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资讯中心 > 看懂《流浪地球》,孩子必知的10大科普知识!
看懂《流浪地球》,孩子必知的10大科普知识!
  • 时间:2019-02-13 15:47:14
  • 来源:微信公众号
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自大年初一《流浪地球》上映至昨日一周的时间,它的票房已经迫近25亿,它也无疑是今年春节档最佳电影了。在这口碑和票房双丰收的时刻,不知道你和你的孩子们有没有去看看这部电影呢?!

《流浪地球》毕竟是一部科幻电影,里面包含的科学知识不在少数,倘若你带上这些知识去看的话,面对很多问题你一定会豁然开朗。

电影《流浪地球》的原作其实是一部少儿科幻小说

  • 2008年11月,《流浪地球》在长江文艺出版社出版,作者刘慈欣;

  • 2018年4月,《流浪地球》  作为由浙江教育出版社出版的《银火箭少年科幻系列》中的一册出现;

  • 2018年6月,《流浪地球》作为由中国科学技术出版社出版的《刘慈欣少儿科幻系列》中的一册再次出现在读者们眼前。;

  • 2018年11月23日,荣获2018中国科幻大会水滴奖评委会特别奖;

  • 2019年2月5日,根据其改编的同名电影《流浪地球》正式上线。


原著科普背景


了解刘慈欣的原著背景是看懂流浪地球的第一步,原著中这样写:


太阳老化,科学家通过各种数据得出太阳短时间内会产生巨变,形成氦(hài)闪,地球会毁灭。面对这种情况,为了应对危机,人类内部产生两种不同意见,地球逃生派和飞船逃生派。


地球派主张以整个地球为载体,在世界各地建造核聚变大功率发动机;飞船派主张建造城市那么大的宇宙飞船进行跑路。


最终因为生态系统循环稳定性等原因(一个飞船的生态系统不足以维持数十代人的生存与延续),地球派得到大部分人的支持,全球开始建造地球发动机。


先利用赤道发动机反向喷射停止地球自转,再开动全部发动机让地球加速至逃逸速度脱离太阳系,开始流浪。流浪的最终目标是离太阳系最近的比邻星系的合适轨道,这个流浪过程要经历几十代人。


地球刹车停转时,地球日落了三天三夜,主角降生,在十多年后,地球开始加速围绕着太阳绕圈,期间主角经历了地球在近日点的全球恐慌、经历了火山爆发导致地下城被岩浆侵蚀(母亲死亡)、经历了地球穿越小行星带时地球舰队用反物质炸弹轰击小行星的场面(父亲死亡)。


最终地球绕日轨道运行至木星附近时,在木星强大的引力下的反作用,最终脱离太阳引力,地球全面加速。


多年后,地球已经逃出太阳系,然而太阳还是没有什么异常变化。这时候很多人开始怀疑太阳氦闪毁灭地球的说法,认为这是联合政府搞独裁,以一个骗局来统治幸存的人类。这种说法得到越来越多的人相信与支持,人类开始暴乱推翻联合政府。(主角妻子死亡)反政府组织最终推翻了联合政府,把联合政府的高层全部处决在遥远的太阳余晖下。


就在此时,太阳氦闪爆发了,吞没了整个太阳系的空间……结尾处,幸存的地球人类继续操控着地球在宇宙中飘荡,主角已经做了爷爷,他的后代,以及后代的后代,接下来数十代人都要继续保持这样的生活,直到比邻星的光辉重新照耀地球。



氦(hài)闪太阳


太阳是以内部氢核聚变方式向外发光发热的,当内部的氢元素消耗得差不多的时候,内部的高温高压会激发氦元素的聚变,这个时候的太阳就会发生氦闪,说白了就是太阳老了,自爆了。



原著:“太阳内部氢转化为氦的速度突然加快,太阳的演化已向主星序外偏移,氦元素的聚变将在很短的时间内传遍整个太阳内部,由此产生一次叫氦闪的剧烈爆炸”。


意思就是太阳加速衰老,氦闪之后,太阳将变为一颗巨大但暗淡的红巨星,结果爆炸之后还膨胀了,到时候体积庞大到能把地球都吞了。


事实上用不着太阳吞地球,氦闪之时地球已被汽化了。这就是《流浪地球》中给地球装发动机的原因。


我们的太阳已有近50亿年的年龄,天文学家们估计太阳还有50到70亿年的寿命。将在12亿年后发生首次氦的融合,估计那时候人类要么死绝了,要么早跑了。


地球如何逃离太阳

这是电影对原著设定最大的“省略”之处。


你以为装上发动机就可以让地球直线逃离吗?


并不是,行星这样的“越轨”,也要符合轨道动力学,太阳也是有引力的,所以会用到变轨加速。



因为地球发动机没那么大劲儿,它只能给地球很小的加速度,不能把地球一下子推出太阳轨道,在地球离开太阳前,还要绕着它转15个圈!在这15个圈中地球慢慢加速。而且速度越快,这圈就越扁,所以地球有时离太阳会很远,有时候会很近。


原著中当地球运行到近日点的时候,就会有地球要被太阳吞并的阴谋论,导致全球人心惶惶,东半球大陆上草木生烟。电影开场一家人在海边的场景,电影世界观中是地球启航之前的故事,而在原著中来源于地球运行到远日点顶端那一天,地球人如同过年一样,因为这时地球距太阳最远,人们都有一种虚幻的安全感。


原著中塑造了一个对太阳感到恐惧的氛围,开始发生的时间,主角出生在地球刚刚停止转动之际。书中表示,地球光是“自转刹车”就用了42年,然后围着太阳绕圈加速。地球刹车之后,围绕太阳的转圈,到第15个公转轨道时,最后一次通过近日点时候,主角已经结婚了,东半球将迎来两千五百年的黑夜,然后在远日点才到达了木星轨道。


电影对此进行了省略,直接营造了一个装上发动机的地球被木星捕捉的场景,至于地球之前的故事,无需多言一笔带过,做到了最大的简化,不过想想上述内容很难用电影展示



引力弹弓


电影中最让人难懂的之处,地球为什么会被木星引力捕捉,这里就是引力弹弓效应。


引力弹弓(又名引领助推)就是利用行星的重力场来给太空探测船加速,将它甩向下一个目标,也就是把行星当作“引力助推器”。


这有点类似离心力,以飞行器为例,飞往内行星,朝向太阳就可以获得加速度;而飞往外行星的飞行器,就算有着火箭助推器,由于是背向太阳飞行的,要抵抗太阳引力,故其速度会逐渐降低。


(这也是原著中为什么地球要绕太阳15个圈,而且“圈”越来越扁的原因,否则速度不够,根本到达了不了木星轨道)


所以在飞行器朝着内行星飞时(如金星,水星不行,因为这行星没有大气层),是要利用该原理减速。



而朝着外行星飞时,是要加速。飞行器第一次从远距离接近行星时,在轨道速度之下,利用火箭助推器,最终产生超越轨道速度的动能,产生的运动效果就像该飞行器被行星反弹开了。



这一连串动作,叫做行星引力辅助变轨。通俗的来说,假如轨道行星是一个黑帮老大,跟上我的速度才能入伙,来了之后就老老实实当我的小弟(卫星),一旦你速度太快超了我,就赶紧滚,有多远滚多远。。。



人类历史上很多飞行器都是这样完成的,比如水手10号,它于1974年2月5日经过金星,经过引力助推减速之后到达水星,否则因为太阳引力,速度太快就直接“跑过了”。还有卡西尼号探测器,两次飞掠过金星,之后又途经地球、木星,最终才到达了土星。


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