如果地球真要流浪，会遇到哪些坎？
最近，贺岁科幻巨作《流浪地球》卷起了一股国产科幻片的热潮，激起了观影群众对科学的热情，同时，这部国产科幻电影也在科技界引起了非常热烈的讨论。
小编也趁着新年的假期看了《流浪地球》，抛开影片宏大叙事和独特的世界观不说，影片既然是刘慈欣的硬核科幻小说改编，小编今天来聊聊它科技的“硬核”，到底哪些是真实存在的，哪些对现在的人类来说还是“科幻”。
地球为什么要流浪
地球被汽化的过程
电影里提到，由于近几百年来太阳内部的氢转化为氦的速度突然加快，突然产生一次氦闪剧烈爆炸，使太阳突然膨胀，如果地球身处其中就会被汽化。
说白了就是电影里面的科学家监测到太阳快要死翘翘了，最终会牵连地球，所以人类要带上地球一起流浪，那么太阳真的会死翘翘吗？
太阳上的核聚变为地球提供能量
图片来源网络
在过去的46亿年里，太阳一直持续稳定地为地球提供能量。这种能量来自于太阳核心发生的氢元素聚变反应。这些能量中的绝大部分以光的形式发出，剩下的则由中微子携带。每一秒钟太阳会将六亿吨的氢原子转化为氦原子，产生的能量中有极其微小的一部分被地球接收到，供给地球上的生命所需。
太阳自身有非常稳定的调节机制，保证光热的稳定输出。如果太阳内部的热核聚变反应因为某种原因略微加速，就会引起内部温度升高。这种升温会使得太阳整体微微地膨胀，从而使得核心温度和压力回复正常。对于太阳来说，这种调节在很短的时间里就可以完成。太阳自身发光的不稳定程度只有大约千分之一，造成的影响远远小于不同季节带来的差别。
大家不必担忧，天文学家目前对于太阳这样质量的单独恒星演化了解得相当清楚，无论从理论上还是观测上，都不支持太阳会在未来的数百年里发生电影中那样的变化。
什么是重核聚变
“流浪地球”中的行星发动机高度
影片中推动地球“流浪“的重要工具就是10000座行星发动机，每座行星发动机高达11000米（比海拔8844米的珠穆朗玛峰还要高），由紧贴地面的七条支架支撑，喷射着蓝色强光柱，而行星发动机的能量靠的是重核聚变技术。
图片来源网络
据中国工程物理研究院研究员蒙大桥介绍，核聚变是指两个轻核素反应，聚合成一个质量素更重的核素。重核只能分裂生成两个轻于母核的核素。比如，铀-235裂变后会成质量为95—105的元素。
“从现代核物理知识来看，90号以上的元素有裂变趋势，10号以下的元素有聚变趋势。若要重核发生聚变，目前没理论和实现条件。”蒙大桥说。
地球君若要在太空来一场说走就走的旅行，暂时没有这个可能。
让地球停止转动的话，地球将会怎样？
若地球停止转动，目前地球上几乎所有的大陆都会被海洋所淹没，这一点的确在电影当中有所提及，原因很简单。在地球转动的时候，因为离心力的缘故，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。即使对于赤道附近的唯一大陆，也是充满了很多危险。在转动的时候，同样是因为离心力的作用，地球的赤道地壳会显得更为突出一点，然而在没有转动的时候，那么赤道附近缺少离心力，所以很可能会导致板块坍缩，从而引发一系列的全球地震或者海啸。
若地球停止转动，地球将会有固定的一面朝向太阳，另外一面而将一直处于黑夜当中，就仿佛我们在南极或者北极所经历的极昼或者极夜那样。尽管有地球大气的存在，但是远离太阳的一面，还是会因为长期得不到太阳的照射，从而温度变得很低，不太适合生命的存在。
“若地球停止转动”，这是一个很大课题，这里说的两个问题，是与电影产生的现象相关的，为此对电影桥段作出一点科学的解析。影片中的陆地因为地球停止转动而出现全球大气循环、洋流循环混乱，气候剧变等现象，地表不再适合人类生存，人们被迫转移到地下城生活。
什么是洛希极限
整部电影所展现的一个主题就是如何摆脱木星的“刚体洛希极限”点。
洛希极限（Roche limit）是天文学中的一个特殊的距离。当两个天体的距离少于洛希极限时，它们就倾向于被“潮汐力”撕碎。
计算表明，地球和木星的距离如果低于103万公里，那么大气就会在潮汐力的作用下脱离地球；如果距离低于7.44万公里，那整个地球都会被撕碎。
潮汐力有多可怕，我们拿一个茶壶和茶杯举例子：
演示潮汐力的茶杯
图片来源科普中国
我们在杯壁顶部倒一些水，让它在重力作用下向着杯底滑落。越靠近杯底，水滴会越拉越长，最后被拉扯到了撕裂的极限。这个极限就可以被认为是这个茶杯对水滴的“洛希极限”。
木星的引力场，实际上就是这样一个“茶杯”。地球尺寸很大，当它靠近木星时，离木星较近一侧受到的引力，将比较远一侧大得多，因此会像水滴一样被逐渐撕裂。
在地球已经到达了地木“流体洛希极限”（地木距离约10万公里）时，液体和气体不再能被地球引力束缚，而倾向于逃逸；而岩石还勉强能凭借自身的硬度坚持一会儿。
地木流体洛希极限模拟（二维简化模型）
图片来源科普中国
当地球将进入地木“刚体洛希极限”（地木距离7.44万公里），就连坚硬的岩石都会被引力差撕碎，地球将彻底解体。
地木刚体洛希极限模拟（二维简化模型）
图片来源科普中国
“点燃木星推开地球”的可行性
图片来源网络
影片中那灾难根源的“洛希极限”，其实就是地球离木星太近了。要把地球“推开”，远离木星，人们需要“点燃木星”大红斑，使其产生巨大到冲击波，“推开”地球。
中国科学院高能物理研究所研究员张双南表示，影片中刘培强开着空间站自己冲过去基本上不可行，因为太慢了；而地球上的发动机的火焰也根本不可能冲到木星的大气，因为冲的过程中就完全冷却掉了。
木星大红斑中的氢可能被点燃吗？木星的气体冲击波真可能将地球推走吗？
简单的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。不是被木星吸积的地球大气中包含有大量氧气么？但是需要知道，即使包含有氧气的地球大气在吸积到木星表面的时候，因为时间很很短，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。
假若可以燃烧发生爆炸，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。我们首先需要知道这个冲击波是什么？其实就是高速运动的气体粒子，非常类似于来自于太阳的巨型爆发产生的太阳风。依靠燃烧氢气释放能量并不是一个有效的加速气体的很好方式，最终的速度不一定有太阳风的速度快。即使快很多，当这些高速运动气体抵达地球时，地球因为有磁场的保护，通常这些气体并不会直接打到地球表面。即使这些粒子能够穿透磁场，其实更多的作用将会是地球大气的中的粒子相互作用，产生非常壮观的极光现象，并不会产生很强的推力。
科幻片本是以建立在科学上的幻想而成的作品，它可以是对未来科学发展的愿想，也可以是对未来科学发展的设想，在此基础上，为观众呈现出来的视觉冲击以及思想冲击，让大家得到最好的体验。所以我们用科学的角度去观看电影，是否会给您带来更多的科学灵感呢？
资料来源
科技日报 企鹅科学 互联网科技 我是科学iScientist 新浪科技《科学大家》科普中国 哎咆科技 GI引力创新
内容来源
广东科技报道
制作：省科技监测中心 微信工作组
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