電影《星際穿越》中那個擁有滔天巨浪的星球是否可能真實存在?
看完該電影,回想起主角們去的第一個行星,位於大黑洞旁邊,擁有一波又一波的滔天巨浪。而主角們可以站在水面下,證明下面是海床,那麼也就說海水深度在半米不到,那麼這種情況下可否引起百米高的巨浪?海床這麼淺這個巨浪為何可以一直前進?是因為黑洞引力引起?或是其它原因?
二年前去聽過Thorne來學校做的一場講座 名字是星際穿越背後的科學問題 裡面有二頁專門講了這個波浪在怎樣的條件下形成 好像星球一定要處在一個比較特別的位置 但是一定是可以實現的 先佔個坑 回頭去找找當時講的PPT的錄像 我記得他批評最大的是穿越蟲洞的情形 那個根據理論來說是本片之中最不科學的地方 但是諾蘭說不拍成這樣就沒有觀眾看 所以硬改了。。。
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我原來的錄像找不到了,幸好youtube上也有上傳了,並且很清晰。。。我很粗略的翻譯一下好了
在miller的星球上,有很神奇的非常巨大的波浪。電影裡面展示了二波間隔一小時的巨大的波浪,摧毀了著陸的飛船。
這個一公里高的波浪是由黑洞的潮汐引力引起的。星球面朝黑洞的一面相較另外一面受到更大的引力,在朝向黑洞的一面,引力遠大於向心力。在遠離黑洞的一面,引力遠小於向心力。所以星球被拉伸。這和太陽和月亮在地球上引起潮汐的原理是一致的。
但是這個離黑洞很近的星球的不同之處在於,miller的星球是剛剛被黑洞俘獲到這個軌道不久。所以會rocking back and forth (不知道怎麼翻譯。。),這個rocking周期就是一個小時。所以星球上的水會蕩來蕩去(slosh)。產生了一公里高的波浪。
這種現象可以類比於地球上的tidal bore。都是水很淺,但是浪比較高的情況。
更加具體的計算thorne沒有說。
就我所知的地質學知識而言,這種星球可能不太合理。
因為這種環境下,常見的岩石都會被破碎,剝蝕,和水混合,像泥漿一樣四處翻湧……
因為長期處於浪基面以上的剝蝕環境中,海底表層應該是鬆軟的沉積物,巨浪襲來應該會裹挾大量砂質,而渾濁不堪,而不是電影里那種清澈海水。
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所有說"人類的科技與認知有限,任何顛覆理論的存在都是有可能"的人,我贊同你的觀點,但是不贊同這種思維方式。
因為這種想法,直接放棄了思辨,讓這個探究可能性的問題變得毫無價值。
我認為這種惰性思維,就好像放棄、忽視甚至反對科學,將一切歸於神秘、未知與神靈的信徒一樣,雖然無法反駁,但沒有任何建設性意義。
首先聲明,我並不是物理專業的學生,對這個問題的了解也僅限於基普?索恩教授所著的那本《星際穿越》科普書(中譯本),我的回答是對前面幾位知友的補充。
在本書第16章 「米勒星球,未被吞噬的倖存者 」中,索恩對沖向「巡邏者」的兩個巨浪提出了兩種可能的解釋。我援引原文 「這兩個解釋的前提都是米勒星球的自轉不能被卡岡都亞完全鎖定,它的潮汐力形變主軸要有一個微小的來回變化」。 (我對此的理解是米勒星球的潮汐力形變主軸並不是時刻指向卡岡都亞,而是會有一個左右相互傾斜的過程)
這樣的機制導致的結果是米勒星球會不停來回擺動,但擺動的偏離角度較小,所以地幔不會被潮汐力撕裂。索恩教授在書中給出了他所計算的一次擺動周期時間——大約一個小時。
故第一個解釋即為,「在卡岡都亞潮汐力影響下出現擺動的行星攪動海洋的結果」。
索恩教授給出的第二個解釋為海嘯。即潮汐力雖然不會摧毀米勒星球的地殼,但會以其他的方式改變地殼的形狀,進而誘發超級地震(或稱為「米勒星震」)。這樣的「星震」容易引發海嘯。
