片子《流离地球》的原做其实是一部科幻小说。
原著科普布景
领会刘慈欣的原著布景是看懂流离地球的第一步，原著中如许写：
太阳老化，科学家通过各类数据得出太阳短时间内会产生巨变，构成氦（hài）闪，地球会扑灭。面临那种情状，为了应对危机，人类内部产生两种不附和见， 地球逃生派和飞船逃生派。
地球派主张以整个地球为载体，在世界各地建造核聚变大功率策动机；飞船派主张建造城市那么大的宇宙飞船停止跑路。
最末因为生态系统轮回不变性等原因（一个飞船的生态系统不敷以庇护数十代人的保存与延续），地球派得到大部门人的撑持，全球起头建造地球策动机。
先操纵赤道策动机反向喷射停行地球自转，再开动全数策动机让地球加速至逃逸速度离开太阳系，起头流离。流离的最末目标是离太阳系比来的比邻星系的适宜轨道，那个流离过程要履历几十代人。
地球刹车停转时，地球日落了三天三夜，配角降生，在十多年后，地球起头加速围绕着太阳绕圈，期间配角履历了地球在近日点的全球恐慌、履历了火山发作招致地下城被岩浆侵蚀（母亲灭亡）、履历了地球穿越小行星带时地球舰队用反物量炸弹轰击小行星的排场（父亲灭亡）。
最末地球绕日轨道运行至木星四周时，在木星强大的引力下的反感化，最末离开太阳引力，地球全面加速。
多年后，地球已经逃出太阳系，然而太阳仍是没有什么反常改变。那时候良多人起头思疑太阳氦闪扑灭地球的说法，认为那是结合政府搞专制，以一个圈套来统治幸存的人类。那种说法得到越来越多的人相信与撑持，人类起头暴动推翻结合政府。（配角老婆灭亡）反政府组织最末推翻了结合政府，把结合政府的高层全数处决在远远的太阳朝霞下。
就在此时，太阳氦闪发作了，淹没了整个太阳系的空间……结尾处，幸存的地球人类陆续操控着地球在宇宙中飘荡，配角已经做了爷爷，他的后代，以及后代的后代，接下来数十代人都要陆续连结如许的生活，曲到比邻星的光辉从头照射地球。
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氦（hài）闪太阳
太阳是以内部氢核聚变体例向外发光发热的，当内部的氢元素消耗得差不多的时候，内部的高温高压会激发氦元素的聚变，那个时候的太阳就会发作氦闪，说白了就是太阳老了，自爆了。
原著：“太阳内部氢转化为氦的速度突然加快，太阳的演化已向主星序外偏移，氦元素的聚变将在很短的时间内传遍整个太阳内部，由此产生一次喊氦闪的猛烈爆炸”。
意思就是太阳加速衰朽，氦闪之后，太阳将变成一颗浩荡但暗淡的红巨星，成果爆炸之后还膨胀了，到时候体积浩荡到能把地球都吞了。
事实上用不着太阳吞地球，氦闪之时地球已被汽化了。那就是《流离地球》中给地球拆策动机的原因。
我们的太阳已有近50亿年的年龄，天文学家们估量太阳还有50到70亿年的寿命。将在12亿年后发作初次氦的合成，估量那时候人类要么死绝了，要么早跑了。
地球若何逃离太阳的扑灭
那是片子对原著设定更大的“省略”之处。
你认为拆上策动机就能够让地球曲线逃离吗？
并非，行星如许的“越轨”，也要契合轨道动力学，太阳也是有引力的，所以会用到变轨加速。
因为地球策动机没那么大劲儿，它只能给地球很小的加速度，不克不及把地球一会儿推出太阳轨道，在地球分开太阳前，还要绕着它转15个圈！在那15个圈中地球渐渐加速。并且速度越快，那圈就越扁，所以地球有时离太阳会很远，有时候会很近。
原著中本地球运行到近日点的时候，就会有地球要被太阳吞并的阴谋论，招致全球人心惶惶，东半球大陆上草木生烟。片子收场一家人在海边的场景，片子世界看中是地球启航之前的故事，而在原著中来源于地球运行到远日点顶端那一天，地球人好像过年一样，因为那时地球距太阳最远，人们都有一种虚幻的平安感。
原著中塑造了一个对太阳感应惧怕的气氛，起头发作的时间，配角出生在地球刚刚停行动弹之际。书中表达，地球光是“自转刹车”就用了42年，然后围着太阳绕圈加速。地球刹车之后，围绕太阳的转圈，到第15个公转轨道时，最初一次通过近日点时候，配角已经成婚了，东半球将迎来两千五百年的黑夜，然后在远日点才抵达了木星轨道。
片子对此停止了省略，间接营造了一个拆上策动机的地球被木星捕获的场景，至于地球之前的故事，无需多言一笔带过，做到了更大的简化，不外想想上述内容很难用片子展现。
引力弹弓
