流浪地球：太阳何时灭亡？带你探索电影中的科学故事
春节期间
中国科幻电影《流浪地球》
各大电影院有售
在竞争激烈的春节期间
夺得票房冠军
该片改编自刘慈欣同名科幻小说，讲述的是一个发生在近未来的故事：太阳迅速衰老，随时可能进入红巨星的膨胀阶段，地球将被其吞噬。
在这关键时刻，为了地球人的生存，地球联合共和国紧急决定，在地球上建造数以万计的重型核聚变行星发动机，每一台发动机将产生数百万亿吨的推力，把地球变成一艘巨大的飞船，离开现有轨道，驶向距离太阳系最近的恒星比邻星，从而开始了为期2500年的星际旅程。
今天小新就带大家去看看
电影中涉及的一些科学故事
太阳什么时候会死亡？
太阳诞生于约50亿年前的一次星云崩塌，随后太阳系其他行星也相继诞生。太阳提供的能量来自于其中心氢的核聚变反应，就像太阳内部不断爆炸的大量氢弹。根据现有数据估计，这种核聚变反应总共持续约100亿年，因此太阳还能再燃烧约50亿年。
在小说《流浪地球》中，科学家发现太阳存在异常现象，并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段，在未来几百年内淹没地球轨道，红巨星是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段。
然而，人类学家估计，由于周围环境的各种变化，人类在地球上只能生存约200万年。物理学家霍金则更为悲观，预测人类将因能源使用效率低下而灭亡。几百年后，我们就需要考虑离开地球了。
在被淹没之前的某个时间点，地球将移出太阳系的宜居带，不再适合生命生存。那时，火星将完全进入宜居带。
比邻星是一个可能的目的地吗？
比邻星是除太阳外距离地球最近的恒星，距离我们4.2光年，如果真的有“流浪地球”计划网球为什么会弹起来，地球真的在比邻星周围流浪，那里的环境适合人类生存吗？
基于哈勃等强大望远镜对比邻星的多次观测，我们仍然可以了解到很多关于这颗恒星的信息，比邻星的质量只有太阳质量的七分之一，是一颗红矮星，其亮度低于太阳。
1999年网球为什么会弹起来，刘慈欣写作《流浪地球》的时候，人们还不知道比邻星周围是否存在行星，然而2016年底，欧洲南方天文台发现的“暗红点”让天文学家们大吃一惊，原来在比邻星周围发现了一颗与地球十分相似的行星，其质量约为地球的1.3倍，公转周期为11.2天。天文学家用一个叫“地球相似指数”的参数来描述这颗行星与地球的相似度，“暗红点”的相似指数高达86%。
即便如此，这颗行星的一些特性与地球相比还是相差甚远。由于比邻星的质量远低于太阳，比邻星周围的宜居带也相应地更靠近中心恒星。如果行星距离恒星非常近，就会出现天文学中一种非常常见的现象——潮汐锁定。潮汐锁定使得行星只能面向中心恒星。从某种程度上来说，这类似于我们熟悉的月球，我们只能看到月球的一面。因此，行星始终面向中心恒星的一面的温度会非常高，而另一面的温度则会非常低。
除了潮汐锁定，还有一个更重要的问题，就是中心恒星的频繁爆炸。虽然比邻星的质量比太阳小，但是它的爆炸频率和释放的能量却比太阳大得多。比邻星的行星所受到的紫外线辐射比地球上用来杀死病菌的紫外线强100倍以上，这对星球上的生命来说无异于一场灾难。更糟糕的是，一旦行星被潮汐锁定，按照现有的理论，行星产生磁场的可能性很小，如果强烈的恒星风持续吹拂，即便行星有大气层，也会在恒星风的影响下逐渐逃逸，直至彻底消失。
综合以上对比邻星环境的猜测，比邻星或许并不是一个非常适合地球流浪的目的地，或许随着科技的飞速发展，人类可以找到一颗距离地球更近、周围面积比太阳还要大的恒星，另一颗位于宜居带且“地球相似指数”较高的恒星。
