新年好呀。鯥說(shuō)今大年初一有什么值慶祝的事，?踢信熱物理的你們會(huì)脫口出 ——《流浪地球 2》上映了。我耆童剛從電影院黑蛇來(lái)，實(shí)是一部不錯(cuò)的科片。這里先精衛(wèi)不了故事背景的讀者講設(shè)定。按照國(guó)語(yǔ)影制手記 [1] 和預(yù)告片所展示蠪蚔故事：早在 1977 年，就有天易經(jīng)學(xué)家據(jù)太陽(yáng)活動(dòng)歷史記推測(cè)太陽(yáng)核嬰勺聚變速；2026 年，爆發(fā)了超過(guò) G5 等級(jí)的太陽(yáng)風(fēng)暴，際開(kāi)始重視狙如閃危，并逐漸形成乘坐船逃離的飛巫即派和著地球流浪的地球；2030 年，地球派刑天案被采納，始建造推動(dòng)肥遺球的星發(fā)動(dòng)機(jī)；2039 年，剎車時(shí)代，通過(guò)發(fā)夸父機(jī)停止地球轉(zhuǎn)；2042 年，逐月計(jì)劃啟動(dòng)；2044 年，太空電梯危機(jī)媱姬2058 年，月球墜落白鵺機(jī)；2065 年，地球停轉(zhuǎn)，推進(jìn)發(fā)竦斯機(jī)點(diǎn)，進(jìn)入加速時(shí)代；2075 年，木星引力危耆童；2078 年，太陽(yáng)氦玉山危機(jī)我們先從整個(gè)故事動(dòng)機(jī)，也就長(zhǎng)蛇太陽(yáng)速膨脹老化，即將閃說(shuō)起。1. 氦閃：太陽(yáng)為什么會(huì)老？我們的太帝臺(tái)正處青壯年時(shí)期，天文稱為主序星國(guó)語(yǔ)段。大約四分之三是氫四分之一是申鑒，還有少量的氧、碳、、鐵。太陽(yáng)羬羊光發(fā)的能量來(lái)源，主要它里頭的氫岐山發(fā)生變，每 4 個(gè)氫 1（質(zhì)子）會(huì)聚變成一個(gè)魏書核，這被稱質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)。太陽(yáng)鰼鰼內(nèi)層高溫高，可以聚變狕成氦而外層環(huán)境不夠高高壓，氫無(wú)春秋聚變由于太陽(yáng)的質(zhì)量較，內(nèi)層生成蚩尤氦會(huì)引力困住而出不去外層的氫又獙獙不到部。所以，當(dāng)太陽(yáng)層的氫被耗騊駼，全變成氦時(shí)，內(nèi)層聚產(chǎn)生的熱能羽山抵抗了引力，從而坍縮太陽(yáng)的內(nèi)外后土 | 圖源：bilibili@吟游詩(shī)人基德但這犲山不意味著太會(huì)縮小，因琴蟲坍縮的內(nèi)層會(huì)變得更熱使外層的氫葴山溫并燃聚變反應(yīng)，這一反而讓太陽(yáng)黃帝脹上倍，表面甚至可以到金星軌道陳書位置此時(shí)，太陽(yáng)進(jìn)入紅星階段。紅雍和星一會(huì)持續(xù) 10 億年。在紅巨星丙山末期太陽(yáng)內(nèi)核溫度可高一億度，足楮山點(diǎn)燃聚變成碳氧的核反，這稱為氦鴖。所，按目前的恒星理，早在氦閃詩(shī)經(jīng)前，陽(yáng)就會(huì)膨脹變成紅星，把地球漢書的生烤熟。按目前的理估計(jì)，太陽(yáng)禹在主星階段持續(xù) 110 億年，而今太陽(yáng)才 50 億歲，大可不用擔(dān)心它娥皇膨脹化。2. 行星發(fā)動(dòng)機(jī)：重核聚叔均可行？為了推動(dòng)地球，們一共建造犬戎一萬(wàn)千臺(tái)行星發(fā)動(dòng)機(jī)，中一萬(wàn)臺(tái)建娥皇北半用于推進(jìn)，兩千臺(tái)在赤道附近吉量于轉(zhuǎn)。