帶上這些科普知識去看《流浪地球》，收獲更大。

《流浪地球》是一部少兒科幻。早在近二十年前，劉慈欣就完成了這部中篇科幻小說。

了解劉慈欣的原著背景是看懂流浪地球的第一步，原著中這樣寫：

太陽老化，科學(xué)家通過各種數(shù)據(jù)得出太陽短時(shí)間內(nèi)會產(chǎn)生巨變，形成駭閃，地球會毀滅。面對這種情況，為了應(yīng)對危機(jī)，人類內(nèi)部產(chǎn)生兩種不同意見，地球逃生派和飛船逃生派。

地球派主張以整個(gè)地球?yàn)檩d體，在世界各地建造核聚變大功率發(fā)動機(jī)；飛船派主張建造城市那么大的宇宙飛船進(jìn)行跑路。

最終因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定性等原因（一個(gè)飛船的生態(tài)系統(tǒng)不足以維持?jǐn)?shù)十代人的生存與延續(xù)），地球派得到大部分人的支持，全球開始建造地球發(fā)動機(jī)。

先利用赤道發(fā)動機(jī)反向噴射停止地球自轉(zhuǎn)，再開動全部發(fā)動機(jī)讓地球加速至逃逸速度脫離太陽系，開始流浪。流浪的最終目標(biāo)是離太陽系最近的比鄰星系的合適軌道，這個(gè)流浪過程要經(jīng)歷幾十代人。

地球剎車停轉(zhuǎn)時(shí)，地球日落了三天三夜，主角降生，在十多年后，地球開始加速圍繞著太陽繞圈，期間主角經(jīng)歷了地球在近日點(diǎn)的全球恐慌、經(jīng)歷了火山爆發(fā)導(dǎo)致地下城被巖漿侵蝕（母親死亡）、經(jīng)歷了地球穿越小行星帶時(shí)地球艦隊(duì)用反物質(zhì)炸彈轟擊小行星的場面（父親死亡）。

最終地球繞日軌道進(jìn)行運(yùn)行至木星附近時(shí)，在木星強(qiáng)大的引力下的反作用，最終脫離太陽引力，地球全面加速。

多年后，地球已經(jīng)逃出太陽系，然而太陽還是沒有什么異常變化。這時(shí)候很多人開始懷疑太陽駭閃毀滅地球的說法，認(rèn)為這是聯(lián)合政府搞獨(dú)裁，以一個(gè)騙局來統(tǒng)治幸存的人類。這種說法得到越來越多的人相信與支持，人類開始暴亂推翻聯(lián)合政府。（主角妻子死亡）反政府組織最終推翻了聯(lián)合政府，把聯(lián)合政府的高層全部處決在遙遠(yuǎn)的太陽余暉下。

就在此時(shí)，太陽駭閃爆發(fā)了，吞沒了整個(gè)太陽系的空間……結(jié)尾處，幸存的地球人類繼續(xù)操控著地球在宇宙中飄蕩，主角已經(jīng)做了爺爺，他的后代，以及后代的后代，接下來數(shù)十代人都要繼續(xù)保持這樣的生活，直到比鄰星的光輝重新照耀地球。

太陽是以內(nèi)部氫核聚變方式向外發(fā)光發(fā)熱的，當(dāng)內(nèi)部的氫元素消耗得差不多的時(shí)候，內(nèi)部的高溫高壓會激發(fā)氦元素的聚變，這個(gè)時(shí)候的太陽就會發(fā)生氦閃，說白了就是太陽老了，自爆了。

原著：“太陽內(nèi)部氫轉(zhuǎn)化為氦的速度突然加快，太陽的演化已向主星序外偏移，氦元素的聚變將在很短的時(shí)間內(nèi)傳遍整個(gè)太陽內(nèi)部，由此產(chǎn)生一次叫氦閃的劇烈爆炸”。

意思就是太陽加速衰老，氦閃之后，太陽將變?yōu)橐活w巨大但暗淡的紅巨星，結(jié)果爆炸之后還膨脹了，到時(shí)候體積龐大到能把地球都吞了。

事實(shí)上用不著太陽吞地球，氦閃之時(shí)地球已被汽化了。這就是《流浪地球》中給地球裝發(fā)動機(jī)的原因。

我們的太陽已有近50億年的年齡，天文學(xué)家們估計(jì)太陽還有50到70億年的壽命。將在12億年后發(fā)生首次氦的融合，估計(jì)那時(shí)候人類要么死絕了，要么早跑了。

