UFO中文网

 找回密码
 注册会员
查看: 172|回复: 0
收起左侧

看《流浪地球》系列,你需要了解什么?

[复制链接]
online_member 发表于 2023-2-26 20:27:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
自《流浪地球》首映以来,时隔四年,《流浪地球ll》也终于在今年上映了。

流浪地球系列,以宏大的世界观,展现了亲情,爱情,家国情。影片从各个角度表现了全人类团结一致,战胜困难的主旨。是属于我们中国人的优秀科幻作品。

接下来就让我们一起了解一下《流浪地球》中的那些科学知识吧!

一、地球危机之太阳氦闪
话说,太阳内核聚变加快,老化膨胀,发生氦闪,地球的命运危在旦夕。

我们的太阳,正值青壮年时期。天文学上称为主序星阶段。还有大约3/4是氢,1/4是氦,还有少量的氧,碳,氖,铁等元素。

而太阳发光发热的主要来源就是,氢核聚变。
每四个质子会聚变成一个氦核,这被称为质子-质子链反应,也被称为p-p链反应。

反应产生向外辐射的能量与太阳的引力相互抗拒,达到平衡状态。这就是我们的太阳可以稳定的发光发热的原因了。

但太阳也是有寿命的,因为能源总有用完的一天。

随着时间的推移,太阳内的氢会慢慢聚变成氦,使氦在太阳内核越积越多。因为四个氢才可以聚变成一个氦,导致内核气体数量减少。

使内核在万有引力的作用下坍缩,体积缩小,温度升高。升高的温度点燃了外层的氢,使氢燃烧的更加剧烈,太阳开始膨胀,变成了红巨星。

但此时,太阳内核的温度还不足以使氦发生核聚变。

由于万有引力产生的巨大压力,迫使氦进入了电子兼并态,进入电子兼并态以后,体积将不受温度的影响。

随着氢的聚变成氦,越积越多,温度越升越高,直到可以使氦发生核聚变。

超高的温度,使氦以一种近乎爆炸的方式燃烧,几乎在一瞬间,氦就聚变成了更重的元素。

由于这个过程之快,所以叫做氦闪。

但实际上,太阳发生氦闪,我们是观察不到的。因为发生氦闪,只是在太阳的内核。此时的太阳外部还有一层氢呢

二,行星发动机之重核聚变
在流浪地球的故事设定中,人类已经掌握了重核聚变技术。

聚变虽然可以产生巨大的能量,但是发生巨变需要的条件是极为严苛的,现在人类在可控聚变方面还是有很大的欠缺。

氢弹,就是现实生活中核聚变运用的一个例子。当氢弹引爆的时候,其实先引爆的是内部的一颗原子弹,让原子弹产生的巨大高温使氢发生核聚变产生巨大能量。

核聚变发生的时候,质量并不是守恒的,会有一部分质量转化为能量,用爱因斯坦的质能互换公式E=mc^2来看的话,C光速,是3x10^8m/s。如此巨大的数字,表明反应中质量只要损失一点,便可以产生巨大的能量。

电影中对行星发动机的原理给出了一个简明的阐述——“烧石头”

烧石头其实就是将石头中氧,硅等重元素去聚变成更重的元素,从而产生更加强大的能量来推动地球。

要知道,太阳上发生的聚变,也仅仅是氢聚变成氦。

所以说,理论上重核聚变产生的能量,确实可以推动地球。这也是流浪地球中很棒的一个科幻点。

三,逃脱引力之洛西极限
不管是在第一部中地球逃出木星的引力,还是第二部中月球被地球的引力捕获。电影中全部都提到了洛希极限这个名词。

洛希极限是19世纪法国数学家,天文学家爱德华·洛希计算的一个结果。

洛希极限理解起来,其实超级容易。

两颗星球之间会存在万有引力,但我们平时会把两个星球都看作质点,但是如果两个星球距离过近,就不可以把它看成质点了。

当两颗星球距离过近的时候,引力其实并不是均匀的。

以木星与地球为例,当地球靠近木星时,距离木星近的一端会受到更大的引力,而远离木星的一端引力会比较小。导致地球两端受到的力并不是一样的。

而这也是海水涨潮的原因了,当引力差作用于同一点时,表现出来就是潮汐力。

首先,潮汐力是与星球之间的距离有关系的,那当两个星球距离过近,会不会有一个极限使较小的天体,受不了引力差而被撕碎呢?

答案当然是有,而这个位置就叫做洛希极限。

被撕碎的天体就会变成行星环,所以洛希也是最早解释行星环成因的人。

当然了,洛希极限并不是只与距离有关,他与天体的密度以及状态有关。

天体的密度越大,那么可以承受的引力差就会越大,那么洛希极限就会更小。

或者如果天体是一颗气体行星,那么用到的洛希极限便是流体洛希极限,如果天体是一颗固体行星,那么用到的洛希极限便是刚体洛希极限。

比如在流浪地球中,地球靠近木星,首先被抽走的便是大气,因为地球已经进入了木星的流体洛希极限。

四,逃离太阳系之引力弹弓
在流浪地球中讲到,如果光用行星发动机加速的话,能源消耗太大,所以人们就想出了一个办法,要用引力弹弓,通过木星来给地球加速。

而引力弹弓说白了,其实就是我们高中学过的碰撞模型了。

当两颗质量相差极大的小球碰撞以后,质量大的小球几乎会保持原速不变,而质量小的小球却被原路弹飞,并且得到两倍大球速度的加速。

而这个推导过程,运用动量守恒定理与能量守恒定律联立解,把v1和v2中小球的质量忽略不计,就可以很轻松的得出来了。

而引力弹弓就是运用在天体上的碰撞模型。

以地球和木星为例,当地球滑到木星的轨道后,在木星后绕一下,就可以得到两倍的木星速度的加速,从而节省很多的能源。

现实生活中,引力弹弓对于发射卫星还是十分重要的。

以现在的技术来说,要发射一个远距离的卫星能源续航,还是一个十分重大的问题。通过引力弹弓的话,就可以省很多能源。

比如1959年,苏联的月球三号,1974年的水手十号,之后的旅行者一号,伽利略号都使用过这个方法。

总之,这部电影的科幻点和创新点都十分的丰富,是一部不错的科幻电影,很值得去看一看。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册会员

本版积分规则

UFO中文网

GMT+8, 2024-11-1 17:31

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表