《流浪地球》点燃木星的情节真的有“硬伤”吗?
说《流浪地球》点燃木星情节有“硬伤”的人,大都没有考虑动量定理,导致其结论有明显漏洞。速度是矢量,动能是标量,天体运动的计算,必须考虑动量。动量改变量等于力与作用时间之积,即
mΔv=∫Fdt,v, F均为矢量
那么我们必须考虑运动方向的变化,而且推力F的量级是十分重要的。爆炸与缓慢燃烧的最大区别就在于,释放相同的能量,爆炸的时间非常短,功率很大,产生的压差也很大。例如,一堆木柴的燃烧释放8.4*10^5J能量,200gTNT炸药的爆炸也释放8.4*10^5J能量,然而炸药爆炸能把1m外的兔子震晕。而且地球距离木星大气很近,木星大气被地球吸引,向地球方向凸起,地球处于冲击波的作用范围内,推力可能是足够的。
动能方程 1/2m(v2^2-v1^2)=E,E为爆炸推力对地球做的功。
很多人根据动能方程得知,v2和v1的大小差异不大,据此认为“地球推不走”,但是忽略了速度方向的改变。虽然运动速度的大小改变不大,但是运动方向被改变了一个小的角度,那么恰好使得地球运行轨道发生变化,避免坠入木星大气,这个可能性是存在的。
还需注意,木星以13km/s的速度绕太阳运动,根据引力弹弓的原理,地球和木星距离最近的时刻,木星的速度矢量方向与地木质心连线几乎重合,此时地球的速度矢量方向近似垂直于木星速度矢量。以木星为参考系,地球的引力弹弓加速过程已经进行了一半,在这一时刻略微改变地球运动方向,将显著影响剩余的引力弹弓加速过程,从而改变地球的运动轨迹。
此外,一般所谓逃逸速度是指从天体表面出发的物体,脱离该天体引力束缚的最小速度。流浪地球中,地球与木星质心的距离大于木星半径,所需“逃逸速度”小于59.5km/s。
众多睿智的键盘物理学家,只用一个动能方程就得到真理了?更深入地回答这个问题,还需补充天体力学和爆炸力学的知识。