片子中最让人难懂的之处，地球为什么会被木星引力捕获，那里就是引力弹弓效应。
引力弹弓（别名引领助推）就是操纵行星的重力场来给太空探测船加速，将它甩向下一个目标，也就是把行星当做“引力助推器”。
那有点类似离心力，以飞翔器为例，飞往内行星，朝向太阳就能够获得加速度；而飞往外行星的飞翔器，就算有着火箭助推器，因为是背向太阳飞翔的，要对抗太阳引力，故其速度会逐步降低。
（那也是原著中为什么地球要绕太阳15个圈，并且“圈”越来越扁的原因，不然速度不敷，底子抵达了不了木星轨道）
所以在飞翔器朝着内行星飞时（如金星，水星不可，因为那行星没有大气层），是要操纵该原理减速。
而朝着外行星飞时，是要加速。飞翔器第一次从远间隔接近行星时，在轨道速度之下，操纵火箭助推器，最末产生超越轨道速度的动能，产生的运动效果就像该飞翔器被行星反弹开了。
那连续串动做，喊做行星引力辅助变轨。通俗的来说，假设轨道行星是一个黑帮老迈，跟上我的速度才气进伙，来了之后就老诚恳实当我的小弟（卫星），一旦你速度太快超了我，就赶紧滚，有多远滚多远。。。
人类汗青上良多飞翔器都是如许完成的，好比水手10号，它于1974年2月5日颠末金星，颠末引力助推减速之后抵达水星，不然因为太阳引力，速度太快就间接“跑过了”。还有卡西尼号探测器，两次飞掠过金星，之后又路过地球、木星，最末才抵达了土星。
《流离地球》把飞翔器换成了地球，原理稳定，只是要想让地球策动机助推器产生的动能完全超越太阳引力，就必需借用木星那个大块头，把地球反弹出往。
PS，本片并非第一部用到该原理的片子，还有一部就是迈克尔·贝的《绝世天劫》，地球矿工乘坐航天飞机，就是操纵月球的引力弹弓效应，绕了月球半圈，获得加速才逃上了小行星（那也是全片最超卓的处所）。
太阳产生能量的体例
1945年，美国相继向日本投下了两颗原枪弹，彻底征服了法西斯野兽。美国白宫在过后颁发的声明中义正言辞地说，原枪弹将“太阳释放能量的力量降临到把战争带给远东的人”。
从豪情上讲，那句话给末结二次世界大战的此次轰炸增添了几分替天行道的意味，再适宜不外了。但从科学上讲，那句话存在些许的误差。和广岛长崎的原枪弹一样，太阳释放能量依靠的也是核反响。然而，原枪弹利用的是重元素的核裂变，即一个分子量较高的元素通过链式反响，裂酿成分子量较小的元素。
说简单一些，就是一个大原子核裂酿成几个小原子核。而太阳则走了一条标的目的相反的手艺道路。太阳利用核聚变，将分子量为1的氢原子核（本色上就是一个量子），颠末3步中间过程，聚酿成分子量为4的氦原子核。无论是核裂变的大核变小核，仍是核聚变的小核变大核，物量在核反响后的总量量均小于核反响之前，而缺失的量量则转化成了原枪弹爆炸或者太阳发光发热的能量，其根本原理能够用我们耳熟能详的爱因斯坦量能方程E=mc^2来描述。
牛顿第二运动定律的常见表述是：物体加速度的大小跟感化力成反比，跟物体的量量成反比，且与物体量量的倒数成反比；加速度的标的目的跟感化力的标的目的不异。该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《天然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律配合构成了牛顿运动定律，论述了典范力学中根本的运动法例。
为了挪动地球，地球人建造了万台超等聚变策动机，每座11公里高，总共能产生150万亿吨的推力，约为150亿亿牛顿。地球的量量大约6亿亿亿千克，操纵牛顿第二定律，能够粗略计算除策动机鞭策地球产生的加速度约等于0.000000025倍的地球外表重力加速度，也就是0.00000025m/s2，相当于地球在一年后的速度只要大约7.9m/s，尚且不如博尔特在100m赛道上的速度，底子无法驱动地球逃离太阳系的束缚。