以上是我對這個問題的理解,就像有些知友說的,要對這個問題有更深刻的認識勢必要進行大量的模擬計算,但僅從理解電影劇情的角度,上述的解釋對我而言是足夠的了,歡迎其他知友補充。
參考來源:浙江人民出版社2015年出版書籍《星際穿越》(中譯本)【美】基普?索恩(Kip Thorne)著不可能存在。因為在幾百上千米的尺度上,泥土乃至岩石這樣的固體,和水的表現並沒有什麼不同。
我們平時說固體、液體有區別,主要是固體有內聚力,能夠抵抗拉扯和剪切,抗拉能力保證固體不散開,抗剪能力保證固體各層之間不滑動,上層不「流」下來。這個內聚力在我們日常生活的尺度非常有效,明顯區分了固體和液體——樓房和懸崖可以幾百米不倒,液體再粘稠也必須用容器裝起來,否則再小的開口也會漏光。
但在大尺度和長時間段來看,固體的這點內聚力微不足道。
比如說,鋼材如果長到幾百米,整體受力特性就會接近於橡皮筋,深井鑽機的鑽桿往往要在地下扭轉很多圈,經過幾個彎道才到達含油層。而如果一塊實心鋼鐵高達幾十公里,底層的鋼鐵就會達到屈服強度,像波浪一樣「涌動」,把方正的鐵塊變成癱軟的瀝青狀。
又比如在我們日常的觀感中,冰川是絕對的固體。但在經年累月的壓力下,冰川像河流一樣流動,「沖走」石塊,剝蝕土地,乃至產生周期為幾個月的「波浪」。
這說明,如果星球之間的潮汐力能夠在幾百上千米的尺度上製造波浪,而且每轉一圈就要用超級巨浪洗一次地,星球表面必定不存在堅實的土地,泥沙和岩石也會和潮水一樣掀起滔天波浪,而不是像電影表示的那樣,白浪滔天,下面卻是穩定的地面。畢竟在我們這個星球上,泥石流也經常把十幾米的巨石在波浪中掀動。
(深圳泥石流圖片,人類自己都能輕易製造固體的流動和波浪)
最後,就像其他網友指出的那樣,這麼大的潮汐說明星球已經接近主星的「洛希極限」,即星體不同部分受到的引力不一樣,已經能抵消自身引力提供的凝聚力。星球早晚不是粉碎,就是被迅速鎖定,只有一面對著主星。但僅討論可能性的話,不排除在宇航員在星球還在轉動的時候登陸,只是他看到的滔天巨浪必然不是清澈的海水,而是漆黑狂暴的泥石流。(當然砸在頭上沒區別)
潮汐示意圖,地球上的潮汐力不大,所以只有液體加入潮汐波浪。
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補充一個關鍵的條件:時間
米勒星球上的1小時等於地球上的7年,也就是相差了6萬倍。
假設米勒星球只能維持電影中的巨浪狀態1年,也就相當於地球的6萬年。
晚期智人出現在5萬年前,新石器時代始於1萬年前。也就是在電影里對於人類文明來說,「能看到」米勒星球是可能的。等等,主角的飛船可是鋪瓷磚(51分鐘左右)的,又有什麼是不可能的?
僅評論電影,不講原著!
其實嘛,是剛好登陸到河床上,然後那個星球的四峽水電站的人開閘放水了
星際穿越很硬派,很考究,但很遺憾,這樣的星系恐怕是不存在的。
星際穿越設定中的黑洞質量之大,是相當誇張的,但星際穿越沒有考慮到星風。星風是類似太陽風一樣的東西,雖然本身黑洞沒有,但強大的吸積盤和X射線足以烤化行星。
好吧,不考慮星風。巨浪哪裡來的?強大的引力會帶離星球表面的物質,比如海水。你可以想像一下一個星球快速的轉動,然後一大塊水相對靜止在星球和黑洞之間是什麼情形?如果站在星球上,那就是一個大浪咯。但實際上也是不可能的,假如可以吸住表面的物體,基本上也會被潮汐鎖定,就跟我們月球一樣,永遠有一面面向黑洞。
你見過潮汐么?請把潮汐的大小想像成一百倍那麼大。
建議不是天體物理專業的人們不要強答這個問題。
這個星球能不能存在不是你們想一下就能得出來的結論,在你們不知道它的軌道參數,不知道它的質量與組成,更不知道黑洞的質量的時候,你們如何得出這個星球能不能存在的結論呢?