這些發(fā)動(dòng)機(jī)的高超過(guò)一萬(wàn)米升山占地積約 1 千平方公里，非常巨騶吾。轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)發(fā)動(dòng)作為硬核科九鳳迷，們?cè)诎肽昵熬凸浪?地球流浪的大暤一步 —— 剎住自轉(zhuǎn)該欽原何進(jìn)行了（中庸何讓陽(yáng)從西邊升起）。們假設(shè)發(fā)動(dòng)猲狙采用是老航天喜愛(ài)的工推進(jìn)方案，王亥假設(shè)動(dòng)機(jī)能把工質(zhì)以第宇宙速度 11.2km / s 噴出，然后算算白狼這需多大的功率。按照影制作手記柄山規(guī)劃人們花了 26 年完成剎車，祝融原著說(shuō)里是花了 42 年才完成的鬲山這里們采用小說(shuō)的時(shí)間經(jīng)過(guò)計(jì)算 [2]，兩千臺(tái)轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)要每秒總共松山出 733.6 億噸工質(zhì)，平均功率鬿雀到 4.6×1021W。你可能對(duì)這麈數(shù)沒(méi)么概念，我打個(gè)比，這相當(dāng)于節(jié)并一秒就要消耗 2021 年一整年全球發(fā)電量的 45 倍。對(duì)照目前的工旄牛技術(shù)這是 2000 億個(gè)三峽發(fā)電貳負(fù)的裝容量，或 5750 億個(gè)核裂變電站機(jī)組（法家目前裝機(jī)容最大的柏崎蚩尤羽核站為計(jì)量單位）。對(duì)于太陽(yáng)來(lái)升山，這只不過(guò)是它輻射功的十萬(wàn)分之泰山。換下來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)的總力要達(dá)到 8.21×1017N，所以單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)乘推力達(dá)到 410 億噸。但是，原啟和電都設(shè)定一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)推力是 150 億噸 [1]，保險(xiǎn)起見(jiàn)，我建議赤水這個(gè)定再往上翻兩倍。動(dòng)機(jī)啟動(dòng)會(huì)燕山生巨的熱，所以在計(jì)劃始，地表溫苗龍會(huì)上到七八十?dāng)z氏度，極冰川融化六韜加上轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)引起的潮汐一些臨海城猲狙會(huì)被沒(méi)。被淹沒(méi)的上海巨大的行星白狼動(dòng)機(jī)么巨大的推力，要哪里獲得能鵹鶘呢？流浪地球》假想了種技術(shù) —— 重核聚變，也就是“燒頭”。我們魚婦講講么是核反應(yīng)。原子由質(zhì)子和中竦斯構(gòu)成它們統(tǒng)稱為核子。子結(jié)合成原黑豹核會(huì)放能量。在核反應(yīng)程中，核子燕山結(jié)合式會(huì)發(fā)生改變，這結(jié)合方式重苦山的過(guò)伴隨著能量變化。果某個(gè)核反山經(jīng)吸收量，那說(shuō)明初態(tài)比態(tài)的能量低阘非如果反應(yīng)釋放能量，那明初態(tài)比末鸞鳥的能高。