今日上映！电影《流浪地球》中的地球为何流浪？

大年初一，《流浪地球2》即将上映。让我们简要回顾一下第一部的情节，以及它的科学设定：太阳出了问题。

在《流浪地球1》中，天文学家确认，太阳开始膨胀，地球持续升温，100 年后，太阳将吞没地球轨道，人类文明的存亡开启倒计时。全世界的人们空前团结，制造了行星发动机驱动着地球飞往比邻星。

离开电影，站在地上，跺跺脚……什么也不会发生。

整个地球的总质量接近 6000000000000000000000000 千克（别数了，24 个 0），相当于全体人类体重总和的几万亿倍。地球用如此之大的质量对抗自身的强大引力，使地球承受自身引力时，不会随意塌陷，也不会缩成一团。

太阳，总质量是地球的几十万倍，比地球强大得多的自身引力也没能挤压太阳，是因为支撑太阳的是另一种力量——光的辐射压力。

太阳的引力指向核心，而释放的光的辐射指向外部，两个力量相互平衡，我们才有一个稳定发光的太阳。稳定的太阳对我们来说就意味着赖以生存的环境，也就意味着今天我们司空见惯的一切。

但是，太阳并不会一直这么稳定。

新生的太阳相对暴虐，核心制造核聚变反应的机制还没有成熟，外部又笼罩在浓密的分子云中，整个太阳就像青春期的孩子，阴晴不定。而衰老的太阳丧失了本来的能量来源，依靠替代性的机制输出辐射，也越来越不正常。

只有如今天这样壮年的太阳，年富而力强。

在太阳核心的深处核聚变在不断地进行着。高温高压的环境下，原子核被迫挤在一起，原子和原子之间本能的排斥力也难以抵挡挤压它们的力量，最终，原子核重新排列，质子和中子重新结合成氦原子。这样的过程伴随着巨大能量的释放。释放出来的能量来到地球，就是我们看到的阳光。这是宇宙中最高效率的“发动机”，能量被源源不断的制造出来，新的原子被合成出来并且储存在太阳的核心，但对整个太阳来说，体积和质量的亏损可以忽略不计。

太阳以“原子制造机”的身份已经存在了将近 45 亿年，这样的情况在未来还会持续 45 亿年。但是，一旦太阳核心的氢原子消耗殆尽，合成新原子的材料库存不足，一切都将结束。

50 亿年后，当太阳的核心的氢基本上都转变为氦，不能再制造能量向外辐射，向内的引力开始主导一切时，太阳的核心会向内塌陷，内部温度升高，更强烈的反应点燃内核之外其余的氢，而外层物质向外推，整个太阳增大两到三倍，成为一个**“亚巨星”**。

随后，整个太阳向外继续膨胀，产生能量的效率大幅度降低，昔日黄白色的光芒不再，取而代之的只有橙红色的暗光，太阳以又大又红的的姿态走入生命的最后阶段。这个时候的太阳核心继续内落收缩，核心温度继续升高，点燃了过去的反应产物氦，使氦开始进行新的核反应释放能量。这个反应的过程中出现短暂的氦的爆炸现象，称为“氦闪”。随着氦的燃烧巨变，太阳外层继续膨胀，成为一颗**“红巨星”**。金牛座的毕宿五和牧夫座的大角星，正在走向这样的阶段。

太阳膨胀的过程，让本来壮年黄白色光芒的太阳呈现红色，使太阳变成一颗巨大的红巨星。红巨星的颜色意味着，它的表面温度比过去降低了几千度。但因为膨胀了的尺寸，红巨星的亮度急剧增加，相当于稳定阶段太阳亮度的 10000 倍。同时，地球与太阳表面急剧接近，让我们感受到了温度的剧烈升高。

在这个过程中，太阳猛烈的辐射吹走了外层的大量质量，损失了质量的太阳对地球的引力自然减小。其结果是，地球和太阳的距离变远，将在更大的轨道上围绕太阳，差不多接近今天火星的轨道。但最终膨胀了的太阳可以吞没太阳系里最内层的水星、金星、地球，红色的太阳边缘直逼火星轨道。

这不是《流浪地球》的想象，这是实打实的命中注定。太阳半径扩大 250 倍，相当于在很短的时间内一个西瓜变成了一座电影院。怒吼的太阳风席卷世界，地球变成焦土，随后在巨大的太阳火球中陨殁。

彻底烧完的太阳把自己的外壳抛出去，只剩下一个致密的核心就像一块烧白了的火炭一样渐渐冷却，这就是白矮星。白矮星的质量只有最初太阳的一半。抛出去的外壳是尘埃和气体，它们吹散到宇宙空间中，弥漫开来，成为一大片云雾状的存在，这就是行星状星云。就靠这种方式，太阳把它制造的新原子通过尘埃和气体还给了宇宙。富含新原子的尘埃和气体慢慢飘荡，弥散，冷却，死寂——太阳系的墓场。

在每一天的时间里，在整个可观测宇宙的范围内有几亿颗恒星正在诞生，同时有几亿颗恒星正在走向生命的终点。对地球和地球上的生命来说的灭顶之灾，只是宇宙里的常态。《流浪地球》里说的太阳提前进入了衰老的阶段，将在未来 100 年之内膨胀成红巨星。感谢太阳和它的引力规律，让这一切还没有发生。

作者：高爽 科普作家、海德堡大学天文学博士
审核：刘茜 北京天文馆研究员