地球如何逃離太陽的毀滅

這是電影對原著設(shè)定最大的“省略”之處。

你以為裝上發(fā)動機(jī)就可以讓地球直線逃離嗎？

并不是，行星這樣的“越軌”，也要符合軌道動力學(xué)，太陽也是有引力的，所以會用到變軌加速。

因?yàn)榈厍虬l(fā)動機(jī)沒那么大勁兒，它只能給地球很小的加速度，不能把地球一下子推出太陽軌道，在地球離開太陽前，還要繞著它轉(zhuǎn)15個(gè)圈！在這15個(gè)圈中地球慢慢加速。而且速度越快，這圈就越扁，所以地球有時(shí)離太陽會很遠(yuǎn)，有時(shí)候會很近。

原著中當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)的時(shí)候，就會有地球要被太陽吞并的陰謀論，導(dǎo)致全球人心惶惶，東半球大陸上草木生煙。電影開場一家人在海邊的場景，電影世界觀中是地球啟航之前的故事，而在原著中來源于地球運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)頂端那一天，地球人如同過年一樣，因?yàn)檫@時(shí)地球距太陽最遠(yuǎn)，人們都有一種虛幻的安全感。

原著中塑造了一個(gè)對太陽感動恐懼的氛圍，開始發(fā)生的時(shí)間，主角出生在地球剛剛停止轉(zhuǎn)動之際。書中表示，地球光是“自轉(zhuǎn)剎車”就用了42年，然后圍著太陽繞圈加速。地球剎車之后，圍繞太陽的轉(zhuǎn)圈，到第15個(gè)公轉(zhuǎn)軌道時(shí)，最后一次通過近日點(diǎn)時(shí)候，主角已經(jīng)結(jié)婚了，東半球?qū)⒂瓉韮汕灏倌甑暮谝?，然后在遠(yuǎn)日點(diǎn)才到達(dá)了木星軌道。

電影對此進(jìn)行了省略，直接營造了一個(gè)裝上發(fā)動機(jī)的地球被木星捕捉的場景，至于地球之前的故事，無需多言一筆帶過，做到了最大的簡化，不過想想上述內(nèi)容很難用電影展示。

電影中最讓人難懂的之處，地球?yàn)槭裁磿荒拘且Σ蹲?，這里就是引力彈弓效應(yīng)。

引力彈弓（又名引領(lǐng)助推）就是利用行星的重力場來給太空探測船加速，將它甩向下一個(gè)目標(biāo)，也就是把行星當(dāng)作“引力助推器”。

這有點(diǎn)類似離心力，以飛行器為例，飛往內(nèi)行星，朝向太陽就可以獲得加速度；而飛往外行星的飛行器，就算有著火箭助推器，由于是背向太陽飛行的，要抵抗太陽引力，故其速度會逐漸降低。

（這也是原著中為什么地球要繞太陽15個(gè)圈，而且“圈”越來越扁的原因，否則速度不夠，根本到達(dá)了不了木星軌道）

所以在飛行器朝著內(nèi)行星飛時(shí)（如金星，水星不行，因?yàn)檫@行星沒有大氣層），是要利用該原理減速。

而朝著外行星飛時(shí)，是要加速。飛行器第一次從遠(yuǎn)距離接近行星時(shí)，在軌道速度之下，利用火箭助推器，最終產(chǎn)生超越軌道速度的動能，產(chǎn)生的運(yùn)動效果就像該飛行器被行星反彈開了。

這一連串動作，叫做行星引力輔助變軌。通俗的來說，假如軌道行星是一個(gè)黑幫老大，跟上我的速度才能入伙，來了之后就老老實(shí)實(shí)當(dāng)我的小弟（衛(wèi)星），一旦你速度太快超了我，就趕緊滾，有多遠(yuǎn)滾多遠(yuǎn)。。。