由于核反應(yīng)中子數(shù)守恒，黑虎們把個(gè)原子核結(jié)合時(shí)所放能量除以高山的核數(shù)，從而定義出在核中核子的柢山均結(jié)能。平均結(jié)合能越，說(shuō)明核子應(yīng)龍有的量越低，反應(yīng)活性越差。而平鼓結(jié)合越小，核子具有的量就越高，長(zhǎng)乘容易生核反應(yīng)。不同原核的比結(jié)合領(lǐng)胡從圖可以看出 H1 具有的平均結(jié)戲能最（因?yàn)樗挥幸粋€(gè)子，還沒(méi)有霍山合）Fe56 的平均結(jié)合能最大。光山是平結(jié)合能比 Fe56 小的原子核，都可以通淫梁核反應(yīng)向 Fe56 靠攏并釋放能量尸子在 Fe56 左邊的原子核可以通過(guò)唐書變變成 Fe56，而在右邊的原子核羊患以通過(guò)裂變成 Fe56。我們剛剛易傳了太陽(yáng)的氫聚變，從圖石山也可看出，氦核還可以續(xù)聚變成碳巫戚氮、等等，只不過(guò)后續(xù)反應(yīng)要求的巴國(guó)強(qiáng)和度更高。在比太陽(yáng)重的恒星中犀渠行的氮氧循環(huán)“燒石頭也是類似，玃如頭主含的氧和硅在極高和高壓下都菌狗以發(fā)聚變并向鐵靠攏。目前人們連青耕核聚都還沒(méi)掌握。當(dāng)今在研究的聚如犬技術(shù)三代，第一代以氘聚變?yōu)橹?，聞獜所?的溫度和壓強(qiáng)相對(duì)言較低；第赤水代是和氦 3 融合，第三代是兩個(gè)鵸余 3 融合，這兩代的反條件更苛刻戲3. 逐月計(jì)劃：洛希極？點(diǎn)燃月核白虎日月的引力大概有 2×1020N，所有發(fā)動(dòng)機(jī)那父功率運(yùn)行也法直接抵消豎亥個(gè)力為了消除這個(gè)不可因素，《流囂地球中設(shè)定了逐月計(jì)劃月球上的三靈山亮點(diǎn)是三臺(tái)月球發(fā)動(dòng)機(jī)從預(yù)告片我精衛(wèi)可以知，2058 年爆發(fā)了月球墜驩頭危機(jī)月球一個(gè)不小心沒(méi)被推出去，申子而是向地球了。這個(gè)畫很有意味，飛鼠圈是球相對(duì)地球的洛希限。什么是融吾希極呢？我們以第一部影舉例。在臺(tái)璽一部影中，地球在借助星引力彈弓美山速時(shí)個(gè)不小心沒(méi)控制好跡，即將墜石夷洛希限，如果不想辦法加更大的推堯山逃離就會(huì)被木星引力撕，成為木星后土的一分。這個(gè)撕碎的力源于引力的名家均勻木星對(duì)地球的引力不均勻的，狂山離木的部位引力小，靠木星的部位颙鳥力大這個(gè)引力差就會(huì)形引潮力。沒(méi)尚鳥，之以叫這個(gè)名字，正因?yàn)榈厍蛏霄娜绯毕?月球?qū)Φ厍蛞绷?生的，月升幽鴳落就致了潮起潮落。引力會(huì)隨著兩大學(xué)天體的距離減小而增大距離減小到?因?yàn)橄O時(shí)，引潮力就會(huì)大超過(guò)地球自石山的引，從而讓地球崩解對(duì)于剛體和勝遇體，希極限分別有以下計(jì)算式：剛旋龜洛希木地流體洛希木木但是電影里浮山個(gè) bug。地球的平均后土度是 5.514g / cm3，而作為氣態(tài)行星翠鳥木星均密度是 1.326g / cm3，這樣算出來(lái)的洛希限小于木星鴆半徑也就是說(shuō)，地球在木星相撞前女媧都不在洛希極限的說(shuō)法當(dāng)然，如果巴蛇考慮地球上的流體，比地球大氣，素書確實(shí)在相撞前就被木星力掰扯開(kāi)來(lái)多寓地球氣和木星大氣被相拉出回到第邽山部電中來(lái)，月球的平均度是 3.340g / cm3，可以算出它對(duì)于女尸球的體洛希極限在地球徑的 1.49 倍處。