大年初一上映的《流浪地球》口碑炸裂了，剛剛反超《瘋狂外星人》，逆襲成為春節(jié)電影檔票房冠軍。這部電影是根據(jù)《三體》作者劉慈欣的同名小說(shuō)改編而成，講述了太陽(yáng)將變成紅巨星，人類驅(qū)動(dòng)地球逃離太陽(yáng)系的故事。
作為一名科幻迷和大劉的忠實(shí)粉絲，小編第一時(shí)間慕名去電影院觀看了影片?？梢赃@樣說(shuō)，整部電影氣勢(shì)恢宏，好看到爆，全程無(wú)尿點(diǎn)，直到放映結(jié)束影院內(nèi)都無(wú)人離席。
不過(guò)走出電影院，小編聽到很多人一直在討論影片中的劇情，其中不乏各種疑問(wèn)。今天我們也來(lái)盤點(diǎn)一下電影《流浪地球》沒有交代清楚的10點(diǎn)科學(xué)知識(shí)！這些知識(shí)點(diǎn)看似燒腦，其實(shí)簡(jiǎn)單易懂！
疑問(wèn)
一
太陽(yáng)“氦閃”是什么現(xiàn)象？為何如此可怕？
整部電影的背景設(shè)定是，太陽(yáng)演化末期會(huì)變成紅巨星，吞噬掉行星，人類需要驅(qū)動(dòng)地球逃離太陽(yáng)系。電影中也反復(fù)提到一個(gè)天體物理學(xué)名詞“氦閃”，我們來(lái)具體介紹一下。
太陽(yáng)是以內(nèi)部氫核聚變方式向外發(fā)光發(fā)熱的，當(dāng)內(nèi)部的氫元素消耗得差不多的時(shí)候，內(nèi)部的高溫高壓會(huì)激發(fā)氦元素的聚變，這個(gè)時(shí)候的太陽(yáng)就會(huì)發(fā)生氦閃，說(shuō)白了就是太陽(yáng)老了，自爆了。
原著：“太陽(yáng)內(nèi)部氫轉(zhuǎn)化為氦的速度突然加快，太陽(yáng)的演化已向主星序外偏移，氦元素的聚變將在很短的時(shí)間內(nèi)傳遍整個(gè)太陽(yáng)內(nèi)部，由此產(chǎn)生一次叫氦閃的劇烈爆炸”。
意思就是太陽(yáng)加速衰老，氦閃之后，太陽(yáng)將變?yōu)橐活w巨大但暗淡的紅巨星，結(jié)果爆炸之后還膨脹了，到時(shí)候體積龐大到能把地球都吞了。
事實(shí)上用不著太陽(yáng)吞地球，氦閃之時(shí)地球已被汽化了。這就是《流浪地球》中給地球裝發(fā)動(dòng)機(jī)的原因。
我們的太陽(yáng)已有近50億年的年齡，天文學(xué)家們估計(jì)太陽(yáng)還有50到70億年的壽命。將在12億年后發(fā)生首次氦的融合，估計(jì)那時(shí)候人類要么死絕了，要么早跑了。
疑問(wèn)
二
移動(dòng)地球有多難？如何逃離太陽(yáng)系？
這是電影對(duì)原著設(shè)定最大的“省略”之處。你以為裝上萬(wàn)座核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)就可以讓地球直線逃離嗎？并不是，行星這樣的“越軌”，也要符合軌道動(dòng)力學(xué)，太陽(yáng)也是有引力的，所以會(huì)用到變軌加速。
因?yàn)榈厍虬l(fā)動(dòng)機(jī)沒那么大勁兒，它只能給地球很小的加速度，不能把地球一下子推出太陽(yáng)軌道，在地球離開太陽(yáng)前，還要繞著它轉(zhuǎn)15個(gè)圈！在這15個(gè)圈中地球慢慢加速。而且速度越快，這圈就越扁，所以地球有時(shí)離太陽(yáng)會(huì)很遠(yuǎn)，有時(shí)候會(huì)很近。
原著中當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)有地球要被太陽(yáng)吞并的陰謀論，導(dǎo)致全球人心惶惶，東半球大陸上草木生煙。電影開場(chǎng)一家人在海邊的場(chǎng)景，電影世界觀中是地球啟航之前的故事，而在原著中來(lái)源于地球運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)頂端那一天，地球人如同過(guò)年一樣，因?yàn)檫@時(shí)地球距太陽(yáng)最遠(yuǎn)，人們都有一種虛幻的安全感。
