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bet365:“举球”搬迁,看“硬核”科技背后的科学知识

发布时间:2019-04-26 19:38:45 来源:久久棋牌-久久棋牌下载-久久电玩城点击:67

  

  科幻大片《流浪地球》春节期间刷爆了朋友圈,世界级的科幻想象力让大家惊艳之余,也引发无数人对广袤宇宙的无穷好奇。记者邀请了南京航空航天大学胡亚鹏、李晋斌老师等科技工作者,和我们分享其中几个科学问题的趣味思考。

  比邻星是否是人类适合的家园呢?

  在电影《流浪地球》中,太阳急速老化,不断膨胀,太阳系已经不适合人类生存,于是人们选择比邻星是作为地球的流浪归属地,那么这颗星球是否是人类理想的新家园呢?

  南京航空航天大学理学院教授胡亚鹏介绍说,比邻星是宇宙中离我们太阳最近的一颗恒星,距离太阳4.22光年。尽管比邻星是离地球最近的恒星,但很有可能并不适合人类居住。

  比邻星,也称半人马座α星C,是半人马座α星系统(由三颗恒星组成)中的一颗。它与另外两颗很近的恒星(半人马座α星A、B)一起组成三体恒星系统。在天体系统中,三体系统通常是不稳定的。因此,比邻星所处的半人马座α星系统有可能是不稳定的。这也是刘慈欣另一著名科幻小说《三体》中三体人为什么离开自己所住的三体恒星系统来到地球的原因之一。

  比邻星还很暗淡,据观测,比邻星的质量是太阳的1/7左右,亮度比太阳低,是一颗红矮星,表面温度为2,500至5,000K。因为质量、亮度比太阳低,导致比邻星的宜居行星带也相应地更加靠近比邻星。比邻星的爆发频率和释放出来的能量要比太阳大得多,因此,比邻星的行星上所接收到的恒星风、紫外线辐射等,会比目前地球上的更频繁、能量高很多,对地球生命无异于灾难。

  由于比邻星的宜居行星带靠近比邻星,因此,在宜居行星带的地球很有可能被比邻星潮汐锁定,即地球没有自转,只能有一面始终朝向比邻星,而另一面一直背对,就如月亮被地球潮汐锁定一样。这也会导致地球一面温度很高,而另一面温度很低。这种环境也不适宜人类居住。此外,要是被潮汐锁定后,地球也很有可能失去地磁场,而人类没有地磁场的保护,则很容易受到恒星风、宇宙粒子、射线等的辐射影响。

  不过太阳将会变为红巨星,只是《流浪地球》中一个假设。现实中的太阳按照恒星正常的寿命,50亿年之后才会变为红巨星。那时候人类大概已经移民到其他恒星系星球。

  引力弹弓场景能实现吗?

  如果地球真的搬家,那么搬家步骤也很繁琐。按照刘慈欣《流浪地球》小说描述,地球搬家的步骤很繁琐, 第一步,用地球发动机使地球停止转动,使发动机喷口固定在地球运行的反方向;第二步,全功率开动地球发动机,使地球加速到逃逸速度,飞出太阳系;第三步,在外太空继续加速,飞向比邻星;第四步,在中途使地球重新自转,调转发动机方向,开始减速;第五步,地球泊入比邻星轨道,成为这颗恒星的卫星。

  南京航空航天大学理学院李晋斌副教授介绍,《流浪地球》电影的剧情,和小说中的原著不一样,写的是在地球还没有飞出太阳系的时候,地球逐渐接近木星并最后要撞击木星的危险时刻。地球和木星通过气体连在一起的画面非常震撼,那么背后是什么原理呢?

  地球这个庞然大物,半径6371公里,重达59万亿亿吨。但人类造出了同样庞大的行星发动机,足以在5年左右将地球推进到逃逸太阳引力的最低速度,即16.7公里/秒(复兴号列车速度的200倍)。即便是如此高的速度,相对于星际距离来说还远远不够,比邻星距离地球4.3光年,如果按照逃逸速bet365度航行,需要7.7万年才能抵达,于是人类想到了借助木星的“引力弹弓”,令地球零消耗改变方向、提升速度,最后到达比邻星。

  “引力弹弓”是一种飞行器加速常用的方法,我们向地球以外的天体发射飞行器时,常会应用到其他行星或天体做引力弹弓,以此来节省燃料、时间和计划成本。比较经典的可能是美国的“卡西尼”号了,它于1997年从地球发射前往土星,但只带了很少的燃料,后先后在1998年和1999年利用了金星的两次弹射,又于1999年8月利用了地球的弹射,2000年利用了木星的弹射,最终于2004年7月1日抵到达土星。