要完全得出結論,需要一大堆的建模運算,我反正是懶得算,不知道諾蘭他們算了沒。不過按我的直覺來看,它是可能存在的。
建議題主查閱星際穿越設定集,不知道上面有沒有給出一些信息。回答里一幫開掛製造各種巧合的,非要找出合理性來,也是醉了。
如果條件隨意製造,那幫人只是倒霉,在錯誤的時間,錯誤的地點著陸才遇到的,比如著陸地剛好是淺灘,這麼大潮汐是因為地震,用不著非跑到黑洞邊上去,地球上就發生過,還不止一次,千米高的海嘯摧毀美國西海岸,這種事一點也不夢幻,歷史上確實發生過,未來還有可能上演,可以去看探索頻道紀錄片《超級海嘯》。
但是主角說了,這還浪是席捲整個行星的,不然也不會算出來下一波什麼時候到,也就是說各地基本一樣,所以這個行星還沒有被黑洞潮汐鎖定,水夠多的話完全浪的起來,問題在於水都被吸到上千米高了,岩石潮呢?就算這顆行星平均密度達到水的四倍,上百米岩石潮還是有的,整個行星將被搞的體無完膚,上邊的景象可以參考木衛一,反覆揉搓會搞的行星內部溫度不斷升高,到處出都是火山在噴發,整個行星表面布滿岩漿,來個岩漿潮還差不多。
星際穿越中的巨浪等很多設定都是符合目前的科學理論的。
但其中也有小BUG。
一個星球處於黑洞引力強大到對時間造成巨大影響的位置,是不可能維持本身的星球形態的。
是時候推銷一波我師兄師姐翻譯的書了,(逃~
16章 米勒星球,未被吞噬的倖存者
米勒星球的運行軌道
時間變慢與潮汐力形變
空間迴旋,米勒星球速度的制衡要素
米勒星球上的巨浪
米勒星球的「一生」
從米勒星球遙望卡岡都亞
我是同意督公的觀點的。
有一個很有趣的問題:兩個氣球,一個氫氣球和一個普通氣球,放在室外,哪個會飛走?
答案是:都會飛走,氫氣球直接上天大家都懂,普通氣球一陣微風過來就被吹走了。
大家都知道普通氣球比空氣重,然並卵。
現在來探討洛希極限和天體。
絕大部分天體是靠引力聚合在一起的,什麼腦洞大開的單晶天體先不考慮。
所以過了洛希極限,潮汐力超過了引力,天體就被扯散架了。
即使在洛希極限邊緣,潮汐力比引力強那麼一點,天體還不至於散架,但是已經和那個放在室外的普通氣球一樣,處於快要散架的狀態了。這麼大一個浪過來,海床是肯定撐不住的。Miller星球令我印象深刻的有3件事情:極慢的時間流逝、巨浪以及強大的潮汐力。這三者是關,它們的起因是miller星球離GARGANTUA太近 。
所以有很多的假設和極端物理條件,在星際穿越科學一書中看到可認為其中的巨浪是由潮汐力或者是海嘯引起的。
由於離GARGANTUA太近,miller星球會受到很強的潮汐力,巨浪是在GARGANTUA潮汐力影響下出現擺動的行星攪動海洋的結果。
因為miller星球會微擾擺動,所以GARGANTUA得潮汐力也許不會摧毀它的地殼,但是可能會以各種各樣的方式改變地殼的形狀,大約一小時一次。這種形變容易誘發超級地震,而超級地震會在這顆行星的海洋上引發海嘯,這些海嘯比我們地球上的要壯觀得多。
如果用「一切皆有可能」,「我們的認識其實很局限」…這種理論來論證可能性,那討論還有什麼意義? 我只想知道「房間里有沒有人」,你非要說「完全可能有一個隱身人」,那就是沒有人了。
很多人說不可能存在。別忘了,那星球正處於崩解的邊緣狀態,是現在進行時。
連時間都能扭曲的巨大質量黑洞,真是不明白他們是怎麼在如此巨大的潮汐力中保持身體不被撕碎的。。。。
理論上是肯定可以做到的啊,就比如地球上的潮汐源於月球與太陽吸引地球上水引起的潮汐力,而電影中的驚濤駭浪星球只是因為它的旁邊是一個質量大到正無窮的黑洞,根據萬有引力公式F=GMm/r方潮汐力也就可以很大,因而可以將水面拉至幾百米高處,並且具有像地球一樣的一個自轉周期發生2次的特點。
結論顯然是可以達到的。
我初中的時候,有一天做夢夢見過。夢見在夏威夷之類的島上,打開房子的門,滔天巨浪,像電影里那種豎起來的浪,後來不記得了。所以看電影的時候看到這個場景好熟悉。
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