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1.开学第一课-流浪地球讲课稿

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
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
1.开学第一课-流浪地球
《流浪地球》讲了一个脑洞十分大的故事。
未来的某一天,人们发现太阳在急速老化,快要 炸了,人类唯一生存的办法就是逃离太阳系。
但是,最近的适合居住的星系是4.2光年外的比 邻星。
但是人类为了这个计划,也付出了巨大的代价。
让地球刹车,并推动地球前进,让板块变动, 引发了滔天海啸和地震;地球人口减半,只剩 35亿人口……城市陷入冰封。
即使行星发动机继续加速,达到光速的百分之一仍然不可
行。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。
那为什么行星发动机不能加速到百分之一光速呢?这 是因为行星发动机的能量来自“重元素聚变”。
所谓重元素聚变并不是什么稀奇玩意儿。在宇宙 深处有不少恒星“巨无霸”,内部就在进行着重 元素聚变。
为什么几千台发动机会同时熄火呢?为什么地 震、火山都赶在这个时候来凑热闹呢?这一切 灾难的根源是“洛希极限”,简单说就是地球 离木星太近了,太近会发生什么呢?
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。
幸存的35亿人,被迫迁入地下城,因为地面已 经低温将至零下84度了。
在这时,在地球还没有飞出太阳系的时候,飞近了木 星的时候,被木星引力吸引,地球逐渐接近木星并最 后要撞击木星的危险时刻。
在这危机关头,人们为了脱离危险,上演了一段段潸 然泪下的求生故事。
Hale Waihona Puke 其实,在这部电影中,涉及的科学知识非常多,设定详 实,且高度融入了剧情。
重元素聚变的质能转换效率是相当低的。最乐 观估计,地球要达到逃逸速度,也必须烧掉7亿 亿吨的石头,相当于把全球的地面挖掉40米做 为燃料;要达到光速的百分之一,则必须削去 地壳的一半。
如果无法靠自己的力量推动地球,那就借助精巧 的轨道计算,利用天文尺度的力量——万有引力。 于是人类将目光投向木星,这就是电影前半段上 演的。
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。
但如果变轨时离一颗巨行星太近的话,这趟“观 光旅行”可就要不怎么愉快了。
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……
电影讲述的故事中,明知靠近木星有危险,为什么地球 还要走这条路?为什么接近了木星地球就会被“撕裂”?
带着种种疑问和思考,让我们一起了解这些电影情节里 的科学解读和科学背景,探寻这个电影故事中的科学奥 秘!
故事背景是这样的:太阳急速老化,不断膨胀,太 阳系已经不适合人类生存,于是人类为自己选了一 个新的家园——比邻星(半人马座三星)。
比邻星同太阳一样,都是恒星,但质量只有太阳的 八分之一。
地球是个庞然大物,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 将地球推进到逃逸速度(脱离太阳引力的最低速度)。
但这个速度还远远不够。比邻星(半人马座三星)距离地 球4.3光年,如果按照逃逸速度航行,需要7.7万年才能抵 达,这实在是太漫长了!
航天中存在引力弹弓现象,利用它,可以令航天 器零消耗低改变方向、提升速度,送达目标轨道。
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
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……
尽管《流浪地球》中仍有一些不足之处,但 它作为一部迎难而上的、在工业水平上实现 大步飞跃的国产科幻片,还是相当不容易。
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