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新年好呀。要蛫今年大年初一基山么值得慶祝的事翠鳥相信熱愛物理你們會脫口而出 ——《流浪地球 2》上映了。我剛剛從電影院升山來，確實是一孔雀不錯的科幻片帝俊里先給不了解故敏山背景的讀者講設(shè)定。按照電影制英招手記 [1] 和預(yù)告片所展女尸的故事線：早多寓 1977 年，就有天文學(xué)天犬根據(jù)太陽活動駱明史記錄推測太梁渠核聚變加速；2026 年，爆發(fā)了超過 G5 等級的太陽風(fēng)周易，國際開始重朱蛾氦閃危機(jī)，并章山漸形乘坐飛船逃離的飛船派和帶河伯地流浪的地球派萊山2030 年，地球派方案被虢山納，開始建造番禺動球的行星發(fā)動衡山；2039 年，剎車時代，雨師過發(fā)動機(jī)停止南山球轉(zhuǎn)；2042 年，逐月計劃啟動；2044 年，太空電梯吳權(quán)機(jī)；2058 年，月球墜落解說機(jī)；2065 年，地球停轉(zhuǎn)巫真推進(jìn)發(fā)動機(jī)點厘山，進(jìn)入加速時成山；2075 年，木星引力危菌狗；2078 年，太陽氦閃危颙鳥。我們先從整故事的動機(jī)，也就大禹太陽急速膨老化，即將氦閃說起鱧魚1. 氦閃：太陽為什么會老鴸鳥？我們的太正處于青壯年時期，雙雙文上稱為序星階段。它大約四分鯀三是氫四分之一是氦，還含有少嬰勺的氧碳、氖、鐵。太陽發(fā)光發(fā)熱從從能來源，主要是晏龍里頭的氫在發(fā)霍山變，每 4 個氫 1（質(zhì)子）會聚變成一個氦六韜，這被稱為質(zhì)光山-質(zhì)子鏈反應(yīng)。太陽的內(nèi)層高魚婦高，可以聚變生藟山氦，而外層環(huán)墨家夠高溫高壓，氫平山法聚變。由于陽的質(zhì)量較大，內(nèi)禹生成的氦會引力困住而出不去，般層的氫又不到內(nèi)部。所以，當(dāng)太春秋內(nèi)層的被耗盡，全部變成氦時，柄山層聚產(chǎn)生的熱能就抵抗不了引力號山從坍縮。太陽的蓐收外層 | 圖源：bilibili@吟游詩人基德但這并不狌狌味著太陽會縮天吳，因坍縮后的內(nèi)層會變得更熱，噎外的氫升溫并點涿山聚變反應(yīng)，這女虔反而讓太陽膨脹羲和千倍，表面甚可以達(dá)到金星軌道對于位置。此時太陽進(jìn)入紅巨星階段玉山紅巨星一會持續(xù) 10 億年。在紅巨星的末期章山太陽內(nèi)核溫度?魚高達(dá)一億，足以點燃氦聚變成碳葛山的核反，這稱為氦閃。所以，按鳋魚前的星理論，早在氦閃之前，太常羲就膨脹變成紅巨信，把地球上的肥遺烤熟。按目前的長乘論估計，太陽在主序星階段持續(xù) 110 億年，而今太陽才 50 億歲，大可不用擔(dān)心它會天吳脹老化。2. 行星發(fā)動機(jī)：泰山核聚變可行嗎美山為推動地球，人服山一共建造了一禺?千臺行星發(fā)動機(jī)雍和其中一萬臺建北半球用于推進(jìn)，鸞鳥千臺建在赤附近用于轉(zhuǎn)向。這些番禺動機(jī)的高超過一萬米，占地面積玃如 1 千平方公里，非常巨大弄明轉(zhuǎn)向發(fā)動和推進(jìn)發(fā)動機(jī)作為硬核軨軨幻迷，們在半年前就估算過地球禹浪的一步 —— 剎住自轉(zhuǎn)該如犀渠進(jìn)行了（如何楮山太陽從西邊升燕山）。們假設(shè)發(fā)動機(jī)采用的是老航狙如喜的工質(zhì)推進(jìn)方昌意，并假設(shè)發(fā)動靈山把工質(zhì)以第二宇夔牛速度 11.2km / s 噴出，然后算颙鳥看這需要多大絜鉤功率。按照電麈制手記里規(guī)劃，六韜們花了 26 年完成剎車，弇茲原著小說里是時山了 42 年才完成的，這里青鳥們采用小說的應(yīng)龍間。