地球，只需通過蟲洞到達(dá)充滿氧氣、水的新星球就可以了。*知識(shí)點(diǎn)13：半人馬座比鄰星是什么？小說原著中提到流浪地球的目的地是半人馬座的比鄰星，半人馬座，在中國(guó)只有南方幾個(gè)省份在春天的晚上才能看到。座內(nèi)有兩顆亮星，星中國(guó)

16、古代稱為南門二，視星等為-0.27m，是全天第三亮星； 星古稱馬腹一，視星等0.61m，為全天第十一亮星。這兩顆星離得很近，中國(guó)古代合稱它們?yōu)椤澳祥T雙星”，14世紀(jì)鄭和下西洋時(shí)，曾用它們來導(dǎo)航。南門二是一顆三合星，它的一顆11m的伴星（比鄰星）離我們只有4.2光年，是距離太陽(yáng)系最近的恒星。*知識(shí)點(diǎn)14：現(xiàn)實(shí)中移動(dòng)地球有多難？電影中，為了能夠推動(dòng)地球逃離太陽(yáng)系（擺脫氦閃的威脅和太陽(yáng)膨脹），大陸板塊建造了上萬臺(tái)超級(jí)聚變地球發(fā)動(dòng)機(jī)，每座發(fā)動(dòng)機(jī)高達(dá)11公里，所有發(fā)動(dòng)機(jī)共能產(chǎn)生1500000億噸的推力。嚴(yán)格來講，力的單位要以牛頓計(jì)量，換算一下，大概是150億億牛頓。而我們賴以生存的地球的總質(zhì)量大約為6億

17、億億千克。根據(jù)牛頓第二定律，能輕松計(jì)算出，發(fā)動(dòng)機(jī)噴射等離子流產(chǎn)生的推力，推動(dòng)地球的加速度大約為0.000000025倍的地球表面重力加速度(G)，如同蜉蝣撼大樹，根本無法推動(dòng)地球。劉慈欣也曾后悔說：“當(dāng)時(shí)沒有經(jīng)驗(yàn)，竟把地球發(fā)動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)全部詳細(xì)列出，詳細(xì)到可以很方便地直接計(jì)算地球得到的加速度，計(jì)算的結(jié)果是：發(fā)動(dòng)機(jī)只能給地球零點(diǎn)（N多個(gè)零）幾的加速度，先別說航行，改變軌道都不可能”。*知識(shí)點(diǎn)15：木星大紅斑中的氫可能被點(diǎn)燃嗎？木星的氣體沖擊波真可能將地球推走嗎？在地球即將進(jìn)入木星的洛希極限點(diǎn)之前，地面上的救援隊(duì)試圖用所有行星發(fā)動(dòng)機(jī)的能量集中到其中一個(gè)，然后去噴射點(diǎn)燃木星的大紅斑，不過因?yàn)椴糠职l(fā)

18、動(dòng)機(jī)沒有完全工作，所以總共7萬公里的距離還差5000公里才能得以點(diǎn)燃。在這涉及地球存亡的緊急關(guān)頭，吳京所扮演的宇航員劉培強(qiáng)駕駛著空間站在木星中爆炸，空間站攜帶的巨多燃料彌補(bǔ)了爆炸觸發(fā)的限制條件，最終木星大紅斑被成功點(diǎn)燃，產(chǎn)生劇烈的沖擊波，這股來自于木星的氣體巨浪將地球從木星周圍推走，避免了被木星引力撕碎的風(fēng)險(xiǎn)。答案是，這兩個(gè)情況都不太可能發(fā)生。如果要想讓大紅斑中的氫燃燒，需要地球有充分的氧氣混合。有人問了，不是被木星吸積的地球大氣中包含有大量氧氣么？您首先需要知道，即使包含有氧氣的地球大氣被木星引力在吸到木星表面時(shí)，因?yàn)檫^程時(shí)間很短，并不會(huì)和氫氣均勻混合，所以產(chǎn)生大規(guī)模燃燒的可能性非常小。假設(shè)可以燃燒發(fā)生爆炸，產(chǎn)生的氣體爆炸沖擊波，也不太可能對(duì)已被木星引力捕捉的地球逐漸靠近產(chǎn)生結(jié)果改變。我們首先需要理解這個(gè)沖擊波是怎么來的？其實(shí)就是因?yàn)闅錃夂脱鯕饣旌线_(dá)到一定比例點(diǎn)燃爆炸，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量和高速運(yùn)動(dòng)擴(kuò)張的水蒸氣，非常類似于來自于太陽(yáng)的活躍周期產(chǎn)生的太陽(yáng)風(fēng)。那么您見過太陽(yáng)風(fēng)把哪個(gè)行星或者說彗星吹跑的新聞嗎？當(dāng)爆炸的波（氣體波）到達(dá)地球時(shí)，將與地球大氣的中的粒子相互作用，并不會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的推力。這個(gè)沖擊波對(duì)地球軌跡的影響，我們可以用杯水車薪來形容。另外，木星是氣態(tài)行星，你看到的上圖