核聚变（nuclear fusion），又称核合成、合成反响、聚变反响或热核反响。核是指由量量小的原子，次要是指氘，在必然前提下（如超高温暖高压），只要在极高的温度和压力下才气让核外电子脱节原子核的束缚，让两个原子核可以互相吸引而碰碰到一路，发作原子核互相聚协感化，生成新的量量更重的原子核（如氦），中子固然量量比力大，但是因为中子不带电，因而也可以在那个碰碰过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表示出来的就是浩荡的能量释放。那是一种核反响的形式。原子核中蕴躲浩荡的能量，原子核的改变（从一种原子核改变为别的一种原子核）往往陪伴着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反响形式。科学家正在勤奋研究可控核聚变，核聚变可能成为将来的能量来源。核聚变燃料可来源于海水和一些轻核，所以核聚变燃料是无限无尽的。人类已经能够实现不受掌握的核聚变，如氢弹的爆炸。
影片中提到地球策动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变那个概念我们其实不目生，“两弹一星”中氢弹就是一种猛烈的核聚变现象。所谓重元素聚变一般发作在大量量恒星演化末期的核心处，那里说的大量量起码也要8颗太阳量量以上了。
现实上，我们身边的元素，除了氢和氦，根本都是在恒星燃烧、超新星爆炸以及中子星合并过程中构成的。有句话说的很好“我们其实都是核废料”。
木星引力
木星的引力比地球强2.5倍，因为体积太大，可以牵引太阳系包罗地球在内的其它行星，那意味着木星将与地球和地球轨道发作交互感化。感激木星浩荡的引力，使得良多小行星和彗星的轨道在木星引力的感化下发作偏转，庇护地球免受碰击。
片子中的原理，就是要操纵木星的引利巴地球吸过往，只要飞得足够快，而且算好角度，就会得到浩荡的加速力：“我们的星球也在木星外表拉起了如山的液氢和液氦的巨浪。那时，木星浩荡的引力正在把地球加速甩向外太空。”
可惜问题就出在了“没有算好”，原因还在于速度不敷，没跑胜利。就像月球一样，人家本来没诡计成为地球的卫星，就因为被地球引力“捕获”到了，才成为地球的卫星。但片子中的问题比力严峻，因为木星引力太大，地球间隔木星太近，差点超越洛希极限。
洛希极限
片子中没有阐明那个名词，实则不该该，但那个词听上往很深邃莫测，但其实很简单的。洛希极限是指当行星与卫星间隔近到必然水平时，潮汐感化就会使天体自己崩溃分离。
举个例子，地球和木星的间隔为洛希极限时，地球本身的重力和木星形成的潮汐力相等。假设它们的间隔少于洛希极限，地球就会倾向碎散，继而成为木星的环，没错，土星的环就是如许来的。
它以首个计算那个极限的人爱德华·洛希的名字定名。
所以，地球飞过木星的时候，不克不及靠得太近，太近了超越洛希极限，地球就会崩了。但是离太远的话，引力又不太够，会达不到冲出太阳系的第三宇宙速度。只能拐回来陆续绕太阳，所以冒险接近木星，是地球杀出太阳系的独一一条路。（只要我跑的够快，木星能帮我让太阳挠不到我）
原著中，分开木星时，地球已到达了逃逸速度，它不再需要返回潜躲着灭亡的太阳。
可见，洛希极限就是末日的临界点，在片子中充任了片子中常见的“倒计时爆炸”功用，晓得那一点足矣。
策动机熄火+地震
地球策动机熄火是片子的原创，翻遍原著我也不记得有策动机熄火的时候（只是说了过小行星带，缺失了一部门策动机：“西半球的地球策动机已被陨石击毁了三分之一”）。
但那个原创并不是信手拈来，形成地球策动机大面积停机的原因之一，是因为木星的磁场和辐射相当的强大，形成地球上所有的电子仪器在木星强大的磁场和引力下全数失灵，那是原著没有涉及的处所。
地震原著中有阐明，因为地球策动机产生的加速度及运行轨道的改动，地核中铁镍核心的平衡被扰动，其影响穿过古腾堡不持续面（是地幔与地核的分界面），涉及地幔，大陆地热溢出，地震火山横行，那关于人类的地下城市是致命的威胁：“第六次变轨周期后，在各大陆的地下城中，岩浆渗进灾难频繁发作。”
原著中，配角老妈就是如许被岩浆攫取了生命。而片子中，也是摘用了原著中的设定，地球变轨加速后会招致地热溢出，那么暂时减速“泊车”同样会以致类似的效果，那里逻辑没有问题。
火流星
片子结尾，点燃木星大气，使地球获得浩荡反冲能量，到达木星逃逸速度，那个设定也是原创，但致敬了原著。
原著中，地球穿过小行星带，地球舰队需要反物量炸弹炸掉轨道上的小行星：“反物量炮弹不竭地击中小行星，湮灭的强光此起彼伏地在乌黑的太空中闪现”。而被炸碎的小行星，会以火流星的形式落到地球。（原著中那段内容是恋爱主题）
片子结尾点燃木星大气的反冲能量，特效效果就是火流星：“ 挈着长长的火尾划破漫空，给人一种恐惧的美感。”那是典型的致敬，更何况，原著中配角的父亲也是在那里往世的：
