《流浪地球》中,人們給地球裝上了發動機,得需要多大的推力才能使地球脫離軌道?大氣層還會有嗎?

花落因為花開過


劉慈欣在小說《流浪地球》中描述了一個場景,未來的人類為了躲避太陽即將發生的“氦閃”,給地球裝上了一萬臺兩千發動機,讓地球脫離太陽系去別的恆星系。




氦閃是太陽內部的氫轉變成氦後,在核心處積累,由於重力坍縮,溫度上升。使得氦到達聚變反應的條件,並在熱失控的作用下,瞬間燃燒,釋放出巨大的能量。太陽發生氦閃會摧毀地球上的一切。

太陽的氦閃會發生在50億年後,那時地球早就不適應人類生存了。劉慈欣為了故事的需要,將氦閃發生的時間大大提前了。


圖:第一、第二、第三宇宙速度



要使地球脫離太陽系,至少需要將地球加速到第三宇宙速度:16.7千米/秒,地球的質量約為6×10∧24千克,根據動能公式:

E=0.5mv²=8.37×10∧32焦耳

也就是說,需要至少8.37×10∧32焦耳的能量才能做到使地球脫離太陽系。 1千克TNT釋放的能量為4.184×10∧6 。這些能量相當於2×10∧23噸TNT的能量,相當於4千萬億個“沙皇”核彈的威力。

如果採用氫作為核聚變燃料推動這些發動機,需要大約133萬億噸氫作為燃料,差不多需要從1.2億億噸水裡提取出來。這是一個龐大的數據。

到達目的地前還需要差不多同樣的能量來減速,所以總共需要266萬億噸氫或者2.4億億噸海水。地球還是能夠提供的。不過大劉在書中說的是採用重元素核聚變反應堆。這就意味著氫聚變成氦,氦聚變成碳……這樣可以大大減少核聚變材料用量。

由於書中介紹的噴口高度只有10多千米,大氣肯定是會大量損失的。


講科學堂


在這個故事中,地球人讓地球停止轉動並脫離軌道,所用的是安裝在赤道的重元素核聚變發動機,所謂“燒石頭”。現在人類開發核聚變反應堆,所用的聚變原料是最輕的元素氫2、氫3,所需要的條件依然是穩定維持一億度以上溫度環境,非常有難度。使用重元素搞核聚變,真正的“神科技”啊!就算能成功吧。

按照電影所說,每個重核聚變行星發動機通過能夠產生150萬億噸的推力(而現在的航天飛機的推力大約在2000萬牛頓,也就是未來的推力大約是現在推力的100億倍)。地球在赤道附近的轉動速度大約就是每秒460米。這樣一個發動機而言,如果能夠持續不斷的產生反推力,也需要218569天(大約600年)的時間才能夠讓地球停止。不過按照電影所言,在這一萬個行星發動機當中有一部分是位於赤道之上用於減速的,因此可以在一個比較短時間內令地球減速至停轉。

但地球停轉以後麻煩就大了。首先,地球停止轉動,全世界的海洋水會向兩極流動,從而造成大陸被淹沒。根據美國ESRI公司的動畫模擬,最終幾乎所有的大陸都會被淹沒,只剩下赤道附近的一圈超級大陸凸顯出來。伴隨而來的是前所未見的超大規模海嘯和地震。另外地球停轉還非常可能造成地球磁場消失,太陽風把地球大氣層給吹掉。背向太陽的那一面將變得極度寒冷,這都是小問題了......

