大年初一上映的“流浪地球”,获得了一致的好评。作为中国第一部硬科幻片,其影片中的场面可以说是中国科幻影片史上最为宏大的。绝大多数科幻迷们都前往观看,并给出了很高的评价。
所谓硬科幻片,是指影片中的科幻情节在理论上要符合已知的科学定律,只是当前难以实现,才以科学幻想的手法表现出来。但是也难免出错,出现和理论上不符的情况。影片中有好几个出现错误的地方,今天我们就来说一说影片中最大的硬伤“洛希极限”。在影片中有这样一个情节,地球为了达到逃逸出太阳系的速度,必需要经过木星,利用“弹弓效应”来提高速度,从而飞出太阳系。但由于地球发动机出了故障,动力不足,在靠近木星时被木星的引力吸住,无法逃出。地球很快就会到达“洛希极限”位置而被分解成碎片。人类因此展开了疯狂的自救行动。
那这个“洛希极限”到底是怎么一回事呢,地球真的会分解成碎片吗。下面我们来看一看什么是洛希极限。
洛希极限是指一个天体本身的引力和另外一个天体的潮汐力相等时的一个距离,当这两个天体的距离小于这个距离时,其中一个天体就会倾向于碎散,从而成为围绕另一个天体转动的环(就象土星光环那样),洛希极限常用于行星和环绕它的卫星。但并不是每一个卫星在洛希极限距离内都会被撕裂成为碎片,这是因为除了引力之外,它们还受到了其他的力。木卫十六和土卫十八的运行位置就是在洛希极限内的,但它们并没有被解体,这是因为它们除自身有一定的弹性外,它们并不是完全由流体组成。它们的表面有些物体可能会被潮汐力拉离出去,但也要看这些物体在卫星表面的哪个方向上,因为潮汐力最强的地方是两个天体的中心直线方向。一些内部引力比较小的天体就有可能在洛希极限内被扯成碎片的,比如彗星,在1992年的时候,有一颗叫作“梅克-列维9号”的彗星,它就是在经过木星时进入了洛希极限被分解成了碎片,那些碎片在两年后才落到木星上面。
洛希极限是有公式可以算出来的,并且分为流体极限和刚体极限。流体和刚体我想大家应该明白吧,流体是指由液态或者气态构成的星体,刚体是指硬度很高的固态星体。
如果对于一个完全刚体、圆球形的卫星,假设其物质都是因为重力才合在一起的,且所环绕的行星亦是圆球形,并忽略其他因素如潮汐变形及自转。可以由以下公式算出洛希极限距离。
其中d为洛希极限,R是指卫星所环绕的星体的半径,ρM是该星体的密度,ρm是则是卫星的密度。
但对于组成物质为流体的卫星,潮汐力会把它拉长,会变得更容易碎裂。就要用到另一个公式,两个公式只是系数有些不同,这是因为固态和气态(或液态)星体密度不同。
不过由于黏度、摩擦力、化学链等多方面的原因,通常情况下大部分卫星都不会是完全流体或刚体,其洛希极限都在这两个界限之间。如果一个刚体卫星的密度是所环绕的星体的密度两倍以上(例如一个巨大的气体行星跟刚体卫星;对于流体卫星来说,则要约14.2倍以上),d<R,洛希极限会在所环绕的星体之内,即是说这个卫星永远都不会因为所环绕的星体的引力而碎裂。
在影片中,地球在进入离木星171万公里的流体洛希极限时,大气逐步被木星引力抽离, 而如果地球一但进入离木星89万公里的刚体极限时,地球将会被逐渐分解成碎片。
那么地球真的会被撕碎吗?通过上面讲的公式,我们把木星和地球的数据带入公式。大家知道木星是一颗气体行星,主要是由氢组成,所以它的密度很小,为1.33克/立方厘米,地球的密度就要大得多了,为5.51克/立方厘米,木星的半径7.15万公里 。通过数据带入,可以计算出木星和地球之简的流体极限实为10.5公里左右,而刚体极限则为5.6公里。大家发现了吗,这个数据和影片中的数据出入很大。而真实的刚体极限比木星半径还要小,这个刚体极限其实是在木星内部的,也就是说地球在经过木星时根本不会被撕碎的,只有当地球进入离木星10.5公里以内的流体极限后,地球上的大气和水倒是会被木星引力抽离。
为什么会这样呢,原来是他们把数据搞错了。通过网上查找对比发现,影片里使用的洛希极限数据是太阳和木星之间的数据,是当木星进入离太阳89万公里的时候会被太阳撕碎。而我们的地球在经过木星时是不会被撕碎的。如果用真实的数据,那影片中的后续情节就无法展开了。
虽然影片里把数据弄错了,但仍然不失为一部优秀的科幻片,它至少带动了一片科学热潮,让很多人明白了什么是洛希极限。
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