  那什么是“引力弹弓”效应?比如一只乒乓球,当它飞向一面静止的球拍时,反弹速度是相同的(忽略重力、空气阻力、摩擦等因素)。但如果这个球拍向着来球方向移动,那这个球与拍相撞后反弹速度就会变快。

  其实“引力弹弓”也是科幻电影经典桥段之一。例如《星际穿越》中,库珀为使“巡逻者”号飞船到bet365达米勒星球,采用的方案是利用一颗中子星进行引力弹弓减速;还有《火星救援》中的NASA黑人小哥就是把“赫尔墨斯”号飞船想象成一个乒乓球,绕太阳公转的地球当成球拍,飞船从地球公转中窃取了少量动能,从而获得了更快的速度。

  值得注意的是,有一个观点是,《流浪地球》中的引力弹弓场景很可能实现不了。电影忽视了一个非常重要的一个先决条件,木星和地球的质量比值不够大,大约320(不像乒乓球和球拍质量差那么悬殊)。地球不可能能够利用木星的巨大引力实现引力弹弓的加速效果,地球一旦被木星引力捕获,结果必然是地球和木星相互牵扯,两者相互围绕旋转,旋转半径会越来越小,最后,地球和木星发生猛烈碰撞,形成一个新的星球。

  没必要让地球停止自转

  胡亚鹏介绍说,正如中国科学院高能物理研究所研究员张双南的观点,电影中利用行星发动机产生反推力使地球停止自转有可能不可行,因为需要的总能量实在是太大。另外,地壳能否承载这么大的反推力及反推力带来的系列影响,还是个疑问。

  没有了转动,地球将会有固定的一面朝向太阳,另外一面将一直处于黑夜当中。长期下去会导致地球一面温度很高,而远离太阳的一面,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。值得指出的是,即使对于赤道附近的唯一大陆,也是充满危险。在转动的时候,因为离心力的作用,地球的赤道地壳会显得更为突出一点,而在没有转动的时候,赤道附近就会缺少离心力,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,不仅在地面上修建的那些行星发动机很难存在,居住在地下或许都非常困难。

  地球自转停止,地球磁场有可能会突然消失。通常情况下,地球磁场的存在,不仅仅能为我们指明南北方向,更重要是起到了保护作用,能够将来自于太阳的带电粒子屏蔽于地球大气之外,从而太阳粒子很难直接穿过磁场,直接进入低层大气,保护了地球大气层不会丢失。没有了磁场,太阳风能够不受任何阻碍,长驱直入进入地球大气,从而在全球各个地方形成我们所说的极光,不过更为重要的是,地球大气有可能逐渐损失掉。

  其实地球自转并不影响那些推动地球的发动机的运行,不让地球停止转动,直接推动地球也是可取的。比如让地球的北极方向指向运动方向,把推进发动机都放到南半球就行了,而且自转的地球在星际旅行的过程中更加稳定、更好控制方向,因为飞行的子弹都是高速旋转的,自转的飞行器姿态更加稳定也更好控制。

  无论如何,地球的流浪之路会是非常艰辛。正如中国科学院国家天文台研究员苟利军所表示,尽管从科学的角度来看,在可以预见的时期内,人类的能力无法实现。不过电影作为一门艺术,它不完全是生活或者科学的完全再现,所以尽管这部电影当中包含了许多不科学的想象,但是依旧需要我们为之鼓掌。

  记者 杨频萍

  小知识:推进地球的动力:重原子聚变发动机

  李晋斌告诉记者,电影中最惹人注目的,就是这些重聚变发动机,高度达11千米,比珠峰朗玛峰还高2.2千米。每台发动机能提供150亿吨的推力,而这样的发动机在欧亚大陆和美洲大陆总共有一万两千台,总共能提供150万亿吨的推力,如此大的动力方可在5年左右将地球推进到逃逸太阳引力的最低速度,即16.7公里/秒。

  重聚变,就是由重原子进行的核聚变。我们常听说聚变的是轻核聚变即氢聚变反应变为氦放出巨大能量,这也是太阳产生能量的主要方式。人类能做到的还只是利用氢原子进行的不可控核聚变(氢弹),但氦并不是核聚变的终点,氦可以继续聚变生成碳,碳继续聚变生成硅,即 氦–4 →碳–12 →硅–28。硅当然也不是核聚变的终点,大质量恒星后期的聚变反应就是“重聚变”。从“硅”开始大质量恒星“重聚变”过程是:硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 (铁–56) ,核聚变走到铁这一步,就不再释放能量,而是吸收能量,所以重聚变最后产生的废渣就是铁。“重聚变”释放出的能量,比氢弹爆炸释放的能量大的多的多。当然重聚变需要温度也高得多、压强也要大得多才能实现。


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