《流浪地球》你需要知道的硬核科學梗

茍利軍

人類能讓地球停止轉動嗎？

在“流浪地球計劃”中，第一步就是讓地球停止轉動，這是影片旁白中提及的內容。但是，地球停止轉動真的可以實現嗎？

我們先做一個簡單的對比，來了解地球的轉動能量有多巨大。歷史上人類曾經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，也就是2.1E17焦耳。然而這與地球的轉動能量相比，還是小巫見大巫。地球的轉動能是2.24E29焦耳，大約相當于1萬億個大伊萬氫彈同時爆炸。

地球示意圖。

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（實際上要想產生這么高的推力是做不到的），將此應用到地球質量上，我們會得出加速度大約是0.00000025 m/s2，地球在赤道附近的轉動速度大約460 m/s。對于一個發動機而言，如果能持續不斷地產生反推力，也需要21857天（大約60年）才能夠讓地球停止轉動。

影片中，1萬臺行星發動機當中有一部分是位于赤道之上用于減速的，如果這部分發動機可以達到100臺左右的話，那么就可以在相對很短的時間里停止地球轉動。當然，前提是要求這些發動機持續不斷運轉，并且提供相同的反推力。更大的問題是，如果每臺行星發動機真能夠產生這么大的推力，地殼也會因承受不住而被撕裂。

總體而言，帶著地球去流浪，并不是一場說走就走的旅行。對于人類來說，讓地球停止轉動幾乎是不可能的事。

地球停轉后會發生什么？

電影《流浪地球》中的行星發動機。

地球一旦停止轉動，幾乎所有大陸都會被海洋淹沒。原因很簡單，地球轉動時，因為離心力的作用，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。

值得注意的是，此時赤道附近的唯一大陸，也是充滿危險的。在地球轉動時，同樣因為離心力的作用，赤道地殼會顯得更為突出，然而停轉時，赤道附近很可能出現板塊坍縮，從而引發全球地震或海嘯。電影中展現了被冰封但保存完整的世界，實際上地上的行星發動機很難保存，地下城也可能毀于一旦。

引力彈弓是怎么回事兒？

木星引力是如此之強，為何地球不躲著木星行駛？電影中，聯合政府本來想通過一種叫引力彈弓（gravitational slingshot）的效應，使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，引發了后續的災難。

引力彈弓效應在探測器飛行中被廣泛使用，通常被當做一種節省能源的加速方式。“旅行者一號”就是利用木星和土星兩次引力加速，才得以逃出太陽系。該效應原理簡單，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其他天體時，就賦予了它們一部分速度，當它們逃離時，就相當于被加速了。

“旅行者一號”探測器。

剛體洛希極限是什么？

電影《流浪地球》中的“領航者”號空間站。

電影中出現了一個燒腦名詞：剛體洛希極限。簡單來說，就是一個類似地球的巖質天體被木星的潮汐力撕碎的極限半徑。可以想象，一旦越過洛希極限，地球會被粉碎，人類無一生存，“流浪地球計劃”隨之破滅。這也是為什么電影中聯合政府看到地球即將跨過洛希極限點時，打算放棄地球，只保留太空站，讓太空站成為人類文明存續的諾亞方舟。

不過，我們計算過木星和地球系統的剛體洛希極限點，結果發現這個半徑比木星的半徑還要小，所以地球撕裂現象并不會發生。

木星可能被點燃嗎？

木星大紅斑中的氫可能被點燃嗎？木星的氣體沖擊波真能將地球推走嗎？答案就是：這兩個情形都不太可能發生。

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。即使包含有氧氣的地球大氣吸積到木星表面，因為時間很短，也不會和氫氣均勻混合，所以產生大規模燃燒的可能性非常小。假若燃燒可以發生爆炸，產生非常強的沖擊波，也不太可能對地球本身產生極大的影響。

木星示意圖。

比鄰星是不是流浪地球的好歸宿？

逃離木星僅僅是“流浪地球計劃”萬里征途中的小插曲。在前往比鄰星的路途中，地球還有很長的距離要“流浪”。木星軌道外，除了有包含冥王星的小行星帶（俗稱柯伊伯帶），最外層還有球形奧爾特星云。因此地球如何避免被小行星碰撞，也是一個難題。（編者注：有意思的是，“流浪地球計劃”的終點比鄰星，就是《三體》中三體人的母星。）

另外科學家研究發現，比鄰星周圍并不適合生命居住。比鄰星的質量只有太陽質量的1/7，所以適合生命發展的宜居區距離中心恒星很近，劇烈的爆發有可能會將存在的生命殺死。

一顆小型巖石行星圍繞比鄰星運行的示意圖。

無論如何，地球的流浪之路會非常艱辛曲折。不過人類面臨危機時，將地球當做飛船移走，是一個非常大膽且富有想象力的方法。電影作為一門藝術，不應完全是生活或科學的再現。所以我覺得，盡管《流浪地球》中有一些不合科學常理的設想，但是依舊值得我們為之鼓掌。

科學是人類進步的動力，而想象則為人類進步指明了方向。