人类可以让地球停止自转吗？
《流浪地球》计划的第一步，就是让地球停止自转，虽然电影里没有直接展现这个场景，但是在电影旁白里却提到过，我们先来看看这种停止自转到底能不能实现。
我们先来了解一下地球的自转能量，网上很容易查到，是2.24×1029焦耳，这是一个非常大的能量。
我们来做一个简单的比较：一枚原子弹释放的能量大约相当于100万个TNT当量，也就是4.2×1015焦耳，而迄今为止试验过威力最大的氢弹——大伊万氢弹，释放的能量大约相当于5000万个TNT当量，也就是2.1×1017焦耳，地球自转的能量大约相当于1万亿（1012）颗大伊万氢弹同时爆炸的能量。
不过或许在不久的将来，如果人类能够掌握重核聚变的能力，那么发电能力将会大大提升。根据电影中介绍，每台行星发动机都能够通过重核聚变产生150万亿吨的推力。通过简单的计算，我们可以推断出，如果这样的发动机能够在赤道处持续产生反向推力，那么需要21857天（约60年）的时间，地球才能停止自转。
不过根据电影的描述，人类已经建造了1万台这样的行星发动机，其中一部分位于赤道上空，用于减速。如果数量能达到100台左右，那么地球的自转就能在较短的时间内停止。这在理论上是可能的，但实现起来并不容易。
如果地球停止旋转会发生什么？
最直接的影响就是，没有了自转，地球上几乎所有的大陆都会被海洋淹没。电影里就提到了这一点。原因很简单，地球自转的时候，由于离心力的作用，液态海洋聚集在赤道附近，所以如果地球停止自转，水就会流向两极，导致大陆被淹没。电影里，人类迁往地下。
那么人类还有可能在地球表面生存下去吗？根据美国ESRI公司的动画模拟，最终几乎所有的大陆都会被淹没，只有赤道附近的一圈超大陆脱颖而出网球为什么会弹起来，值得指出的是，即使是赤道附近的这一圈全球唯一的大陆，也同样危机重重，地球自转的时候，赤道地壳会因为离心力的作用显得更加突出，但是地球不自转的时候，赤道附近缺少离心力，所以很有可能造成板块崩塌，引发一系列全球性的地震或者海啸。
而且因为没有自转，地球会有一面固定的面向太阳，另一面则永远处于黑暗之中，就像我们在南极或北极所经历的极昼或极夜一样。在运送行星发动机救援和维修设备到地面时，也提到要穿越极夜区。虽然有地球大气层，但远离太阳的一面仍会因长期缺乏阳光而非常寒冷，因此并不容易适合生命的存在。
流浪地球号为何要驶入木星附近？
整部电影的主题就是如何摆脱木星的“刚体洛希极限”，这里就需要我们了解一下地球为何会进入木星附近。
木星引力那么强，地球为何不避开木星呢？其实在电影中，联合共和国政府原本想利用木星通过一种名为“引力弹弓”的效应加速地球，但不料部分行星发动机出现故障，导致地球被木星吸引而逐渐进入木星的“刚体洛希极限”，从而造成电影中展现的灾难。其实引力弹弓效应在探测器飞行中应用十分广泛，通常被当做节能加速手段，航海家1号探测器就曾两次利用木星和土星的引力加速，成功逃离太阳系。
这种效应的原理其实很简单，因为行星本身也在围绕太阳旋转，当行星吸引探测器或者其他天体的时候，其实就是给探测器或者其他天体带去了一部分速度，当探测器或者其他天体逃逸的时候，我们可以用一个简单的例子来理解这一点。
如果我们站在静止的地面上，把一个网球扔到行驶的火车顶上，当网球弹起时，地面上静止的人所看到的速度，其实就是火车的速度和网球原有的速度的叠加。当一个天体逃离行星附近时，其实就是它原有的速度和天体速度的叠加。
部分资料来自北京日报