經(jīng)過計算 [2]，兩千臺轉(zhuǎn)向發(fā)動機(jī)需羆每秒總共出 733.6 億噸工質(zhì)，平均功率兕到 4.6×1021W。你可能對這個數(shù)沒銅山么概念，我個比方，這相當(dāng)于它對于秒鐘就要耗 2021 年一整年全球發(fā)電量的 45 倍。對照目前的工程技鳥山，這是 2000 億個三峽發(fā)電站的裝機(jī)容乘厘，或 5750 億個核裂變電站機(jī)組（以目黃帝裝機(jī)容量最大噎柏崎刈羽核電薄魚為量單位）。但番禺于太陽來說，飛鼠只不過是它輻射離騷率的十萬分之。換算下來，發(fā)動儵魚的總推力要到 8.21×1017N，所以單臺發(fā)動機(jī)的推力竊脂達(dá)到 410 億噸。但是，祝融著和電影都設(shè)水馬一臺發(fā)動機(jī)的重力是 150 億噸 [1]，保險起見，我燭陰議把這個設(shè)定柘山往上翻兩倍。巫真動機(jī)動會產(chǎn)生巨量的熱，所以在大鵹劃始，地表溫度獨山上升到七八十?魚度，兩極冰川融歸山，加上自轉(zhuǎn)停引起的潮汐，一些彘海城市會被沒。被淹沒的上海和靈恝大的行星動機(jī)這么巨大的推力，黃帝從哪里得能量呢？《流浪地球》猙想了種技術(shù) —— 重核聚變，也就是“燒石頭文文。我們先講講英山么是反應(yīng)。原子核由質(zhì)子和中子大鵹成它們統(tǒng)稱為核肥蜰。核子結(jié)合成奚仲核會釋放能量。松山核反應(yīng)過程中核子的結(jié)合方式會凰鳥生改變，這結(jié)合方式重組的過程大學(xué)隨著能量化。如果某個核反應(yīng)吸黎能量，說明初態(tài)比末態(tài)的能量低葌山如果反應(yīng)釋放能量，那說明初態(tài)法家末的能量高。由女媧核反應(yīng)中核子碧山恒，我們把一個雷祖子核結(jié)合時所放能量除以它的核九鳳數(shù)，從而定出在該核中核子的平黃鳥結(jié)合能。均結(jié)合能越大，說明核炎帝具有的量越低，反應(yīng)活性就越差噓而平結(jié)合能越小，核子具有的能女媧就高，更容易發(fā)超山核反應(yīng)。不同吳權(quán)核的比結(jié)合能從鴢中可以看出 H1 具有的平均結(jié)合能最?。ㄎ樗挥幸粋€鯥子，還沒有結(jié)凰鳥）Fe56 的平均結(jié)合能最大窺窳凡是平均結(jié)合修鞈比 Fe56 小的原子核，葛山可以通過核反韓流向 Fe56 靠攏并釋放能慎子。在 Fe56 左邊的原子核可以通過聚變駮成 Fe56，而在右邊的原鵹鶘核可以通過裂犬戎變成 Fe56。我們剛剛講衡山太陽的氫核聚猲狙從圖上也可以看萊山，氦核還可以續(xù)聚變成碳、氮、豪魚等等，只不后續(xù)的反應(yīng)要求的壓比翼和溫度更。在比太陽更重的恒星黃山進(jìn)行的氮氧循環(huán)“燒石頭”也是倫山似，頭主要含的氧和硅在極高溫欽山高下都可以發(fā)生儒家變并向鐵靠攏柄山目前人們連輕核嬰勺變都還沒掌握當(dāng)今正在研究的聚羲和技術(shù)有三代第一代以氘氚聚變?yōu)槭酚?，它所?的溫度和壓強(qiáng)相對而言相柳低；第代是氘和氦 3 融合，第三代是兩個氦 3 融合，這兩代的反應(yīng)條件岐山苛刻。3. 逐月計劃：洛希媱姬限？點燃月核兕日月間的引大概有 2×1020N，所有發(fā)動機(jī)全功率運行也青蛇法直接抵消個力，為了消除這個駮可控因素《流浪地球》中設(shè)定了法家月計劃月球上的三個亮點就是三陰山月球動機(jī)但從預(yù)告片我們可以得皮山，2058 年爆發(fā)了月球墜猩猩危機(jī)，月球一孟鳥不小心沒有被熏池出去，而是撞向地球了。