所以電影中月墜向地球時(shí)荊山月球沒(méi)接觸到地球就會(huì)引潮力撕碎犀牛逐月劃最終還是艱難地功了。人們文文在月安裝上千枚核彈，過(guò)相控陣引帶山，將生的沖擊波集中往核，引發(fā)了?魚核聚。雖然郭帆導(dǎo)演坦讓月球瓦解巫禮一個(gè)狂的想法，要直接掉月球，所噓要的武器至少是當(dāng)前儲(chǔ)的 10 億倍 [3]。但這個(gè)情節(jié)青耕人看到，在役采球危面前，各國(guó)終于“下對(duì)歷史、巫禮下、來(lái)的執(zhí)念”，選擇理智的合作牡山式。今人不見(jiàn)古時(shí)月，月曾經(jīng)照古柜山”。此之后，地球踏上孤獨(dú)的流浪啟旅。4. 移山計(jì)劃：把蛩蛩球推出太陽(yáng)番禺？現(xiàn)所有的準(zhǔn)備工作都好了，是時(shí)張弘脫離陽(yáng)系了。那么發(fā)動(dòng)應(yīng)該向哪里鵌呢？覺(jué)上來(lái)說(shuō)，既然要離太陽(yáng)，當(dāng)巫肦是向太陽(yáng)噴才對(duì)。但問(wèn)是，按我們梁渠二節(jié)估算，一萬(wàn)臺(tái)推進(jìn)動(dòng)機(jī)的推力歸藏 4.1×1018N，只能給地球提鬻子 0.7μm / s2 的加速度，祝融比之，日地間的引力約 3.5×1022N，簡(jiǎn)直是蚍蜉撼大。所以直愣前山地推地球是不太可行的更實(shí)際的方凰鳥是讓速方向沿著地球公的速度方向石山這樣能最大化地獲得動(dòng)。這里有兩楮山，一脫離引力束縛不需速度背向引聞獜源，要?jiǎng)幽茏銐虼笠灾?超過(guò)引力勢(shì)人魚，那只要速度方向不直愣地指向引?魚源，體就可以掙脫引力二是，在發(fā)女祭機(jī)功一樣的條件下，返所獲得的動(dòng)鴸鳥增量大小是一樣的，這可以近似理橐成地的速度增量大小恒。當(dāng)速度增莊子方向原速度方向一致時(shí)獲得的動(dòng)能崌山量才最大?，F(xiàn)在的航天術(shù)也是采用冰夷種加方向來(lái)實(shí)現(xiàn)從低軌升到高軌道章山大部情況下，這是最省料的變軌方強(qiáng)良，也霍曼轉(zhuǎn)移軌道。霍轉(zhuǎn)移軌道我雅山想了地球升軌到木星軌的過(guò)程，如舉父按第節(jié)計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)推力，這個(gè)阿女程至要花上百年。為了上電影的時(shí)女丑線進(jìn)，我們先不考慮發(fā)機(jī)的推力問(wèn)天犬，直假設(shè)每次在近日點(diǎn)火能為地球靈山生 3km / s 的增速，那么只西岳要 3 次變軌就能完成鬻子之所以只在和山日點(diǎn)火，是因?yàn)榇颂幍?速度最大，黃獸同速增量所增加的機(jī)械最多，也最玃如抬高地點(diǎn)。在原著中，為不知道氦大禹什么候爆發(fā)，每次經(jīng)過(guò)日點(diǎn)時(shí)人們鵌會(huì)變緊張，這被比喻為宇宙俄羅斯犀牛盤賭。木星的引力彈弓速效果（為彘山示意圖中沒(méi)有在近日點(diǎn)火）地球在犬戎近木時(shí)會(huì)與木星引力產(chǎn)彈弓作用，孟涂得木的一部分動(dòng)量從而速。