人類歷史上很多飛行器都是這樣完成的，比如水手10號，它于1974年2月5日經(jīng)過金星，經(jīng)過引力助推減速之后到達(dá)水星，否則因?yàn)樘栆?，速度太快就直接“跑過了”。還有卡西尼號探測器，兩次飛掠過金星，之后又途經(jīng)地球、木星，最終才到達(dá)了土星。

《流浪地球》把飛行器換成了地球，原理不變，只是要想讓地球發(fā)動機(jī)助推器產(chǎn)生的動能完全超越太陽引力，就必須借用木星這個(gè)大塊頭，把地球反彈出去。

PS，本片并不是第一部用到該原理的電影，還有一部就是邁克爾·貝的《絕世天劫》，地球礦工乘坐航天飛機(jī)，就是利用月球的引力彈弓效應(yīng)，繞了月球半圈，獲得加速才追上了小行星（這也是全片最精彩的地方）。

木星的引力比地球強(qiáng)2.5倍，因?yàn)轶w積太大，能夠牽引太陽系包括地球在內(nèi)的其它行星，這意味著木星將與地球和地球軌道發(fā)生交互作用，比如地球四季就是因?yàn)槟拘且Φ淖饔?。感謝木星巨大的引力，使得很多小行星和彗星的軌道在木星引力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)地球免受撞擊。

電影中的原理，就是要利用木星的引力把地球吸過去，只要飛得足夠快，并且算好角度，就會得到巨大的加速力：“我們的星球也在木星表面拉起了如山的液氫和液氦的巨浪。這時(shí)，木星巨大的引力正在把地球加速甩向外太空?！?/p>

可惜問題就出在了“沒有算好”，原因還在于速度不夠，沒跑成功。就像月球一樣，人家原本沒打算成為地球的衛(wèi)星，就因?yàn)楸坏厍蛞Α安蹲健钡搅?，才成為地球的衛(wèi)星。但電影中的問題比較嚴(yán)重，因?yàn)槟拘且μ螅厍蚓嚯x木星太近，差點(diǎn)超越洛希極限。

電影中沒有解釋這個(gè)名詞，實(shí)則不應(yīng)該，但這個(gè)詞聽上去很高深莫測，但其實(shí)很簡單的。洛希極限是指當(dāng)行星與衛(wèi)星距離近到一定程度時(shí)，潮汐作用就會使天體本身解體分散。

舉個(gè)例子，地球和木星的距離為洛希極限時(shí)，地球自身的重力和木星造成的潮汐力相等。如果它們的距離少于洛希極限，地球就會傾向碎散，繼而成為木星的環(huán)，沒錯(cuò)，土星的環(huán)就是這樣來的。

它以首個(gè)計(jì)算這個(gè)極限的人愛德華·洛希的名字命名。

所以，地球飛過木星的時(shí)候，不能靠的太近，太近了超過洛希極限，地球就會崩了。但是離太遠(yuǎn)的話，引力又不太夠，會達(dá)不到?jīng)_出太陽系的第三宇宙速度。只能拐回來繼續(xù)繞太陽，所以冒險(xiǎn)接近木星，是地球殺出太陽系的唯一一條路。（只要我跑的夠快，木星能幫我讓太陽抓不到我）

原著中，離開木星時(shí)，地球已達(dá)到了逃逸速度，它不再需要返回潛藏著死亡的太陽。

可見，洛希極限就是末日的臨界點(diǎn)，在電影中充當(dāng)了電影中常見的“倒計(jì)時(shí)爆炸”功能，知道這一點(diǎn)足矣。

地球發(fā)動機(jī)熄火是電影的原創(chuàng)，翻遍原著我也不記得有發(fā)動機(jī)熄火的時(shí)候（只是說了過小行星帶，損失了一部分發(fā)動機(jī)：“西半球的地球發(fā)動機(jī)已被隕石擊毀了三分之一”）。

但這個(gè)原創(chuàng)并非信手拈來，造成地球發(fā)動機(jī)大面積停機(jī)的原因之一，是因?yàn)槟拘堑拇艌龊洼椛湎喈?dāng)?shù)膹?qiáng)大，造成地球上所有的電子儀器在木星強(qiáng)大的磁場和引力下全部失靈，這是原著沒有涉及到的地方。