原著中塑造了一個(gè)對(duì)太陽(yáng)感動(dòng)恐懼的氛圍，開始發(fā)生的時(shí)間，主角出生在地球剛剛停止轉(zhuǎn)動(dòng)之際。書中表示，地球光是“自轉(zhuǎn)剎車”就用了42年，然后圍著太陽(yáng)繞圈加速。地球剎車之后，圍繞太陽(yáng)的轉(zhuǎn)圈，到第15個(gè)公轉(zhuǎn)軌道時(shí)，最后一次通過(guò)近日點(diǎn)時(shí)候，主角已經(jīng)結(jié)婚了，東半球?qū)⒂瓉?lái)兩千五百年的黑夜，然后在遠(yuǎn)日點(diǎn)才到達(dá)了木星軌道。
電影對(duì)此進(jìn)行了省略，直接營(yíng)造了一個(gè)裝上發(fā)動(dòng)機(jī)的地球被木星捕捉的場(chǎng)景，至于地球之前的故事，無(wú)需多言一筆帶過(guò)，做到了最大的簡(jiǎn)化，不過(guò)想想上述內(nèi)容很難用電影展示。
疑問(wèn)
三
“引力彈弓”是怎么回事兒？
電影中有一處讓人難懂之處，地球?yàn)槭裁磿?huì)被木星引力捕捉，這里就是引力彈弓效應(yīng)。
引力彈弓（又名引領(lǐng)助推）就是利用行星的重力場(chǎng)來(lái)給太空探測(cè)船加速，將它甩向下一個(gè)目標(biāo)，也就是把行星當(dāng)作“引力助推器”。
這有點(diǎn)類似離心力，以飛行器為例，飛往內(nèi)行星，朝向太陽(yáng)就可以獲得加速度；而飛往外行星的飛行器，就算有著火箭助推器，由于是背向太陽(yáng)飛行的，要抵抗太陽(yáng)引力，故其速度會(huì)逐漸降低。
（這也是原著中為什么地球要繞太陽(yáng)15個(gè)圈，而且“圈”越來(lái)越扁的原因，否則速度不夠，根本到達(dá)了不了木星軌道）
所以在飛行器朝著內(nèi)行星飛時(shí)（如金星，水星不行，因?yàn)檫@行星沒有大氣層），是要利用該原理減速。
而朝著外行星飛時(shí)，是要加速。飛行器第一次從遠(yuǎn)距離接近行星時(shí)，在軌道速度之下，利用火箭助推器，最終產(chǎn)生超越軌道速度的動(dòng)能，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)效果就像該飛行器被行星反彈開了。
這一連串動(dòng)作，叫做行星引力輔助變軌。通俗的來(lái)說(shuō)，假如軌道行星是一個(gè)黑幫老大，跟上我的速度才能入伙，來(lái)了之后就老老實(shí)實(shí)當(dāng)我的小弟（衛(wèi)星），一旦你速度太快超了我，就趕緊滾，有多遠(yuǎn)滾多遠(yuǎn)……
人類歷史上很多飛行器都是這樣完成的，比如水手10號(hào)，它于1974年2月5日經(jīng)過(guò)金星，經(jīng)過(guò)引力助推減速之后到達(dá)水星，否則因?yàn)樘?yáng)引力，速度太快就直接“跑過(guò)了”。還有卡西尼號(hào)探測(cè)器，兩次飛掠過(guò)金星，之后又途經(jīng)地球、木星，最終才到達(dá)了土星。
《流浪地球》把飛行器換成了地球，原理不變，只是要想讓地球發(fā)動(dòng)機(jī)助推器產(chǎn)生的動(dòng)能完全超越太陽(yáng)引力，就必須借用木星這個(gè)大塊頭，把地球反彈出去。
疑問(wèn)
四
木星引力有多厲害？
木星的引力比地球強(qiáng)2.5倍，因?yàn)轶w積太大，能夠牽引太陽(yáng)系包括地球在內(nèi)的其它行星，這意味著木星將與地球和地球軌道發(fā)生交互作用，比如地球四季就是因?yàn)槟拘且Φ淖饔?。感謝木星巨大的引力，使得很多小行星和彗星的軌道在木星引力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)地球免受撞擊。
電影中的原理，就是要利用木星的引力把地球吸過(guò)去，只要飛得足夠快，并且算好角度，就會(huì)得到巨大的加速力：“我們的星球也在木星表面拉起了如山的液氫和液氦的巨浪。這時(shí)，木星巨大的引力正在把地球加速甩向外太空?！?/span>