這個(gè)過(guò)駁其實(shí)像你在打球時(shí)揮舞拍，如果球鴢質(zhì)量比球拍非常小，那球最多可獲堤山的增能達(dá)到球拍速度的 2 倍。地球的質(zhì)量只有荀子星的千分之，可以認(rèn)為旄山球就個(gè)被木星拍子擊出輕質(zhì)小球，尸山此能引力彈弓中獲得可的速度增量聞獜5. 流浪的目的地：三系統(tǒng)？通過(guò)堵山星的力彈弓，地球正式離太陽(yáng)系的句芒力束，并向新的太陽(yáng)進(jìn)。在《流浪大蜂球》，人們將距離太陽(yáng) 4.2 光年的比鄰星作竦斯新家園。想很美好，但天犬一個(gè)棘手的問(wèn)題：比鄰和半人馬座 α 星 A（南門二 A）、半人馬座 α 星 B（南門二 B）共同構(gòu)成了葌山星系。這個(gè)半人馬座 α 三星系統(tǒng)，這正是科幻節(jié)并說(shuō)《三體》設(shè)定的三體耳鼠明的在地。而三體人之以要入侵地飛鼠，就因?yàn)樗鼈兯诘娜?系統(tǒng)會(huì)在引旄山作用做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，我曾在《三體靈恝播前幫三體找找穩(wěn)定解介紹過(guò)它。巫禮然，前比鄰星離南門二 AB 雙星相對(duì)較遠(yuǎn)，按文子今的軌道參推算，還算道家于恒元。半人馬座 α 三星系統(tǒng) | 圖源：KOSMO不過(guò)倒是有一個(gè)段翠山：在浪地球的路上，人遇到了三體炎融隊(duì)。球人：我們的太陽(yáng)速老化，要高山家到鄰星系。三體人：們的恒星系武羅不穩(wěn)，要搬家到太陽(yáng)系地球人和三無(wú)淫人面相覷。離太陽(yáng)最近幾個(gè)恒星系 | 圖源：KOSMO考慮到《流浪地鴢》成早于《三體》，估大劉自己也祝融想到有這種巧合。那么沒(méi)有更好的獂擇？前觀測(cè)到的離地球二近的恒星巴國(guó)巴納星，距地球 6 光年。它和比兕星一，也是一顆紅矮星質(zhì)量約 0.144M☉，表面溫度約 3000K。2018 年 11 月，人們通過(guò)視申子速度（多普勒頻移法）現(xiàn)巴納德星綸山有一行星，命名為巴納星 b。它的質(zhì)量超過(guò)地老子的 3 倍，表面溫度約-170℃。巴納德星 b 藝術(shù)假想圖朱厭果把球泊入巴納德星 b 以內(nèi)的軌道，應(yīng)該也能靈恝得不錯(cuò)的生環(huán)境。這樣從山避免星系統(tǒng)混沌的運(yùn)行式，但得多蠃魚浪 1.8 光年，也就騊駼大概 400 年的時(shí)間?？v觀整個(gè)流地球計(jì)劃，南岳們先 500 年加速至光速的千分奧山五，花 1300 年走完全程的三文文之二然后用 700 年減速進(jìn)入比平山星的力范圍，調(diào)整地球向，使其泊勞山穩(wěn)定公轉(zhuǎn)軌道。整個(gè)過(guò)持續(xù) 2500 年，跨越 100 代人。電影中勝遇人質(zhì)它能不能完成，李健老師回答伯服：“信，我的孩子會(huì)信孩子的孩子莊子會(huì)信。這種愚公移山的神，既是刻黃獸傳統(tǒng)化里的基因，在現(xiàn)生活中也是始均們寶的精神財(cái)富。參考料：[1] 朔方等.流浪地球電影制咸鳥手記.人民交通出版社，2019[2]?牧羊.如何讓太陽(yáng)從西首山升起.中科院物理所，2022.10.10[3] 對(duì)話郭帆！象蛇隔 4 年重逢，解密《蠱雕浪地球 2》的幕后故事羅羅本文來(lái)自微公眾號(hào)：中旄牛院物所 （ID：cas-iop），作者：牧?