假如真的發生《流浪地球》中地球被木星引力捕捉的情況,地球上的重力會發生什麼變化?人能行動自如嗎?
今天大年初二,去看了流浪地球,先說一下這是一部很值得一看,並對人很有啟發的電影。但是作為一個物理和生物白痴,我有幾個問題,希望能得到各位大佬的解答:
1.如題,我們都知道質量越大,其產生的引力越大,那麼,當地球被木星引力捕捉時,地球上的重力會發生多大程度的改變?人還能自如活動嗎?會不會向大話西遊里那樣,人也會不由自主地向木星飛去?(請原諒我這個當年的文科狗,現在的偽科幻迷。)
2.如果給我們一個支點,我們真的能撬動地球嗎?電影中的靠燃料產生推動力改變地球軌道的操作起來,燃料的燃燒需要的氧氣從何而來?
3.人體在休眠狀態下,體內的微生物和細菌繁殖和活動也會同步放慢嗎?如果它們的活動沒有同步放緩的話,生病的人豈不是會病情加重?
以上,感謝各位給我這個科學白痴解答!
問題一:這可能是電影最大的硬傷之一了,任何物體的引力是由其質量決定的,木星的引力不會無端增強,但是離木星越近引力確實越強,但是其實隨便一個學理工科的大學生甚至有對這方面有愛好的高中理科生都能輕易算出飛掠的軌道,以及地表物體受到重力的變化,所以行星發動機必然在設計時就想好重力變化的影響了,不會因為靠近木星重力變化而損壞。另外,在靠木星足夠近時,地球面向木星一側和背側人受到木星重力大於地球重力時,人就會飛起來,實際上地球表面的所有物體甚至地殼和不同位置的地幔都會飛起來,換句話說就是地球解體了,這個距離在電影里多次提到,就是洛希極限。實際上地球在木星的洛希極限比木星半徑都小,也就是說即使地球一頭撞進木星,它都不會因為引力而解體,這是電影里的又一個錯誤(電影里多次展示洛希極限在木星表面以上)
問題二:支點這個其實是另外一個獨立問題,與電影無關,答案是一沒有這樣的支點,二沒這麼長的槓桿(長度超出可觀測宇宙半徑)三撬地球槓桿與地球接觸點壓強足以大到槓桿嵌入地球(電影里好像是一萬多座發動機,也就是一萬多個點,但是其實發動機的推力仍然能使它本身壓穿地殼,被推進地球內部也推不動地球,但是這就是原著的鍋了,劉慈欣自己也說過)
而行星發動機推動地球的能量來源是重元素核聚變,不是化學燃燒,不需要氧氣(順便說下,目前各國正在攻堅克難想盡辦法實現的可控聚變並不是太陽內部的四氫核聚變,太陽內部的聚變想人工可控的實現真的。。真的真的喪心病狂的難,但是太陽內部的條件遠遠不足實現重元素聚變,甚至氦都不行,在氦閃之後才行,周期表上元素每往後一個聚變實現都難的多,石頭的硅氧之類的聚變難度…你自己體會,但是至少這個物理沒有說no)
問題三 是一起放慢的,如果是冷凍的話,這個具體要看冬眠是怎樣實現的了,目前還沒完整的冬眠技術,雖然已經有人被冷凍了但是還解凍不了,但是這樣的人體內微生物活動肯定也停了
1.不會
因木星是氣態行星,體積大質量小,所以它的剛體洛希極限在電影中的標註是錯誤的。只有進到了剛體洛希極限的衛星,或者說地球,才會出現天崩地裂,人畜倒飛的情景。
上圖是電影中的示意,劇本是千萬不能讓地球進入洛希極限,否則地球就會因為木星的引力瓦解。實際上木星也瓦解過不少隕石彗星之類的,木星環就是他們的屍體。但是地球的質量挺大的,導致木地之間剛體洛希極限在木星半徑內,並不是電影中的那樣。
所以,地球就算是撞上去,人也不會在這之前倒飛到天上,只會感覺越來越輕。
這裡算是電影中的一個硬bug,不過不影響整體故事,反正都要撞上去了,極不極限無所謂啦
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畫的圖有bug,已刪除
先駁一下另一個「最大的硬傷」的回答。
電影里有數個細節,比如半人馬座三星大小與現實不同,木星洛希極限在星體外面等等,另外還有部分設定,比如太陽氦閃,人類的工程能力遠遠超過目前的現狀等等,如果你硬套現實,這些都是硬傷,但如果你反過來想,假設以上都合理,那你會得出另一個結論:
這些細節和設定說明,導演在告訴你,雖然大致上電影宇宙與現實類似,也有相近的物理規則,但細節方面還是不同的,這是個平行宇宙(空想宇宙),而不是現實,不要用現實的眼光去束縛想像。
再來回答問題(基於現實)
1.一個個體受到的引力大小與質量成正比、與距離的平方成反比,這裡面的距離指的是質心。木星質量是地球318倍,如果木星對個體的引力與地面上地球對個體的引力一樣大,也就是剛剛失重,那麼木星質心距離個體為約17.8倍地球半徑,只有約5.7萬公里。這個距離小於木星半徑7.15萬公里。
所以在地球墜入木星前,人飛不起來。
2.a)現實中無法存在足夠強度的支點和槓桿。
b)電影里發動機能源來自聚變,並非化學燃燒,不需要助燃劑。
3.一般科幻電影的休眠都會指低溫冬眠,依靠低溫減緩一切生物的生理活動,也包括了範圍內的細菌、病毒、癌細胞。很多科幻小說有目前無法治癒的病患通過「冬眠」到達未來,藉由未來的醫學治療的橋段。
1、電影里有提到「洛希極限」,在進入這個極限距離之內地球就會開始解體,簡單說就是靠近木星那一面的物質受到木星引力大於受到地心的引力了。
所以,人飛向木星的事情發生也要等到那個時候才可能,在這之前,人的體重只會變輕而已。
2、撬動地球只是理論說法,因為理論上需要一根「剛體」的槓桿,或者說這種槓桿足夠硬、不會發生形變,日常生活中用的槓桿尺度比較小、近似於剛體,但到了地球這個尺度、就不存在這種近似剛體了(至少目前沒有發現)。
電影里的發動機是核聚變做燃料,並不像普通發動機通過與氧氣產生化學反應來實現燃燒,所以不需要消耗氧氣。
3、微生物的生命活動也應該會被放緩吧,畢竟它們也是碳基生物,和人體細胞不會有質的區別,基本的生命規律應該差不多。
通俗的補充一下第一條,你和你腳下的土地受到的加速度是一樣的,所以在地球沒有解體前都不會「飛起來」
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