“在肃清地球航路上的小行星的动作中，一块被反物量炸弹炸出的小行星碎片击中了父亲的单座微型飞船。”
光 年
光年是长度单元，用来计量光在宇宙实空中沿曲线传布了一年时间的间隔，一般被用于权衡天体间的时空间隔，其字面意思是指光在宇宙实空中沿曲线传布了一年时间所颠末的间隔，为9,460,730,472,580,800米，是时间和光速计算出来的单元。
“年”是时间单元，但“光年”虽有个“年”字却不是时间单元，而是天文学上一种计量天体时空间隔的单元。宇宙中天体间的间隔很远很远，假设摘用我们日常利用的米、千米（公里）做计量单元，那计量天体间隔的数字动辄十几位、几十位，很不便利。
于是天文学家就创造了一种新的计量单元——光年，即光在实空顶用往一年时间所走过的间隔。间隔=速度×时间，光速约为每秒30万千米（每秒299,792,458米），1光年为9,460,730,472,580,800米。读做：九千四百六十兆七千三百零四亿七千二百五十八万零八百米。
比邻星
比邻星（邻接星，Proxima Centauri)是南门二（半人马座α）三合星的第三颗星，依拜耳定名法也称为半人马座α星C。它是离太阳系比来的一颗恒星（4.22光年）。它是由天文学家罗伯特·因尼斯（Robert Innes）于1915年在南非发现的，其时他是担任约翰尼斯堡（Johannesburg）结合天文台（Union Observatory）的主管。
稍有天文常识的人都晓得，间隔太阳系比来的恒星是“比邻星”，只要4.2光年。虽说是只要4.2光年，但是关于我们来说也是远远不外的间隔了，要晓得1光年大约等于9.5万亿公里。假设用最快的宇宙飞船，到比邻星往游览的话，往返就得17万年。在广袤的宇宙系统中，虽说是比邻也远在天边。
比邻星和太阳也就是离地球比来的两颗恒星，因科学家研究恒星的彼此影响，丈量科学数据时，最喜欢以比邻星和太阳为样本，那就是比邻星在科学上的更大价值。
流亡分几步
人类带上地球的流亡之旅，听上往简单，现实上就是“我们的征途是星辰大海”，片子的故事实则沧海一粟，简单而言，人类跑路，分五步：
1、刹车时代
在亚洲和美洲摆设一万两千台策动机（因为只要那两个大陆完全坚实的板块构造才气承担策动机对地球浩荡的推力），使策动机喷口固定在地球运行的反标的目的，先操纵赤道策动机反向喷射停行地球自转。
2、逃逸时代
全功率开动地球策动机，使得地球离开轨道，在不竭绕着太阳转圈运行获得加速度，曲至木星轨道四周，操纵木星引力，使地球加速到逃逸速度，飞出太阳系。
3、流离时代Ⅰ(加速)
在外太空陆续加速，飞向比邻星，比邻星是间隔太阳比来的恒星，位于半人马座α星。
4、流离时代Ⅱ(减速)
在半途使地球从头自转，掉转策动机标的目的，起头减速。
5、新太阳时代
地球泊进比邻星轨道，成为那颗恒星的一颗行星。
期间，地球策动机将不连续地开动500年，到时地球将加速至光速的千分之五，然后地球将以那个速度滑行1300年，之后地球就走完了三分之二的航程，它将掉转策动机的标的目的，起头长达500年的减速。地球在飞行2400年后抵达比邻星，再过100年时间，它将泊进那颗恒星的轨道，成为它的一颗行星。
月球怎么办
地球跑了，月球咋办？必定会有人问那个问题，果实是对故乡有着情怀的东方人啊，地球移家能够一路带走吗？一家人就要齐齐整整嘛！
原著中当然给出了谜底。
“夜空中呈现了一个浩荡的彗星，那是月球。人类带不走月球，就在月球上也安拆了行星策动机，把它推离地球轨道，以免在地球加速时相碰。月球上行星策动机产生的浩荡彗尾使大海覆盖在一片蓝光之中，群星看不见了。月球挪动产生的引力潮汐使大海巨浪冲天，我们改乘飞机向南半球的家飞往。”
彩蛋
太阳系俯视平面图
但太阳系是银河系的一部门
所以太阳系其实是那么跑的！
中间阿谁金色的球就是我们的太阳
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全球物理
ID：huanqiuwuli
全球物理，以物理进修为主题，以传布物理文化为己任。专业于物理，努力于物理！以激发进修者进修物理的兴致为目标，分享物理的伶俐，学会用物理思维往根究问题，为各人展示一个有趣，丰富多彩的，神异的物理。