可惜問(wèn)題就出在了“沒有算好”，原因還在于速度不夠，沒跑成功。就像月球一樣，人家原本沒打算成為地球的衛(wèi)星，就因?yàn)楸坏厍蛞Α安蹲健钡搅?，才成為地球的衛(wèi)星。但電影中的問(wèn)題比較嚴(yán)重，因?yàn)槟拘且μ螅厍蚓嚯x木星太近，差點(diǎn)超越洛希極限。
疑問(wèn)
五
地球?yàn)楹螘?huì)被木星撕裂？“洛希極限”是什么？
影片中，當(dāng)推動(dòng)地球前進(jìn)的行星發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，地球離木星越來(lái)越近，即便后來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但仍然無(wú)濟(jì)于事，地球仍然在接近木星。地球人陷入了絕望之中，到了該吃吃該喝喝的狀態(tài)。如果地球越過(guò)木星的洛希極限距離時(shí)，木星的潮汐力就會(huì)把地球撕碎！在千鈞一發(fā)之際，人類靠點(diǎn)燃木星和地球氧氣混合氣體的方法，成功把地球推離危險(xiǎn)軌道。
電影中沒有解釋什么是“洛希極限”，這個(gè)詞聽上去高深莫測(cè)，但其實(shí)很簡(jiǎn)單。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。
舉個(gè)例子，地球和木星的距離為洛希極限時(shí)，地球自身的重力和木星造成的潮汐力相等。如果它們的距離少于洛希極限，地球就會(huì)傾向碎散，繼而成為木星的環(huán)，沒錯(cuò)，土星的環(huán)就是這樣來(lái)的。
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。
所以，地球飛過(guò)木星的時(shí)候，不能靠的太近，太近了超過(guò)洛希極限，地球就會(huì)崩了。但是離太遠(yuǎn)的話，引力又不太夠，會(huì)達(dá)不到?jīng)_出太陽(yáng)系的第三宇宙速度。只能拐回來(lái)繼續(xù)繞太陽(yáng)，所以冒險(xiǎn)接近木星，是地球殺出太陽(yáng)系的唯一一條路。（只要我跑的夠快，木星能幫我讓太陽(yáng)抓不到我）
原著中，離開木星時(shí)，地球已達(dá)到了逃逸速度，它不再需要返回潛藏著死亡的太陽(yáng)。
可見，洛希極限就是末日的臨界點(diǎn)，在電影中充當(dāng)了電影中常見的“倒計(jì)時(shí)爆炸”功能，知道這一點(diǎn)足矣。
疑問(wèn)
六
發(fā)動(dòng)機(jī)熄火+地震的原因是什么？
地球發(fā)動(dòng)機(jī)熄火是電影的原創(chuàng)，翻遍原著我也不記得有發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的時(shí)候（只是說(shuō)了過(guò)小行星帶，損失了一部分發(fā)動(dòng)機(jī)：“西半球的地球發(fā)動(dòng)機(jī)已被隕石擊毀了三分之一”）。
但這個(gè)原創(chuàng)并非信手拈來(lái)，造成地球發(fā)動(dòng)機(jī)大面積停機(jī)的原因之一，是因?yàn)槟拘堑拇艌?chǎng)和輻射相當(dāng)?shù)膹?qiáng)大，造成地球上所有的電子儀器在木星強(qiáng)大的磁場(chǎng)和引力下全部失靈，這是原著沒有涉及到的地方。
地震原著中有解釋，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(guò)古騰堡不連續(xù)面（是地幔與地核的分界面），波及地幔，大陸地?zé)嵋绯觯卣鸹鹕綑M行，這對(duì)于人類的地下城市是致命的威脅：“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?！?/span>
