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《流浪地球》里那些你不知道的物理知识

 一知半解检测员 2023-02-08 发布于云南

希望是像钻石一样珍贵的东西

从行星运行轨道到引力弹弓:你看懂流浪地球了吗?

这是一个我当年看到的简单直观解释,希望能帮助理解。假设一个极端简单的情况,我们以木星为参照系,一颗卫星以v1的速度接近木星,绕木星半周后仍然以v1的速度离开木星,这里能量动量全部守恒没啥特别的。

这时候我们把参照系切换到太阳,这时候木星正以v2的速度绕太阳运动,然后计算卫星相对太阳的速度,不难得到,进入木星轨道的速度是v1-v2,离开木星轨道的速度是v1+v2,即速度增加了2*v2。注意这个时候把木星和卫星看成一个绕太阳转动的整体的情况下,能量和动量还是守恒的。这就是一个极端简化情况下的引力弹弓。

  


 

《流浪地球》中恐怖“洛希极限”是什么?

洛希极限:所谓洛希极限,就是指当行星与卫星距离近到一定程度时,潮汐作用就会使天体本身解体分散。这个使卫星解体的距离的极限值是由法国天文学家洛希首先求得的,因此称为洛希极限。当天体和第二个天体的距离为洛希极限时,天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等。如果它们的距离少于洛希极限,天体就会倾向碎散,继而成为第二个天体的环。它以首个计算这个极限的人爱德华·洛希的名字命名。

以《流浪地球》的剧情设定,太阳急速衰老膨胀,短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。为了自救,人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划,即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机,推动地球离开太阳系,在行星推进器的推动力下地球地球开始脱离原来轨道,在这个过程中地球运动本身存在惯性力。

那么当地球靠近木星的时候,由于木星的吸引力,地球会向木星加速运动,地球的加速度是指向木星的,而惯性力会与木星的吸引力相反。如果以地球为参考,地球上所有的物体都会受到背离木星的惯性力(通俗一点,当我们乘坐一辆匀速行驶的汽车(地球)时,突发紧急情况司机踩下刹车(木星吸引力),我们会因为惯性力身体不有自主往前倾)。这时地球就会受到惯性与木星盈利的双重作用,当引力与惯性的力值相同时,那么地球也就面临被扯碎的局面,这也是前面洛希极限的大概解释。

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