《流浪地球》竟然这么多高考考点!今年考,你会吗???

来源:SOHU  [  作者:北京新东方   ]  责编:张华  |  太阳城亚洲

原标题:《流浪地球》竟然这么多高考考点!今年考,你会吗???

作者:田·代理赫本

转自:北京新东方优能中学教育

《流浪地球》毫无疑问是这次春节档最大的惊喜了。作为一部国产科幻片,比肩好莱坞。

现实中,“流浪地球”真的可能发生吗?明知靠近木星有危险,为什么地球还要走这条路?

别光看热闹啊,这里边的高考考点,你都会吗?太阳的变化

影片中,太阳亮度的增加,使得不得不背井离乡,远遁太空。但现实世界中的太阳,真的会发生这样的变化吗?

在过去的46亿年里,太阳一直持续稳定地为地球提供能量。你可能从未想过,有一天太阳会改变。

这种能量来自于太阳核心发生的氢元素聚变反应——每4个氢原子核通过一系列的中间反应最终形成1个氦原子核。而1个氦原子的质量略小于4个氢原子之和,这中间的质量差别按照爱因斯坦的质能方程E=mc2, 转化成了太阳的能量。

这些能量中的绝大部分以的形式发出,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。

为什么要靠近木星

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”。

引力弹弓一般发生在一对重量相差悬殊的天体之间。这里我们用木星(红色球)和地球(蓝色球)举个例子。

地球以速度V靠近木星,而木星在轨道上以速度U运行。

足够靠近后,地球被木星引力抓住,牵引,优雅地转体半周,然后像掷铁饼那样甩出去。

感谢木星甘当人梯的奉献精神,地球获得了木星的轨道速度U,叠加上原有的速度V,速度增加到了U+V。地球的速度和能量都增加了,却没有消耗任何燃料,就奔着新家园去了。

当地球靠近木星时,人类突然遭遇了巨大危机:数千台行星发动机故障熄火了,全球地震,火山爆发,岩浆吞没了地下城……这一切灾难的根源是“洛希极限”

超越“洛希极限”会发生什么呢?

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10.3万公里,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:

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。

《流浪地球》电影中,地球已经到达了地木“流体洛希极限”(地木距离10.3万公里)。在此处,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↓↓↓

图 d 地木流体洛希极限模拟(二维简化模型)

再靠近木星一点,地球将进入地木“刚体洛希极限”(地木距离约7.44万公里)。在此处,就连坚硬的岩石都会被引力差撕碎,地球将彻底解体↓↓↓

图 e 地木刚体洛希极限模拟(二维简化模型)

可以想象《流浪地球》中,人类面临的是怎样的绝望了。太靠近木星不行,那样会被潮汐力撕碎;太远离木星也不行,那样无法借助引力弹弓变轨……

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