流浪地球计划是否可行

2019年的春节档，根据著名科幻小说作家刘慈欣同名小说改编的科幻冒险电影 《流浪地球》在中国内地上映，凭借其精彩的内容、高超的特效技术俘获了国内外观众的芳心，好评如潮，票房火爆。在我们欣赏电影的同时，电影里面的一些科学 名词、物理问题也值得去探讨。

太阳真的会出事吗

影片的故事背景设定在2075年，太阳即将毁灭，太阳系已经不适合人类生存。而面对绝境，人类将开启“流浪地球”计划，将地球改造成一艘巨大的飞船，飞往离地球最近的恒星“比邻星”来重建家园。

太阳在人类生存中扮演着十分重要的角色，日常生活中的大部分能量也都源自太阳能的转化。太阳通过不断地燃烧自己来向外界输送能量，而这个大火球燃烧的过程则叫作核聚变。太阳在其主序的演化阶段已经到了中年期，这个阶段的核聚变是以在 核心将氢聚变成氦的方式完成的。正是因为核聚变，太阳内部产生一个向外膨胀的压力，但因为太阳质量超大，根据万有引力定理，其引力也超大，压力和引力形成了一种动态平衡，使得太阳不能随便膨胀。而在核聚变过程中损失的质量和太阳的总质量相比简直微乎其微。

影片里地球迫切逃离太阳的原因是氦闪。太阳是一个巨大的核聚变反应堆，氢燃烧变成氦堆在太阳核心，堆积越来越多会发生收缩从而温度升高，当跨过1亿度的门槛时，氦就会受不了从而发生猛烈的热核燃烧，短短几分钟就把核心6%的氦元素变成碳元素，这个过程就称为氦闪。对于太阳来说，发生氦闪的能量相当于正常燃烧3000万年，所以根本不用等太阳膨胀吞噬地球，氦闪发生约1个小时，地球就将完全汽化。就目前估计，太阳至少还有50亿年的正常寿命，所以不必杞人忧天。

引力弹弓和洛希极限

电影中人类建造的行星发动机能为地球提供的速度有限，无法达到第三宇宙速度以逃离太阳的束缚。为了达到足够的速度，人类借用引力弹弓效应给地球加速，可以简单理解为地球冲向太阳时，太阳将地球横甩半周，分开的时候地球会得到一个更快的速度，如此反复不断提升速度。当地球路过木星的时候，这个速度大、个头大的“顺风车”会再给地球一臂之力，速度叠加地球就可以成功跑路。

但是这个借力点有着严格的讲究。当天体对海面的引力大于海底的引力，会产生叫潮汐力的引力差，一旦潮汐力太大，就会把地球给撕裂。因此存在一个游走于危险边缘的位置，在这个地方潮汐力和天体自身引力平衡，既能避免地球被撕裂，还能获得最佳的引力弹弓效应，这个位置就叫作洛希极限。

比邻星不是家

电影中提到的比邻星是距离地球4.2光年的一颗恒星，也是目前已发现距离太阳最近的恒星。比邻星应存在一颗尚未观测到的暗淡伴星，此伴星可能是一颗大质量行星或棕矮星。2016年，欧南台甚大望远镜发现，这颗“伴星”——比邻星b，应当是比邻星的行星，并且其位于宜居带上，有可能存在生命。

但和太阳比起来，比邻星真的不适合人类居住。比邻星质量小、体积小、能量小，其燃烧和太阳比起来就是“小火慢炖”。并且比邻星的脾气很不稳定，其亮度有时候会突然增加好几倍，辐射会增强好几百倍。早在2016年3月，科学家就观测到比邻星的亮度在10多秒之内增强了大约1000倍，这种水平的耀斑已经非常高了，而在2019年5月，比邻星表面出现的一个超级耀斑更是令人吃惊。而有时候比邻星会突然“高冷”，不轻易放光。如此忽冷忽热，人类何以忍受？

比邻星b想象图

因此电影里的比邻星作为人类第二个家园的幻想显然不现实，且不说没有技术到达那边，就算到了也难以在如此变幻莫测条件下生存。比邻星不是终点站，它只是中转站，寻求第二个地球任重而道远。

《流浪地球》作为一部科幻电影，融合了很多天体方面的物理知 识，但科幻终究夹杂着人类浪漫主义、英雄主义的色彩。目前人类对于宇宙的认知太渺小，科技的发展远不足以来一场“流浪地球”。善待现在的地球，因为我们现在哪里也去不了。不断探索、不断发展科学技术，才可能找到地球的“备胎”。

太阳的形成、演化与衰老

大约45.7亿年前，在一片巨大的氢分子云中，因为引力的原因，这些物质相互聚集，达到一定程度后发生了引力坍塌，大约10万年后，坍塌中心区域形成了太阳，大约在太阳诞生5000万年后，太阳内部的温度和压力达到极限，导致了内部核心中的“氢元素”开始发生核聚变。

太阳燃烧的燃料就是“氢”，大量的氢不断地进行“核聚变”，就是太阳可以持续燃烧数十亿年的原因，甚至太阳还会继续燃烧数十亿年，直到太阳内核中的氢被大量消耗后，才会因为引力失衡膨胀成为一颗红巨星。就算在膨胀成为红巨星后，太阳也不会停止释放热量，直到彻底冷却成为一颗黑矮星，太阳才会真正停止燃烧。