這些全部都承受住了,一萬個行星發動機全功率開動,地球就可以向太陽系外開去了。不過麼,也還是需要藉助木星的強大引力做一個“引力彈弓”來加快速度,稍有差池反而會令地球被吸引到和木星相撞而毀滅。這就是影片中的災難拯救故事了。


鷹眼戰情室


《流浪地球》是一部硬科幻電影,它比較嚴謹的按照科學理論展開了史詩的地球逃亡之路。地球為了在太陽氦閃前逃出太陽系,在地球的歐美大陸上安裝了12000臺發動機,產生了150億噸推力,最終將地球推離了太陽軌道。但是地球在停轉後,沒有磁場,大氣層的厚度也會減低。


我們來算一下地球脫離太陽系所需的推力

為了便於計算,我就都取近似值:地球質量是6×10^24kg,逃離太陽的速度是42km/s,E=0.5mν1^2-0.5mv2^2=0.5×6×10^24kg(42km/s^2-30km/s^2)=2.592×10^33J≈2.6×10^33J。

考慮到1G的加速度製造麻煩,並容易讓發動機一側的大氣流失到太空,因此需要選擇0.0001G的加速度,也就是0.001m/s。這樣就從速度30km/到速度42km/s,變化了12000m/s,需要的時間為33333.333小時(138.89天),因此,發動機需要2.1667×10^26W的發動功率才能推動地球。

根據質能方程E=mc²,利用反物質產生的9×10^16J的能量,每秒需2.4×10^9kg的物質、約240萬噸,整個發動機工程需要2.89×10^16kg的物質約有地球質量的5/10億。泰山的重量是5500億噸,就是要燒掉52.5座泰山。


地球在人們製造的巨大推力下,成功的脫離了太陽系,在一百代人的努力下,最終到達了目的地,找到了新的母體恆星。

《流浪地球》將在大年初一隆重上映,將為國人帶來前所未有的科幻盛宴。有點小激動哦。


弄潮科學


答:《流浪地球》描述的場景,太陽即將發生氦閃,人類建造了12000臺行星級發動機,每臺能產生上百億噸的推力,然後把地球推離軌道,飛向距離太陽4.3光年外的半人馬座三星。


故事背景腦洞相當大,對於行星級發動機的推力,我們不妨來簡單估算一下,看看多大推力的發動機,才能把地球推離軌道。

我們先來看地球的數據:

(1)地球質量6*10^24kg;

(2)地球公轉速度30km/s;

(3)地球軌道處的逃逸速度v=√(2GM/r)=42.2km/s;

我們只需利用發動機,沿著地球公轉方向,把地球的公轉速度從30km/s增加至42.2km/s即可逃離太陽系。

其中地球的動量變化為:

P=m△v=7.32*10^28 N·s;

動量定理大家在高中學過吧!假設行星級發動機利用十年的時間,來達到逃離太陽系的速度,那麼發動機總推力為:

F=P/t=2.3*10^20N;

相當於2.4*10^16噸,既2.4億億噸推力;平攤到12000座發動機,每臺發動機推力數量級為2萬億噸。


如果延長達到逃逸速度的時間,再加上利用木星引力加速的話,發動機推力可以大大降低;但是要保證逃離太陽系後的飛行速度,對發動機推力也有最低要求。

在大劉的《流浪地球》中,描述到華北794號行星級發動機,全開推力為150億噸,估計還是小了點。

美國在阿波羅計劃中用到的土星五號火箭,推力為3400噸,和行星級發動機差了上億倍。


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艾伯史密斯


《流浪地球》中行星發動機需要多大的推力才能使地球逃逸出太陽系?大氣層還會有嗎?

在《流浪地球》的設定中是地球使用了12000臺發動機,持續不斷的加速,並且最終還需要以木星的引力作為脫離太陽系和改變方向的最後一把推力!那麼我們來簡單做個計算,看看需要消耗多少物質才能將地球推離太陽系!

高達10KM的行星發動機矗立在地面上,在上百千米外就可以看到!日夜不停的將物質拋向地球運行的軌道後方,不斷使地球加速,一直到超過第三宇宙速度16.7M/S以上!

地球質量:5.965×10^24千克

逃逸速度:16.7KM/S

發動機噴流速度:10萬千米/S

那麼這12000臺發動機需要噴射多少物質才能讓地球達到逃逸速度呢?

大約需要:9.96155×10^20KG物質才能勉強達到逃逸速度!

當然這個是核聚變發動機的噴流速度在10萬千米/S的情況下所需要的物質總量,但事實上這個速度是值得商榷的,當然我們就假定能達到這個速度!

