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【珠江晚報】中科院地質與地球物理研究所研究員徐文耀做客珠海文化大講堂——在科幻片中學科學
2019-03-29 | 作者:轉自:珠江晚報 | 【 】【打印】【關閉

來源:珠江晚報  發布日期:2019-3-13

  近日,中國科學院老科學家科普演講團副團長、中國科學院地質與地球物理研究所研究員徐文耀做客珠海文化大講堂,以《從流浪的地球說起……》為題,現場為大家解讀宇宙的起源與生命的誕生,告訴大家天地大沖撞與地球磁場,與大家探討在地球面臨著環境惡化、資源耗竭的困難時,人類要如何守護地球。

  《侏羅紀公園》《獨立日》《星際穿越》......徐文耀用一部部熟悉的科幻電影拉開了講座的序幕。徐文耀表示,今年春節的一部中國科幻電影《流浪地球》,引起了中國電影界的震動。

  《流浪地球》講述了一個太陽能量即將耗盡的時代,在400年之間,包括地球在內的整個太陽系都將被太陽所吞沒。人類被迫執行流浪地球計劃,造了1萬臺行星發動機,推動地球離開太陽系。講座現場,徐文耀以“為何逃離太陽?”“如何才能逃離太陽?”“逃到哪里去?”三個問題入手,與現場觀眾一起探索了宇宙的奧秘。

文/本報記者 廖明山 熊偉健
圖/ 葉秋明

人物介紹

  徐文耀,中國科學院研究生院教授、博士生導師,國際地磁與高空物理聯合會中國委員會副主席,曾任中國科學院地質與地球物理研究所所長,曾獲中國科學院科技一等獎、國家海洋局科學技術進步特等獎等獎項。

 

  問題一:為何逃離太陽?

  “400年之內,太陽就要爆炸,就要把地球給吞掉了。地球不跑,你還等什么?”徐文耀以故事背景帶入,進入了講座的主題。徐文耀說道,大約在50億年以前,太陽所在的位置只有一片星云,形成宇宙塵埃。這些宇宙塵埃互相碰撞,碰撞以后粘連在一起就逐漸變大,像滾雪球一樣,最初的太陽就形成了。但是,這時的太陽依然在變大,當太陽內部的壓力、溫度增加到一定值的時候,核聚變開始了。太陽內部氫很多,氫核聚變就變成氦,放出巨大的能量。

  再過50億年,太陽里面的氫就將燃燒殆盡,太陽也到達了他的晚年,變成紅巨星。紅巨星很大,大到進入地球現在的軌道上,所以地球也會被它 “吃”進去。但在太陽晚年時,也會有回光返照,最后太陽能發生一次非常壯烈的爆炸,爆炸出來形成行星狀星云,最后收縮回去,慢慢的變成一個白矮星,這就是太陽的一生。

  氫燃燒會變成氦,太陽最中心的部分就積累了氦,氦積累的越來越多,外面的壓力越來越大,溫度越來越高,等溫度上升到一定高度的時候,氦就會發生爆炸,叫做氦閃。在電影里,就是把50億年壓縮到了400年,氦閃來了,地球沒了,要被燒光了。

  問題二:如何才能逃離太陽?

  電影里的方法是建造一些行星發動機,把地球推開,在推開之前先讓地球停止自轉。方法是在赤道上,布置許多發動機,朝著與地球自轉方向相反的方向噴火,讓地球“剎車”,然后地球停止自轉,再讓其余發動機朝一個方向推動地球,讓它遠離太陽。

  “那么多大的速度才能跑?第三宇宙速度。”徐文耀表示,要脫離太陽,跑到太陽系外面,需要16.7千米每秒的速度,這叫第三宇宙速度。地球人修了1萬臺行星發動機朝后面噴火,叫做等離子體,朝上面噴火,速度就越來越快了。地球被這1萬個行星發動機推能推多快,是科學能算出來的。1萬個發動機,每臺推力150億噸,150億噸乘1萬,那總的推力就出來了。有了推力,地球形成加速度,要慢慢達到16.7千米每秒的速度,過程需要2000年,而科幻電影又將這一過程壓縮到50年。

  地球脫離太陽,就要往新太陽跑。新太陽離地球有4光年的距離。這期間,地球要獲得速度就要靠燃料,光靠地球上燃料是不夠的,所以科學家想到在木星繞一圈,讓木星幫助加速,這就叫木星的引力彈弓效應。相當于在彈弓上彈了一下,使得地球的速度加快。“這可不是科幻,這個是真實的。我們發射衛星的時候,特別是要發射深空衛星,經常要在木星那繞一下,以便獲得木星的幫助,獲得加速度。”徐文耀強調道。

  問題三:逃到哪里去?

  每一個恒星都是太陽,發光發熱的太陽。距離太遠則花費時間太長,所以科學家們就選擇了一個比鄰星。比鄰星是離地球最近的一個恒星,4.22光年。比鄰星只有現在太陽1/8的質量,所以它的宜居帶非常靠近。所以,未來地球距離新太陽的距離將是現在的1/20,它的位置就在南半球的星空,南十字星座,天文學上叫半人馬-阿爾法星。

  新太陽質量小,宜居帶近,造成它對地球的引力變小,圓周速度更快,周期變短。簡單計算,地球繞新太陽比鄰星轉一圈要12天,也就是12天過一年。“我們選擇的余地不多,離太陽10光年的范圍里,只有8顆恒星,沒別的選擇。如果要選擇第二個,就要選擇天狼星了。天狼星離我們約8光年,遠一倍距離,現在我們用2000年,往天狼星上4000年都到不了。所以沒辦法,只好選它。”徐文耀說。

  同時,徐文耀還說道,如果地球逃離太陽,則面臨了一個問題,“痛失月球”。月球陪伴地球月40多億年,它是一次天地大沖撞中形成的,45億年以前,一個小行星撞到月球上,撞出來的巖漿碎片,最后匯聚成為今天的月亮。由于有了月亮的存在,月亮對地球有吸引力,這個吸引力就引起了潮汐。月球的引力也使得地軸很穩定,在沒有月球之前,地球像個小伙子,焦躁不安。有了月球之后,地球的自轉軸穩定在23度半左右,非常穩定。“當我們的地球流浪在太空的時候,仰望太空,想起了陪伴我們40多億年的月球,不免惆悵。也許那個時候,地球沒有月球的陪伴會變得很孤獨,我們會后悔沒有帶著月亮一起走。”最后,徐文耀以“地月關系”的知識講解結束了這次的講座。

 

專家提示

  科幻不等于科學

  從電影入手,徐文耀深入淺出地講解收獲了在場觀眾熱烈的掌聲。但徐文耀在講座中強調,“電影的故事是假的,但知識是真的。”它可以讓培養人們科學興趣,增長科學知識,開拓科學視野,養成科學習慣。但科幻不等于科學,科幻片不等于科教片,它是有變形的、有夸張的、有虛構的部分存在。大家要學好科學,才能看懂科幻片。”徐文耀表示,“科幻片就像哈哈鏡里面的科學,你們照哈哈鏡,里面有個影子,有點像人,但是又不像人。別對科幻片里面的每個細節去追究,如果有人這樣做了,那只能說明他沒把科幻片弄清楚。”

 
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