《流浪地球》你需要知道的硬核科学梗

苟利军

人类能让地球停止转动吗？

在“流浪地球计划”中，第一步就是让地球停止转动，这是影片旁白中提及的内容。但是，地球停止转动真的可以实现吗？

我们先做一个简单的对比，来了解地球的转动能量有多巨大。历史上人类曾经实验过的释放能量最强的大伊万氢弹，释放的能量差不多是5000万TNT当量，也就是2.1E17焦耳。然而这与地球的转动能量相比，还是小巫见大巫。地球的转动能是2.24E29焦耳，大约相当于1万亿个大伊万氢弹同时爆炸。

地球示意图。

按照电影所说，每个行星发动机通过重核聚变能够产生150万亿吨的推力（实际上要想产生这么高的推力是做不到的），将此应用到地球质量上，我们会得出加速度大约是0.00000025 m/s2，地球在赤道附近的转动速度大约460 m/s。对于一个发动机而言，如果能持续不断地产生反推力，也需要21857天（大约60年）才能够让地球停止转动。

影片中，1万台行星发动机当中有一部分是位于赤道之上用于减速的，如果这部分发动机可以达到100台左右的话，那么就可以在相对很短的时间里停止地球转动。当然，前提是要求这些发动机持续不断运转，并且提供相同的反推力。更大的问题是，如果每台行星发动机真能够产生这么大的推力，地壳也会因承受不住而被撕裂。

总体而言，带着地球去流浪，并不是一场说走就走的旅行。对于人类来说，让地球停止转动几乎是不可能的事。

地球停转后会发生什么？

电影《流浪地球》中的行星发动机。

地球一旦停止转动，几乎所有大陆都会被海洋淹没。原因很简单，地球转动时，因为离心力的作用，作为液态的海洋会朝向赤道附近聚集，所以一旦地球停止转动，这些水会向两极流动，从而造成大陆被淹没。

值得注意的是，此时赤道附近的唯一大陆，也是充满危险的。在地球转动时，同样因为离心力的作用，赤道地壳会显得更为突出，然而停转时，赤道附近很可能出现板块坍缩，从而引发全球地震或海啸。电影中展现了被冰封但保存完整的世界，实际上地上的行星发动机很难保存，地下城也可能毁于一旦。

引力弹弓是怎么回事儿？

木星引力是如此之强，为何地球不躲着木星行驶？电影中，联合政府本来想通过一種叫引力弹弓（gravitational slingshot）的效应，使木星对地球进行加速，没想到部分行星发动机失效，导致地球被木星吸引，引发了后续的灾难。

引力弹弓效应在探测器飞行中被广泛使用，通常被当做一种节省能源的加速方式。“旅行者一号”就是利用木星和土星两次引力加速，才得以逃出太阳系。该效应原理简单，因为行星本身也在围绕太阳转动，所以当行星吸引探测器或其他天体时，就赋予了它们一部分速度，当它们逃离时，就相当于被加速了。

“旅行者一号”探测器。

刚体洛希极限是什么？

电影《流浪地球》中的“领航者”号空间站。

电影中出现了一个烧脑名词：刚体洛希极限。简单来说，就是一个类似地球的岩质天体被木星的潮汐力撕碎的极限半径。可以想象，一旦越过洛希极限，地球会被粉碎，人类无一生存，“流浪地球计划”随之破灭。这也是为什么电影中联合政府看到地球即将跨过洛希极限点时，打算放弃地球，只保留太空站，让太空站成为人类文明存续的诺亚方舟。

不过，我们计算过木星和地球系统的刚体洛希极限点，结果发现这个半径比木星的半径还要小，所以地球撕裂现象并不会发生。

木星可能被点燃吗？

木星大红斑中的氢可能被点燃吗？木星的气体冲击波真能将地球推走吗？答案就是：这两个情形都不太可能发生。

如果要想让大红斑中的氢燃烧，需要地球有充分的氧气混合。即使包含有氧气的地球大气吸积到木星表面，因为时间很短，也不会和氢气均匀混合，所以产生大规模燃烧的可能性非常小。假若燃烧可以发生爆炸，产生非常强的冲击波，也不太可能对地球本身产生极大的影响。

木星示意图。

比邻星是不是流浪地球的好归宿？

逃离木星仅仅是“流浪地球计划”万里征途中的小插曲。在前往比邻星的路途中，地球还有很长的距离要“流浪”。木星轨道外，除了有包含冥王星的小行星带（俗称柯伊伯带），最外层还有球形奥尔特星云。因此地球如何避免被小行星碰撞，也是一个难题。（编者注：有意思的是，“流浪地球计划”的终点比邻星，就是《三体》中三体人的母星。）

另外科学家研究发现，比邻星周围并不适合生命居住。比邻星的质量只有太阳质量的1/7，所以适合生命发展的宜居区距离中心恒星很近，剧烈的爆发有可能会将存在的生命杀死。

一颗小型岩石行星围绕比邻星运行的示意图。

无论如何，地球的流浪之路会非常艰辛曲折。不过人类面临危机时，将地球当做飞船移走，是一个非常大胆且富有想象力的方法。电影作为一门艺术，不应完全是生活或科学的再现。所以我觉得，尽管《流浪地球》中有一些不合科学常理的设想，但是依旧值得我们为之鼓掌。

科学是人类进步的动力，而想象则为人类进步指明了方向。