原著中，主角老媽就是這樣被巖漿奪取了生命。而電影中，也是采用了原著中的設(shè)定，地球變軌加速后會(huì)導(dǎo)致地?zé)嵋绯觯敲磁R時(shí)減速“停車”同樣會(huì)致使類似的效果，這里邏輯沒有問(wèn)題。
疑問(wèn)
七
片尾恐怖又震撼的火流星是怎么回事？
電影結(jié)尾，點(diǎn)燃木星大氣，使地球獲得巨大反沖能量，達(dá)到木星逃逸速度，這個(gè)設(shè)定也是電影原創(chuàng)，但致敬了原著。
原著中，地球穿過(guò)小行星帶，地球艦隊(duì)需要反物質(zhì)炸彈炸掉軌道上的小行星：“反物質(zhì)炮彈不斷地?fù)糁行⌒行牵螠绲膹?qiáng)光此起彼伏地在漆黑的太空中閃現(xiàn)”。而被炸碎的小行星，會(huì)以火流星的形式落到地球。（原著中這段內(nèi)容是愛情主題）
電影結(jié)尾點(diǎn)燃木星大氣的反沖能量，特效效果就是火流星們拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的火尾劃破長(zhǎng)空，給人一種恐怖的美感。原著中主角的父親也是在這里去世的：
“在清除地球航線上的小行星的行動(dòng)中，一塊被反物質(zhì)炸彈炸出的小行星碎片擊中了父親的單座微型飛船?！?/p>
疑問(wèn)
八
流浪地球的目的地—比鄰星，人類為何選擇它？
稍有天文常識(shí)的人都知道，距離太陽(yáng)系最近的恒星是“比鄰星”，只有4.2光年，4.2光年對(duì)于我們來(lái)說(shuō)也是巨大的空間尺度了，要知道1光年大約等于9.5萬(wàn)億公里。
圖中描繪了比鄰星恒星系統(tǒng)中三顆恒星的關(guān)系，以及在比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)的一顆行星。
比鄰星所在的恒星系統(tǒng)其實(shí)是包含了三顆恒星。三顆恒星肉眼是無(wú)法分開的，看起來(lái)就像是一顆恒星。由于這三顆星是半人馬座最亮的星點(diǎn)，因此稱為“半人馬座α”星。半人馬座α星是由兩顆太陽(yáng)大小的恒星相互圍繞公轉(zhuǎn)，外加一顆相對(duì)距離較遠(yuǎn)的“比鄰星”組成。這個(gè)恒星系統(tǒng)也是劉慈欣《三體》小說(shuō)的切入點(diǎn)。實(shí)際上，這樣的三體系統(tǒng)是穩(wěn)定的，不會(huì)出現(xiàn)《三體》中所描述的“恒紀(jì)元”和“亂紀(jì)元”。
在2016年，歐洲南方天臺(tái)發(fā)現(xiàn)一顆行星圍繞比鄰星公轉(zhuǎn)，該行星距離比鄰星約0.05個(gè)天文單位（750萬(wàn)公里），質(zhì)量相當(dāng)于地球的1.3倍。令人興奮的是，該行星可能處于比鄰星的宜居帶上?！耙司訋А笔侵感行蔷嚯x恒星遠(yuǎn)近合適的區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)，恒星傳遞給行星的熱量適中，既不會(huì)太熱也不太冷，能夠維持液態(tài)水的存在。但由于比鄰星是一顆紅矮星，能量輸出不太穩(wěn)定，經(jīng)常有大的爆發(fā)現(xiàn)象，可能并不適合生命在其周圍生存。
比鄰星一直是人類設(shè)想的星際航行的首選目的地。
2016年4月12日，著名的俄羅斯投資人尤里·米爾納宣布了“突破攝星計(jì)劃”?；艚疬€親臨現(xiàn)場(chǎng)為該計(jì)劃站臺(tái)助威。
“突破攝星”計(jì)劃的光帆飛行器需要強(qiáng)勁的地面激光陣列供能。
該計(jì)劃設(shè)想在地面上建設(shè)激光陣列，然后利用激光產(chǎn)生的光壓推動(dòng)極薄、極輕的光帆高速前進(jìn)，在200萬(wàn)千米的距離上完成加速過(guò)程，并使光帆的速度達(dá)到光速的20%！以這樣的高速奔向離太陽(yáng)系最近的比鄰星所在的恒星系統(tǒng)僅需20年。
