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暗淡青天
逃逸时代
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而流浪地球上的行星发动机,则是通过重元素聚变、反向抛洒等离子束,而向地球施加一个恒定、持久的反作用力的过程。而这个反作用力是独立于引力和离心力的平衡之外的。
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17楼
2019-02-15 00:18
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我们知道,地球的质量是,近似于6*10^24 kg。而电影中的推力是150万亿吨,换算成力,则是近似于 1.5*10^19 牛顿。
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19楼
2019-02-15 00:19
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暗淡青天
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我们知道加速度A=F/M,F是推力,M是地球质量。由上可以得出,1万座行星发动机对地球的加速度为:
A=F/M=(1.5*10^19)/(6*10^24)=2.5*10^(-5) m/s^2
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20楼
2019-02-15 00:20
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也就是说这个加速度,是十万分之2.5 米/秒平方。这个加速度在日常生活中是几乎忽略不计的,以人的感知,非常非常小。但是这个加速度,能不能带领地球加速到光速千分之五,乃至带领人类到达4.2光年外的半人马座呢?我们继续计算:
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21楼
2019-02-15 00:20
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流浪地球中设定的加速时间是500年,也就是500*365*24*3600=1.57*10^10 s。我们知道速度=加速度x时间。那么经过500年,地球最终被加速到的速度是:(2.5*10^-5)*(1.57*10^10)=3.94*10^5 米/秒=394KM/S。
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22楼
2019-02-15 00:20
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这个速度相当于光速的千分之1.4,相比电影中提到的千分之五,有一些差距。而要在500年间加速到光速千分之五,至少需要4万座发动机才行。但是除了以上的计算外,我们知道,在电影中人类用50年左右建成了1万座行星发动机,而流浪地球的加速阶段是500年。因此合理推算,随着时间的进行和科技进步,人类完全有能力逐渐将行星发动机的数量提升到4万座的数量。
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23楼
2019-02-15 00:21
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质疑2:这么大的推力,地球地质结构是否会被压垮?地壳是否会在加速过程中被压变形了?
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25楼
2019-02-15 00:23
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很多人想当然的认为,光速的千分之五是一个很大的速度,这个速度下肯定地球也变形了、人类更是无法承受。但是我们知道,与“承受力”相关的,是加速度,而不是速度。根据牛顿第一定律,也就是惯性定律,物体以恒定速度运行,则在这个参考系当中,人是无感知的。在人的感知中,光速千分之五运行的地球,与静止状态没有区别,不存在“这么快速度人类无法承受”的问题。
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26楼
2019-02-15 00:23
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类似的,就像电影中的光速飞船,人体一样是没有任何异常的。只要人类和飞船、地球是相对静止的,而地球是近似于恒定速度运行的,人就毫无感知。而刚才我们算过,整个过程中,地球的加速度大概是万分之0.25m/s^2,这是一个非常非常小的加速度。所以人和地球是不会因为这个“速度”、“加速度”发生什么变化的。
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27楼
2019-02-15 00:23
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因此我们真正需要问的,不是这个速度下,地壳会不会变形。正确的问题应该是:单台150亿吨推力下,行星发动机下面的地面,能否能承受反作用力带来的压强?
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28楼
2019-02-15 00:24
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我们看到,小说和电影里的设定,行星发动机的尺寸是占地半径在30-100KM范围,占地约1000平方公里,高度超过1万米。单台行星发动机推力、以及由此产生的反作用力为单台150亿吨。
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29楼
2019-02-15 00:24
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我们做一个简单的计算,假设一座底面积1000平方公里,高度100米的石质山峰,其重量是多少?如果说一座100米高的石质山峰,其重量小于150亿吨,那么显然,同样的一台行星发动机的反作用力,当然也不会对地壳有什么明显的影响。
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30楼
2019-02-15 00:24
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那么根据计算,这样一座山峰,假设其平均密度为5g/cm3,山形为匀称的圆锥体。体积等于底面积x高度再除以3。那么很容易计算,这座山峰的重量等于:1000*0.1*1000*1000*1000/3*5=1.67*10^11吨,也就是167亿吨,大于150亿吨。
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31楼
2019-02-15 00:25
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因此,一座占地1000平方公里,高度100米(很低)的山峰,重量都达到了167亿吨,而这样的山峰在地球上原本就比比皆是。因此同样占地1000平方公里的行星发动机,150亿吨推力,显然是不会对地球表面产生任何显著的改变的。
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32楼
2019-02-15 00:25
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因此,这个质疑,也并不是一个科学上的“BUG”
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33楼
2019-02-15 00:25
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