国内最新新闻 《流浪地球》里的科学故事:

未知 编辑:{0} 时间:2019-02-13 13:17
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国内最新新闻《流离地球》里的科学故事    大年头一,中国科幻影戏《流离地球》登岸各大影院,在竞争猛烈的春节档期收成票房冠军。影戏按照刘慈欣同名科幻小说改编而来,讲述了一个产生在不远将来的故事:太阳急剧老化,随时都有可能进入到红巨星的膨胀阶段,地球也将因此被吞噬。在此危机关头,为了地球人的生死,地球上的结合共和国作出了一项紧迫决定,在地球上制作上万座重核聚变行星发念头,每个发生上百万亿吨的推力,把地球当成一个复杂的宇宙飞船,驶离现有轨道,驶向间隔太阳系最近的一颗恒星——比邻星,从而开启了一段长达2500年的星际旅行。  今天,我们就影戏中涉及到的一些科学故事来聊一聊,也不失为一件有趣的事。  太阳什么时辰会死亡?  太阳降生于约50亿年前的一次星云坍缩,太阳系的其它行星紧跟其后。太阳提供的能量来自于个中心氢气的聚核反映,犹如大量氢弹在太阳内部不停爆炸,根据现有的数据估算,这种聚核反映统共将连续约100亿年,以是,太阳还可以再燃烧50亿年阁下。  在小说《流离地球》中,科学家发明太阳异常,并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段,在接下来的数百年时间里沉没地球轨道。红巨星是恒星燃烧到后期所履历的一个较短的不不变阶段。不外人类学家曾经估算过,由于周围情况的各类转变,人类在地球上还可以存在的时间约莫是200万年。而物理学家霍金曾经更为灰心,由于人类使用能源的没有用率,预言几百年后就需要思量脱离地球。  在某个时间,地球在被沉没之前就已经移到太阳系的宜居区之外,不再适合生命存在,反而在谁人时辰,火星将完全进入宜居区。  比邻星是可能的归宿吗?  半人马座比邻星是除太阳之外间隔地球最近的一颗恒星,间隔我们4.2光年。假如真的有“流离地球”打算,地球真的流离到半人马座比邻星周围,哪里的情况适合人类保存吗?  按照哈勃等强盛望远镜对于半人马座比邻星的多项观测,我们照旧可以相识到有关这个恒星的不少信息。半人马座比邻星质量只有太阳质量的七分之一,属于红矮星,它的亮度比太阳低。  在刘慈欣写《流离地球》这篇小说的1999年,人们并不知道半人马座比邻星周围是否有行星存在。而在2016年年底,欧洲南边天文台一个名为“黯淡红点”的发明让天文学家和公共都很是高兴——科学家们在半人马座比邻星周围发明了一个和地球很是雷同的行星,它的质量约莫是地球质量的1.3倍,公转周期为11.2天,位于半人马座比邻星的宜居区傍边。天文学家使用了一个名为“地球相似指数”的参数,来描述这一行星和地球的相似度,“黯淡红点”的相似指数高达86%。  即便云云,这颗行星的某些性子与地球仍相差甚远。由于半人马座比邻星质量远低于太阳,以是围绕半人马座比邻星的宜居区也响应地越发接近中间恒星。又因二者很是接近,天文学中很是常见的一种征象便会呈现——潮汐锁定。潮汐锁定使得行星只有一面朝向中间恒星。在某种水平上,这雷同于我们认识的玉轮,我们只能看到月球的一面。以是,行星永远朝向中间恒星的一面温度会很高,而另外一面温度很低。  在潮汐锁定之外,另有一个更为紧张的问题,那就是中间恒星频仍的发作征象。只管半人马座比邻星质量比太阳质量小,但它的发作频率和开释出来的能量要比太阳大得多。半人马座比邻星的行星上所吸收到的紫外辐射,比地球上用来杀死病菌的紫外线强度还要横跨100倍以上,这对于行星上的生命来说无异于一场劫难。更糟糕的是,一旦潮汐锁定,按照现有的理论,行星发生磁场的可能性就会很是小,假如剧烈的恒星风连续吹来,即便行星上有大气,在恒星风的感化下也会渐渐逃逸直至消散殆尽。  基于对半人马座比邻星情况的以上猜测,半人马座比邻星可能并不是一个很是适合地球流离的目的地。也许,跟着科技的高速成长,人类还可以找到除太阳之外间隔地球较近、周围有“地球相似指数”较高的宜居区的另一颗恒星。  人类是否可以或许让地球遏制动弹?  