但這僅僅是加速,到達對方恆星系統後還需要減速,假設和地球軌道一致同樣的入軌速度的話,那麼將需要同樣的質量來入軌,這個物質總來那個得乘以2,這總共將消耗掉地球約0.0334%地球的質量!

好像也不多哈,只有0.0334%嘛,但其實這已經超過了所有水的總量,幸虧發動機不是燒氫元素的,要不然海水都得燒光!

那麼為什麼要將整個地球推走呢?就不能造個飛船嗎?按設定當時的技術也就能造個上海市那麼大的飛船,最多隻能加速到0.5%的光速,到達最近865光年外的行星需要17萬年,生態系統無法支撐那麼久,因此只能將整個生態的地球帶著一起走!

那為何地球要逃離太陽系呢?因為根據天文學家測算,太陽將在400年後會發生一次氦閃,這是0.8-2倍太陽質量恆星在早期氫元素燃燒的氦元素在核心處累計後,卻未達到氦元素燃燒,但在氫元素燃燒的輻射壓消失後在外層殼體引力坍縮下升溫而突然出現的氦元素劇烈燃燒!與超新星爆發有些相似,但又不足以炸散恆星,因此只能算是一次超級劇烈的恆星活動,對太陽系內行星會有毀滅性的影響!

另外有一個要提醒一下的是,行星發動機噴口高度是10KM,當然這個高度下還是稠密大氣層,12000臺發動機權力開動時大氣損失是很可觀的,但隨著地球逐漸脫離內行星軌道,天氣會越來越冷,最終大氣將凍成雪花落到地面,而據設定這個大氣損失是可以接受的!


好吧,太陽的氦閃大概會在30-40億年後才發生,《流浪地球》提前到400年後,劇組將其提前到了大年初一......各位有興趣?


星辰大海路上的種花家


昨晚10點觀看了仰慕已久的流浪地球,原著我沒看過,整部影片看著特效真的做得很棒,很震撼,已經和好萊塢相差無幾,不過看完回味一下,竟然沒有一絲對環保的憐憫之情,看完後大家對影片評價不是心疼地球,而是在討論國產科幻片終於硬氣了,甚至喊話卡梅隆了,此刻感到有種西遊記裡銀角大王拿著紫金紅葫蘆對人喊話的感覺,我喊一聲你名字,你敢答應嗎?不瞭解西遊記文化的卡梅隆還是禮貌的給了簡單的祝福話語,郭導自然很是開心,但是看完以後評論區裡真的沒有一個是在心疼地球而反觀人類環保問題的,全都是在說中國科幻片硬氣了,這部片的初衷是提醒人們環保的還是告訴世界中國人硬氣的呢?有時我在想地球環境的惡化就是因為工業生產的煙囪林立,汽車氾濫造成的,而影片裡無數的龐大的火箭噴火設施和一大群巨型卡車轟隆隆的開,難道不是加速地球毀滅的行為嗎?要知道龐大火箭噴射這股力量是大氣層必須得噴破才能讓地球離開軌道的,如果噴不破大氣,這股噴射力是會被地球引力抵消而毫無作用的,並且加速碳排放,而如果能噴射超出大氣層又會把人類賴以生存保護罩徹底毀滅,哪又談什麼拯救地球,整部片我看到的是在加速毀滅地球,看的都心疼,出了影院感覺剛從地下室爬出來一樣,想想人類不就是為了所謂的活得比別人光鮮一點才到了大量消耗資源導致如今全球變暖的局面嗎?老天希望人類少一些時不時弄些地震海嘯來減少人口對地球的壓力,可是人類如同癌細胞一樣產生了對抗的能力,並且跟癌細胞的複製機制一般,以數倍於有益細胞的繁殖速度,而反超地球的自我修復能力,這在醫學裡被視為癌症晚期,意味著什麼大家都知道,然而大家依然沉醉在國產特效硬氣裡不能自醒,所以一部影片是要告訴大家特效硬氣的還是告訴人類珍愛自己賴以生存的環境的呢?如果不是,讓地球流浪又是如何造成的呢?流浪浪到另一個星系這是否意味著癌細胞擴散呢?這就是人類的智慧嗎?跟恐龍一樣無度的繁殖,以龐大體型消耗著地表植物超出植物再生速度而斷糧導致自我毀滅的恐龍有何區別?恐龍再龐大,人類在牛逼一樣不夠大自然一場寒暴,一個地震,一個海嘯,一個火山噴發能量大,癌細胞再牛逼人死了,它也死了,有意義嗎?我只想說人類不要在毀滅自己的道路上越走越爽,我們跟恐龍不一樣,我們有智慧跟愚蠢這把雙刃劍,請大家吧愚蠢的鋒芒收好,不然就是照亮你自刎的鋒芒...........