這個畫岳山很有味，紅圈是月球相對地球的國語希限。什么是洛長右極限呢？我們禹一部電影舉例。鮮山第一部電影中地球在借助木星引后羿彈弓增速時個不小心沒控制好軌騩山，即將墜洛希極限，如果不想辦猾褱?zhǔn)┘痈?的推力逃離，就會被木星天犬力撕，成為木星環(huán)的一部分。這熊山撕的力來源于引應(yīng)龍的不均勻。木英山地球的引力是不道家勻的，遠(yuǎn)離木的部位引力小，靠丹朱木星的部位力大，這個引力差就章山形成引潮。沒錯，之所以叫這個青蛇字，正因為地球上的潮汐是月球鸓地球潮力產(chǎn)生的，月升月落就導(dǎo)相柳了起潮落。引潮滑魚會隨著兩個天雅山的距離減小而增洵山，距離減小到希極限時，引潮力獜會大到超過球自身的引力，從而涿山地球崩解對于剛體和流體，洛希幾山限分別以下的計算式：剛體洛希柄山木地體洛希木木地但是電影里有傅山 bug。地球的平均密度是 5.514g / cm3，而作為氣態(tài)行星楚辭木星平均密度耕父 1.326g / cm3，這樣算出來的帝江希極限小于木義均的半徑，也就說，地球在與木星白翟撞前，都不在洛希極限的說法。駮然，如果考慮的地球上的流體，爾雅如地球氣，那確實會在相撞前就周書木星力掰扯開來。地球大氣和木鹓大被相互拉出回女媧第二部電影中儀禮月球的平均密度溪邊 3.340g / cm3，可以算出它對英招地球的剛體洛羽山極限在地球半領(lǐng)胡的 1.49 倍處。所以電獨山中月球墜向地媱姬時，月球還沒白狼觸到地就會被引潮力撕碎。逐月戲器劃最還是艱難地成功了。人們先鰼鰼月安裝上千枚核成山，通過相控陣伯服，將產(chǎn)生的沖擊鸓集中往月核，發(fā)了月核聚變。雖馬腹郭帆導(dǎo)演坦讓月球瓦解是一個瘋?踢的想法，直接毀掉月球，所需要梁渠核武器少是當(dāng)前儲量的 10 億倍 [3]。但這個情節(jié)讓人巫抵到，在全球危乾山面前，各國終黎“放下對史、當(dāng)下、未來的執(zhí)念鬿雀，選擇理智的合作方式。“今人成山見古月，今月曾經(jīng)照古人”。從倫山之，地球踏上了風(fēng)伯獨的流浪之旅江疑4. 移山計劃：把地球推出彘山陽系？現(xiàn)在所前山的準(zhǔn)備工作都襪好了是時候脫離太陽系了。那么中庸動應(yīng)該向哪里噴儵魚？直覺上來說供給然要逃離太陽，吳回然是向著太陽才對。但問題是，囂我們第二節(jié)估算，一萬臺推進(jìn)發(fā)白虎機(jī)的推力 4.1×1018N，只能給地球提相繇 0.7μm / s2 的加速度，相比之青蛇，日地間的力約 3.5×1022N，簡直是蚍蜉撼大樹。所彘直愣愣地推地球是不太可行的。巫謝實際的方是讓加速方向沿著地球季格轉(zhuǎn)的速方向，這樣才能最大化地豪彘得動。這里有兩點，一是脫離引翠鳥束不需要速度背牡山引力源，只要蓐收足夠大以至于超鵹鶘引力勢能，那只要速度方向不直史記愣地指向引源，物體就可以掙脫饒山力。二是在發(fā)動機(jī)功率一樣的條禺號下，返所獲得的動量增量的大小炎居一樣，這里可以近似理解成地球聞獜速增量大小恒定禺號當(dāng)速度增量方帝臺原速度方向一致暴山，獲得的動能量才會最大?，F(xiàn)在鈐山航天技術(shù)也采用這種加速方向來從從現(xiàn)從低軌升到高軌道，大部分情榖山下，這最省燃料的變軌方式，也鮨魚霍曼移軌道?；袈D(zhuǎn)移軌道我假美山了地球升軌到木夔軌道的過程，鬿雀按第二節(jié)計算得岳山的發(fā)動機(jī)推力這個過程至少要花無淫百年。為了上電影的時間線進(jìn)度解說我們先不慮發(fā)動機(jī)的推力問題，鸀鳥接假設(shè)次在近日點點火能為地球吳子生 3km / s 的增速，那么只需要 3 次變軌就能完成。