在“流离地球”打算中的第一步就是让地球遏制动弹,只管在影戏中没有直接揭示这一场景,可是影戏傍边的旁白中有所说起,让我们就先来看一下这个遏制动弹是否可以实现。  我们先来相识一下地球的动弹能量是几多,可以很容易从收集上搜刮到,是2.24×1029焦耳,这个能量长短常伟大的。  让我们做一个简朴的对比:一颗原子弹开释出来的能量差不多相称于1百万个TNT当量,或者相称于4.2×1015焦耳,而汗青上尝试过的开释能量最强的大伊万氢弹,开释的能量差不多是5000万TNT当量,或者就是2.1×1017焦耳。地球的动弹能量约莫相称于1万亿(1012)个大伊万氢弹同时爆炸。  不外大概在不远的将来,人类可以或许纯熟把握了重核聚变能力的话,发生能量的能力将极大提高。根据影戏所说,每个行星发念头通过重核聚变可以或许发生150万亿吨的推力。通过简朴计较我们可以推论,如许一台发念头假如可以或许在赤道上连续不停地发生反推力,那么也需要21857天(约莫60年)的时间才可以或许让地球遏制动弹。  不外根据影戏所言,人类制造了一万个如许的行星发念头,个中一部门是位于赤道之上用于减速的,假如数目可以到达100个阁下的话,那么就可以在相对比力短的时间遏制地球动弹。这在理论上是可能的,不外实现的难度也不算小。  一旦地球遏制动弹,将会产生什么?  最直接的一个效应就是,没有了动弹,今朝地球上险些全部的大陆城市被海洋所沉没,这一点在影戏傍边有所说起。缘故原由很简朴,在地球动弹的时辰,由于离心力的缘故,作为液态的海洋会朝向赤道四周堆积,以是一旦地球遏制动弹,这些水会向南北极流动,从而造成大陆被沉没。在影戏傍边,人类移居到了地下糊口。  那么人类有可能还在地球外貌保存吗?按照美国ESRI公司的动画模拟,终极险些全部的大陆城市被沉没,只剩下赤道四周的一圈超等大陆凸显出来。值得指出的是,纵然这赤道四周的独一大陆,也是布满了许多伤害。在动弹的时辰,同样是由于离心力的感化,地球的赤道地壳会显得更为突出一点,然而在没有动弹的时辰,赤道四周贫乏离心力,以是很可能会导致板块坍缩,从而激发一系列的全球地动或者海啸。  并且,由于没有了动弹,以是地球将会有固定的一面朝向太阳,另外一面将一直处于黑夜傍边,就好像我们在南极或者北极所履历的极昼或者极夜那样。影戏中的中国救援队长在地球外貌输送行星发念头救援修复装备时,也提到了穿越极夜区。只管有地球大气的存在,可是阔别太阳的一面,照旧会由于持久得不到太阳的照射,从而温度变得很低,不太适合生命的存在。  为什么流离地球要驶入木星周围?  整部影戏所揭示的一个主题就是若何挣脱木星的“刚体洛希极限”点。这里我们需要先大白地球驶入木星周围的缘故原由。  木星引力是云云之强,为何地球不躲着木星行驶?实在在影戏傍边,结合共和国当局原来想通过一种叫作“引力弹弓”的效应,使用木星对地球举行加快,没想到部门行星发念头失效,导致地球被木星吸引而渐渐进入木星的“刚体洛希极限”,呈现了影戏傍边所出现的劫难。实在引力弹弓效应在探测器航行中被遍及使用,凡是被看成一种节流能源的加快方式,“旅行者一号”探测器就是操纵木星和土星两次引力加快,才得以逃出太阳系。  这个效应的道理实在很是简朴,由于行星自己也在围绕太阳动弹,以是当行星吸引探测器或者其它天体的同时,就现实上赋予了探测器或者其它天体一部门速率,当探测器或者其它天体逃离出去的时辰,就相称于被加快了。我们可以举一个简朴的雷同例子来理解。  假如我们站在静止的地面上向运动的火车顶上扔一个网球,在网球被弹起来的时辰,地面上静止的人看到网球的速率,实在就是火车速率和网球本来速率的叠加。以是当天体从某个行星周围逃离的时辰,实在就是原来的速率和天体速率的叠加。  “流离地球”,这个斗胆而瑰丽的想象值得我们憧憬。作为中国第一部科幻大片,《流离地球》带给我们许多欣喜。中国的科幻影戏之路,也如中国的科学成长之路,路漫漫其修远兮,还需各人的配合积极。(苟利军 中科院国度天文台研究员;黄月 媒体人)

【来源:网络整理】

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