JackG468


把地球當做宇宙飛船,不管你是不是幻想家,都很願意能發生這樣的事,畢竟太陽已經到了鼎盛期,現在每一天它都在走下坡路。

由於地球自轉的因素,單純的加裝一臺大功率的發動機並不能推動地球,因為它的推力的方向隨時在變化,一天下來推力的合力為零,等於白乾。

如果真想把地球變成一艘宇宙飛船,最好的辦法是打通空間隧道,到時候想到哪裡打開隧道就可以了。

空間隧道在理論上並不難,現在的半導體就有隧道二極管等,這些二極管就大量的應用在我們身邊,比如各種的是充電器等。

即使我們身邊也有這類的事發生,比如過馬路的時候就經常會出現中間一段出現了空白,竟不知道啥時候過來的。

目前空間隧道還在微觀中應用,大規模的宏觀應用只在小範圍展開研究,目前最大的成功案例是能量的轉移,有人希望一個物體(物質)轉換成能量後通過能量的傳遞到目的地後還原回來,以此完成空間轉換。


觀上靈雲


說真的,《流浪地球》沒有看到,當然原因是不想讓地球流浪。並不是個人貪生怕死,而是覺得自己的生死事小,要讓地球陪葬就良心過不去了。

至於題主想知道怎樣讓地球流浪,告訴你,讓地球流浪,不用發動機,因為發動機是初等文明的產物,屬於功耗低的動力裝置,比如一個蜜蜂要用發動機飛翔,恐怕發動機的質量就會是蜜蜂質量的多少倍,所以給地球裝發動機,你能把木星造成發動機嗎?



想象歸想象,宇宙中的動力當然有最佳動力,以人類目前的技術,還沒找到入口,所以不要蛇心吞象,還是腳踏實地,積累知識最重要。


詩人的眼睛83314


迴歸大自然、,這裡只能永遠停在幻區,一個自然物體不管大小都依自然生存規律而存在,

比如人類可有煤,氣由,水力,葉巖氣,天然氣作為然力動力來實現應用,但創造他們的是自然,不管人類怎樣操縱創新新能源,都在自然腦功能只能的大自然信息內才有,即是發展無很期永遠處在自然界內,,地球自然運行中如果人為不想毀壞,就必須依自然,地球在大自然中漂浮,地氣場壓是受大自然空虛信息,穩定地理氣場是人類生存必須,,人類只有順應自然而創新,即是你有扌?動支點等等,,去改變地球軌道,那麼伸下的手去觸碰一個無穿大的高友點,人首先成為灰盡了,,人體是陰陽物質,大陽突力不是你可選什麼的決緣體的力,,違背自然只能是背道而行,為自迴歸大自然!永遠迴歸大自然!!!


用戶92539816536


雖然《流浪地球》我沒有看,但這個問題使我想到古希臘哲學家、數學家、物理學家阿基米德的豪放壯語:‘給我一個支點,我就能撬起地球’,但作為數學家和物理學家的阿基米德,從沒有向世人公佈他要能撬動地球的具體數據,也沒有公佈他的支點多大,當然也沒有公佈他能撬動地球的撬杆多長。

像《流浪地球》描述的那樣,給地球裝上發動機,得多大推力才能讓地球脫離軌道,這我真的算不出來,也想象不到多大馬力的發動機才能完成推動地球這一壯舉。

所以也想象不到地球的大氣層還存在與否了。

報歉了,我的想象力太差了。


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