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科普|《流浪地球》中的天文小知识

天文知识 2021-11-20 02:21 97646人浏览 0人回复
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科普《流浪地球》中的天文小知识引入 想必大家都对《流浪地球》有所耳闻,作为一部开创了中国科幻片元年的硬核天文电影,其中处处穿插着硬核的天文物理知识。今天,小编想跟大家聊一聊《流浪地球》中的天文小知识。 ...

科普



《流浪地球》

中的

天文小知识



引入

  想必大家都对《流浪地球》有所耳闻,作为一部开创了中国科幻片元年的硬核天文电影,其中处处穿插着硬核的天文物理知识。今天,小编想跟大家聊一聊《流浪地球》中的天文小知识。

电影背景



  2075年,太阳内核极速老化,持续膨胀。一百年后,太阳会膨胀到吞没整个地球,三百年后,太阳系将不复存在。为了生存,人类制定了前所未有的恢弘计划——驾驶整个地球逃离至4.2光年外的新家园。

太阳极速老化






  我们首先来看看影片中反复提及的太阳吧。

  影片发生在这一时间段中——太阳核心区氢全部聚变成氦,核反应向外推移,即将膨胀成红巨星。之后太阳将演化到晚期阶段,氦核增大,核心收缩,外层膨胀,直至核壳分离,也就是我们常说的“氦闪”,形成一个行星状星云,其核心将收缩为一个白矮星,在宇宙中沉默。

  而事实上,我们现在的太阳正处于青年期。

  太阳,位于银河系猎户旋臂,其质量的大约四分之三是氢,剩下的几乎都是氦,氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。它通过核聚变的方式向太空释放光和热,属于一颗光谱型为G2的主序星,大约45.7亿岁,离步入老年成为红巨星还有大概45-50亿年。虽然离影片中的末日仍相距甚远,但地球的未来将走向何方,这是一个值得我们深思的问题。









比邻星

半人马座α








比邻星

  在影片中,流浪地球计划的目的地就是比邻星。比邻星是什么呢?

比邻星(Proxima Centauri)是南门二(半人马座α)三合星的第三颗恒星。它是离太阳系最近的一颗恒星(4.22光年),位于地球西南方向2度的位置,是一颗红矮星。

  4.22光年的距离相比银河系的直径十万光年并不算远,尽管如此,流浪地球计划却规划了长达2500年的宇宙流浪之旅。



什么是光年呢?

   光年是光在真空中一年内走过的距离,约为94605亿千米(63240个天文单位),接近绕地球10亿圈的距离!就目前人类掌握的技术而言,这是不可到达的距离,航天技术仍等待着我们去突破!



木星的洛希极限



  在影片中,流浪地球计划的第三阶段任务便是通过木星的引力弹弓效应将地球加速,但靠近木星又会出现一个新的问题——洛希极限。





洛希极限

  洛希极限(Roche limit)是一个天体自身的引力与第二个天体造成的潮汐力相等时的距离。当两个天体的距离小于洛希极限,天体就会倾向碎散,继而成为第二个天体的环。


  木星,作为太阳系体积最大的行星,质量约为1.90*10^27kg,是地球质量的318倍,因此,木星拥有巨大的万有引力。



  地球“流浪”到木星附近会被吸引,当距离到达流体洛希极限时,一部分大气将被木星的引力吸引过去,随着不断地接近地木的刚体洛希极限,地球会进入无法逆转的解体过程。




  影片中,为了避免达到洛希极限距离,人类在千钧一发之际,决定引爆木星——此时木星已经捕获了地球至少三百亿公升的氧气,要怎样才能引爆木星呢?

  木星由90%的氢和10%的氦及微量的甲烷、水、氨水和石质内核组成,加上捕获的氧气,只需一根“火柴”来引爆他,爆炸可以形成一千马赫以上的冲击波,足以使地球摆脱木星的引力束缚。





总结

  虽然《流浪地球》中的某些设定可能存在一些“BUG”,但不失成为一部成功的科幻片,其中的天文知识值得我们深思和学习。《流浪地球2》于2021年10月13日开机,定档2023年大年初一,让我们保持期待,怀揣热爱,一起见证地球的“流浪之旅”,继续星空探秘吧!






                西南大学天文地质馆

加入我们,一起星空探秘吧!





   文字 | 廖胤杰

   排版 | 廖胤杰

   审核 | 文严芳



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