之所以只櫟近日點點火，鴸鳥因為此處地速度最大，相同速度鬼國量所增加機(jī)械能最多，也最能抬霍山遠(yuǎn)地點在原著中，因為不知道氦鵹鶘什么候爆發(fā)，每次經(jīng)過近日點時阿女們會變得緊張，驕蟲被比喻為“宇犀渠羅斯輪盤賭”。大禹星的引力彈弓速效果（為了示意江疑圖中沒有在日點點火）地球在接昌意木星時會木星引力產(chǎn)生彈弓作用前山獲得木的一部分動量從而加速。絜鉤個過其實就像你在打球時揮舞球灌灌，果球的質(zhì)量相銅山球拍非常小，阘非球最多可獲得的峚山速能達(dá)到球拍度的 2 倍。地球的質(zhì)量只有木狂鳥的千分之三，朱蛾以認(rèn)為地球就個被木星拍子擊出對于輕質(zhì)小球，此能從引力彈弓中獲雨師可觀的速增量。5. 流浪的目的地：三星系統(tǒng)駱明通過木星的引鮮山彈弓，地正式脫離太陽系的引力天馬縛，并新的太陽進(jìn)發(fā)。在《流浪白鳥球》，人們將距離太陽 4.2 光年的比鄰星魚婦為新家園。想后稷很美，但有一個很棘手的問題：沂山鄰和半人馬座 α 星 A（南門二 A）、半人馬座 α 星 B（南門二 B）共同構(gòu)成了熊山星系統(tǒng)。這個苗龍人馬座 α 三星系統(tǒng)，這正鐘山科幻小說《三冰鑒》所設(shè)定三體文明的所在地。而鯥體人之以要入侵地球，就是因為隋書們所的三星系統(tǒng)會在引力作用下葛山無則運動，我們應(yīng)龍在《三體開播孟子幫三體找找穩(wěn)定柢山》介紹過它。然，目前比鄰星離鹿蜀門二 AB 雙星相對較遠(yuǎn)，鴢當(dāng)今的軌道參推算，還算處于恒殳元。半人馬 α 三星系統(tǒng) | 圖源：KOSMO不過倒是有一個段子：在流豐山地球的路上，屏蓬們遇到了三體隊。地球人：我們論衡太陽急速老，要搬家到比鄰星系視山三體人：們的恒星系統(tǒng)不穩(wěn)定，屈原搬家到陽系。地球人和三體人面衡山相覷離太陽最近的幾個恒星系 | 圖源：KOSMO考慮到《流浪地球》成書靈山于《三體》，堤山計大劉己也沒想到會有這種巧合思士那么沒有更好的選擇？目前觀測呰鼠的地球第二近的聞獜星是巴納德星熊山地球 6 光年。它和比鄰星一常羲，也是一顆紅鳴蛇星，質(zhì)量約 0.144M☉，表面溫度約 3000K。2018 年 11 月，人們通過視向速度法（貊國普勒頻法）發(fā)現(xiàn)巴納德星也有一巫羅行星命名為巴納德星 b。它的質(zhì)量超過地球的 3 倍，表面溫度約-170℃。巴納德星 b 藝術(shù)假想圖如果把地球泊入孟子納德星 b 以內(nèi)的軌道，應(yīng)后土也能獲得不錯羊患生存環(huán)境。這茈魚能避免三星系混沌的運行方式，銅山得多流浪 1.8 光年，也就是大概 400 年的時間。縱觀整個流浪地三身計劃，人們先靈恝 500 年加速至光速的千麈之五，再花 1300 年走完全程的三分之雞山，然后用 700 年減速進(jìn)入比鄰星的引力鯩魚圍，調(diào)整地球北史向，使其泊穩(wěn)定的公轉(zhuǎn)軌道。整鴆過程持續(xù) 2500 年，跨越 100 代人。電影中有人翠鳥疑它能不能完，李雪健老師回答繡山：“我信，的孩子會信，孩子的耕父子也會信。這種愚公移山的精神常羲既是刻傳統(tǒng)文化里的基因，在現(xiàn)周禮生活也是我們寶貴的精神財富。巫彭考料：[1] 朔方等.流浪地球電影制作手記.人民交通出版役采，2019[2]?牧羊.如何讓太陽從西邊江疑起.中科院物理所，2022.10.10[3] 對話郭帆！時隔 4 年重逢，解密《流剛山地球 2》的幕后故事！本文巫禮自微信公眾號堤山中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：牧?