地震原著中有解釋，由于地球發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的加速度及運(yùn)行軌道的改變，地核中鐵鎳核心的平衡被擾動，其影響穿過古騰堡不連續(xù)面（是地幔與地核的分界面），波及地幔，大陸地?zé)嵋绯?，地震火山橫行，這對于人類的地下城市是致命的威脅：“第六次變軌周期后，在各大陸的地下城中，巖漿滲入災(zāi)難頻繁發(fā)生?！?/p>

原著中，主角老媽就是這樣被巖漿奪取了生命。而電影中，也是采用了原著中的設(shè)定，地球變軌加速后會導(dǎo)致地?zé)嵋绯觯敲磁R時(shí)減速“停車”同樣會致使類似的效果，這里邏輯沒有問題。

電影結(jié)尾，點(diǎn)燃木星大氣，使地球獲得巨大反沖能量，達(dá)到木星逃逸速度，這個(gè)設(shè)定也是原創(chuàng)，但致敬了原著。

原著中，地球穿過小行星帶，地球艦隊(duì)需要反物質(zhì)炸彈炸掉軌道上的小行星：“反物質(zhì)炮彈不斷地?fù)糁行⌒行牵螠绲膹?qiáng)光此起彼伏地在漆黑的太空中閃現(xiàn)”。而被炸碎的小行星，會以火流星的形式落到地球。（原著中這段內(nèi)容是愛情主題）

電影結(jié)點(diǎn)燃木星大氣的沖能量，特效效果就是火流星：“們拖著長長的火尾劃破長空，給人一種恐怖的美感?！边@是典型的致敬，更何況，原著中主角的父親也是在這里去世的：

“在清除地球航線上的小行星的行動中，一塊被反物質(zhì)炸彈炸出的小行星碎片擊中了父親的單座微型飛船?！?/p>

人類帶上地球的逃亡之旅，聽上去簡單，實(shí)際上就是“我們的征途是星辰大海”，電影的故事實(shí)則滄海一粟，簡單而言，人類跑路，分五步：

在亞洲和美洲部署一萬兩千臺發(fā)動機(jī)（因?yàn)橹挥羞@兩個(gè)大陸完整堅(jiān)實(shí)的板塊結(jié)構(gòu)才能承受發(fā)動機(jī)對地球巨大的推力），使發(fā)動機(jī)噴口固定在地球運(yùn)行的反方向，先利用赤道發(fā)動機(jī)反向噴射停止地球自轉(zhuǎn)。

全功率開動地球發(fā)動機(jī)，使得地球脫離軌道，在不斷繞著太陽轉(zhuǎn)圈運(yùn)行獲得加速度，直至木星軌道附近，利用木星引力，使地球加速到逃逸速度，飛出太陽系。

在外太空繼續(xù)加速，飛向比鄰星，比鄰星是距離太陽最近的恒星，位于半人馬座α星

在中途使地球重新自轉(zhuǎn)，掉轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)方向，開始減速

地球泊入比鄰星軌道，成為這顆恒星的一顆衛(wèi)星。

期間，地球發(fā)動機(jī)將不間斷地開動500年，到時(shí)地球?qū)⒓铀僦凉馑俚那Х种澹缓蟮厍驅(qū)⒁赃@個(gè)速度滑行1300年，之后地球就走完了三分之二的航程，它將掉轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的方向，開始長達(dá)500年的減速。地球在航行2400年后到達(dá)比鄰星，再過100年時(shí)間，它將泊入這顆恒星的軌道，成為它的一顆衛(wèi)星。

地球跑了，月球咋辦？肯定會有人問這個(gè)問題，果真是對故土有著情懷的東方人啊，地球搬家可以一起帶走嗎？一家人就要齊齊整整嘛！

“夜空中出現(xiàn)了一個(gè)巨大的彗星，那是月球。人類帶不走月球，就在月球上也安裝了行星發(fā)動機(jī)，把它推離地球軌道，以免在地球加速時(shí)相撞。月球上行星發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的巨大彗尾使大海籠罩在一片藍(lán)光之中，群星看不見了。月球移動產(chǎn)生的引力潮汐使大海巨浪沖天，我們改乘飛機(jī)向南半球的家飛去。”

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