


重元素聚变的质能转换效率是相当低的。最乐观估计,地球要达到逃逸速度,也必须烧掉7亿亿吨的石头,相当于把全球的地面挖掉40米作为燃料;要达到光速的百分之一,则必须削去地壳的一半。
如果无法靠自己的力量推动地球,那就需要借助精巧的轨道计算,利用天文尺度的力量——万有引力。于是人类将目光投向木星,这就是电影前半段上演的。
木星的引力弹弓是怎么回事?
航天中存在引力弹弓现象,利用它,可以令航天器零消耗改变方向、提升速度,送达目标轨道。


图 b 引力弹弓的示意图
感谢木星甘当人梯的奉献精神,地球获得了木星的轨道速度U,叠加上原有的速度V,速度增加到了U+V。地球的速度和能量都增加了,却没有消耗任何燃料,就奔着新家园去了。
但如果变轨时离一颗巨行星太近的话,这趟“观光旅行”可就要不怎么愉快了。
靠近木星时,行星发动机大批熄火
当地球靠近木星时,人类突然遭遇了巨大危机:数千台行星发动机故障熄火了,全球地震,火山爆发,岩浆吞没了地下城……
为什么几千台发动机会同时熄火?为什么地震、火山都赶在这个时候来凑热闹?这一切灾难的根源是“洛希极限”,简单说就是地球离木星太近了。太近会发生什么呢?
超过洛希极限会发生什么呢?
洛希极限(Roche limit)是天文学中的一个特殊的距离。当两个天体的距离少于洛希极限时,它们就倾向于被“潮汐力”撕碎。
计算表明,地球和木星的距离如果低于10.3万公里,那么大气就会在潮汐力的作用下脱离地球;如果距离低于7.44万公里,那整个地球都会被撕碎。
潮汐力有多可怕,我们拿一个茶壶和茶杯举例子:
图 c 用来演示潮汐力的茶杯
我们在杯壁顶部倒一些水,让它在重力作用下向着杯底滑落。越靠近杯底,水滴会越拉越长,最后被拉扯到了撕裂的极限。这个极限就可以被认为是这个茶杯对水滴的“洛希极限”。
木星的引力场,实际上就是这样一个“茶杯”。地球尺寸很大,当它靠近木星时,离木星较近一侧受到的引力,将比较远一侧大得多,因此会像水滴一样被逐渐撕裂。
《流浪地球》电影中,地球已经到达了地木“流体洛希极限”(地木距离10.3万公里)。在此处,液体和气体不再能被地球引力束缚,而倾向于逃逸;而岩石还勉强能凭借自身的硬度坚持一会儿。