流浪地球科学原理 西半球磁场正在以十倍预估速度削弱

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1. 流浪地球科学原理

1氦闪太阳

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。太阳将在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。

2地球如何逃离太阳的毁灭

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动恐惧的氛围，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。

3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，就只能让你走了。

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。

《流浪地球》把飞行器换成了地球，原理不变，只是要想让地球发动机助推器产生的动能完全超越太阳引力，就必须借用木星这个大块头，把地球反弹出去。

PS，本片并不是第一部用到该原理的电影，还有一部就是迈克尔·贝的《绝世天劫》，地球矿工乘坐航天飞机，就是利用月球的引力弹弓效应，绕了月球半圈，获得加速才追上了小行星（这也是全片最精彩的地方）。

4木星引力

木星的引力比地球大2.5倍，因为体积太大，能够牵引太阳系包括地球在内的其它行星，这意味着木星将与地球和地球轨道发生交互作用，比如地球四季就是因为木星引力的作用。感谢木星巨大的引力，使得很多小行星和彗星的轨道在木星引力的作用下发生偏转，保护地球免受撞击。

电影中的原理，就是要利用木星的引力把地球吸过去，只要飞得足够快，并且算好角度，就会得到巨大的加速力：“我们的星球也在木星表面拉起了如山的液氢和液氦的巨浪。这时，木星巨大的引力正在把地球加速甩向外太空。”

可惜问题就出在了“没有算好”，原因还在于速度不够，没跑成功。就像月球一样，人家原本没打算成为地球的卫星，就因为被地球引力“捕捉”到了，才成为地球的卫星。但电影中的问题比较严重，因为木星引力太大，地球距离木星太近，差点超越洛希极限。

5洛希极限

洛希极限这个词听上去很高深莫测，但其实很简单的。洛希极限是指当行星与卫星距离近到一定程度时，潮汐作用就会使天体本身解体分散。

举个例子，地球和木星的距离为洛希极限时，地球自身的重力和木星造成的潮汐力相等。如果它们的距离少于洛希极限，地球就会倾向碎散，继而成为木星的环，没错，土星的环就是这样来的。

它以首个计算这个极限的人爱德华·洛希的名字命名。所以，地球飞过木星的时候，不能靠的太近，太近了超过洛希极限，地球就会崩了。但是离太远的话，引力又不太够，会达不到冲出太阳系的第三宇宙速度。只能拐回来继续绕太阳，所以冒险接近木星，是地球杀出太阳系的唯一一条路。

原著中，离开木星时，地球已达到了逃逸速度，它不再需要返回潜藏着死亡的太阳。可见，洛希极限就是末日的临界点，在电影中充当了电影中常见的“倒计时爆炸”功能，知道这一点足矣。

6发动机熄火+地震

地球发动机熄火是电影的原创，原著中只说了过小行星带，损失了一部分发动机：“西半球的地球发动机已被陨石击毁了三分之一”。

但这个原创并非信手拈来，造成地球发动机大面积停机的原因之一，是因为木星的磁场和辐射相当的强大，造成地球上所有的电子仪器在木星强大的磁场和引力下全部失灵，这是原著没有涉及到的地方。

地震原著中有解释，由于地球发动机产生的加速度及运行轨道的改变，地核中铁镍核心的平衡被扰动，其影响穿过古腾堡不连续面（是地幔与地核的分界面），波及地幔，大陆地热溢出，地震火山横行，这对于人类的地下城市是致命的威胁：“第六次变轨周期后，在各大陆的地下城中，岩浆渗入灾难频繁发生。”

在电影中，采用了原著中的设定，地球变轨加速后会导致地热溢出，那么临时减速“停车”同样会致使类似的效果。