光帆攜帶一個(gè)厘米大小的芯片，小小的芯片上面集成有核電池、微處理器、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、以及高清相機(jī)等等，真可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”，是一枚真正的探測(cè)器。為了節(jié)約加速能量，光帆和芯片的質(zhì)量限制在克量級(jí)。光帆和微芯片的組合體可以成群地運(yùn)行在地球軌道上，等待激光陣列的加速一個(gè)個(gè)奔向深空。
當(dāng)然，這個(gè)激進(jìn)的設(shè)想給當(dāng)前人類的科技水平提出了很大的挑戰(zhàn)！激光器的連續(xù)輸出功率要求為100吉瓦（1億千瓦），相當(dāng)于五個(gè)三峽水電站的輸出功率。這樣強(qiáng)大的激光對(duì)光帆來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是噩夢(mèng)，在承受極大光壓的同時(shí)，還要承受極高的溫度。抵達(dá)目標(biāo)后，微芯片探測(cè)器想要把信息發(fā)回4.2光年之遙的地球并接收難度極大，因?yàn)樾酒陌l(fā)射功率實(shí)在有限。
疑問(wèn)
九
地球逃亡具體分成哪幾步？
人類帶上地球的逃亡之旅，聽上去簡(jiǎn)單，實(shí)際上就是“我們的征途是星辰大?！?，電影的故事實(shí)則滄海一粟。
從地球原有軌道到遙遠(yuǎn)的比鄰星，按照小說(shuō)設(shè)定，這是一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)2500年、需要100代人才能完成的恢弘計(jì)劃。簡(jiǎn)單而言，人類跑路，分五步：
1. 剎車階段：憑借赤道上的“行星發(fā)動(dòng)機(jī)”的巨大推力，使地球停止自轉(zhuǎn)；
2. 逃逸階段：全功率開動(dòng)行星發(fā)動(dòng)機(jī)，使地球加速駛出太陽(yáng)系；
3. 先流浪階段：利用太陽(yáng)和木星完成最后的加速，駛向人類選定的新家園“半人馬座比鄰星”；
4. 后流浪階段：駛出太陽(yáng)后，行星發(fā)動(dòng)機(jī)全功率開啟，利用500年時(shí)間將地球加速到光速的千分之五，然后滑行1300年；然后調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，利用700年進(jìn)行減速；
5. 新太陽(yáng)時(shí)代：地球泊入比鄰星軌道，成為比鄰星的衛(wèi)星。
盡管計(jì)劃所需時(shí)間極為漫長(zhǎng)，然而小說(shuō)也僅僅橫跨百年，以一個(gè)人的一生作為背景，描述了人類在地球離開太陽(yáng)系過(guò)程中的各種境況。作為電影，它更是僅僅展現(xiàn)了一個(gè)極短的場(chǎng)景，也就是上面所講的后流浪階段。
疑問(wèn)
十
月球怎么辦？能打包帶走嗎？
地球跑了，月球咋辦？肯定會(huì)有人問(wèn)這個(gè)問(wèn)題，果真是骨子里就有故土情懷的東方人??！地球搬家可以一起帶走嗎？一家人就要齊齊整整嘛！
原著中當(dāng)然給出了答案：
“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。月球上行星發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的巨大彗尾使大?；\罩在一片藍(lán)光之中，群星看不見了。月球移動(dòng)產(chǎn)生的引力潮汐使大海巨浪沖天，我們改乘飛機(jī)向南半球的家飛去?！?/p> 看懂了這么多知識(shí)點(diǎn)，您還等什么，快去電影院欣賞這部國(guó)產(chǎn)科幻大片吧！不過(guò)文末小編還是要叮囑一句：觀看本片的唯一痛點(diǎn)，就是不要約相親對(duì)象一起去看，小編就是因?yàn)殡娪疤每戳耍鲆暳松磉吶?，教?xùn)慘痛！
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