很多人都看过 《流浪地球》 这部科幻作品,这部作品中描述了一种叫作“行星发动机”的设备,大量的行星发动机向外喷射物质就推动着地球离开了原本的轨道,踏上了流浪的道路。
在现实世界中,我们还没有能力制造这个行星引擎,所以我们能用类似的东西推地球吗? 要说现实世界中喷射物质最厉害的东西,那无疑是火箭,但是如果向一个方向发射大量的火箭,能推过地球吗? 地球是绕太阳运行的行星,有着稳定的轨道。 而且,地球围绕太阳稳定旋转的是地球和太阳之间的引力的作用、地球自转产生的离心力、公转的惯性力。
地球的运动是诸多力量平衡的结果,想要打破这种平衡,就必须要有一个强大的外力,让大量火箭向同一个方向发射,能够产生足以推动地球的强大外力吗?
这是个复杂的问题。 因为如果这些火箭像平时一样放在地球表面的发射架上,无论有多少火箭都无法移动地球。 为什么呢? 火箭因向下喷射物质而产生的反作用力上升,但喷射出的物质受到地球重力的束缚,留在地球上。 既然这些物质没有离开地球,它们无论产生多少力,都是地球系统的内力,丝毫不影响地球的运动状态。
想要让火箭产生的推力推动地球,就必须要建造很高的发射平台,将火箭发射的位置搬到大气层上面去,这样产生的外力才有可能推动地球,前提还是不考虑喷射物质重新被地球引力捕获的因素。这就是为什么科幻作品中所描述的行星发动机都高耸入云的原因了。
好了,现在有一个高耸入云的发射平台。 移动地球,需要准备多少火箭? 这个需要计算。 先给我一亿张。 要改变地球的运动轨迹,需要对地球施加另一个方向的加速度。 加速度是作用力除以质量。 这里作用力是指火箭的推力,质量是地球的质量。 以土星5号超大型运载火箭为例。 因为起飞推力达到3400吨。
一枚火箭的推力为3400吨,1亿枚火箭的推力就是3400乘以100000000,即340000000000吨。
这个数字看起来相当大,但很遗憾分母比那个大得多。 因为地球的质量达到了60万亿吨。 说到这里,人们会问,你怎么知道地球的质量是60万亿亿吨? 人在地球上受到的重力和人与地球之间的万有引力一样,所以只要知道自己有多重,代入万有引力公式和物体受到的重力公式,就可以求出5.965*1024kg这个数字。 这个数字是地球的质量,约60万亿亿吨。 使用这个公式的时候,请不要忘记感谢三个人。 第一位是测量地球半径的古埃及先贤,第二位是发现万有引力的牛顿,第三位是测量万有引力常数的卡文迪许。 解决了最后一道难题的卡文迪许也被称为“测量地球质量的人”。
还是回到火箭推动地球的问题上来,在知道了地球的质量以后,其实这个问题已经不能称之为问题了,因为你会发现即便是1亿枚火箭的推力,对于地球而言也几乎没有任何影响。
实际上不止一亿张,十亿张,甚至一百亿张,都改变不了地球的轨道,推地球是不可能的,至少以现阶段人类科技水平是不可能的。 其实,即使我们真的有能力移动地球,那样做也是非常危险的。
如果不能稳定控制地球前进的方向,贸然将地球推离原本的轨道是一件十分危险的事情。
地球的运动轨迹是多种力量共同作用的结果,破坏了原有的平衡,轻则发生地月碰撞事故,重则直接被太阳的重力吞没,即使是地月碰撞,也会给地球生态带来毁灭性的打击。 所以,让地球流浪,对我们来说可能只是一个美好的梦想。 几十亿年后,太阳进入了生命的末期。 如果人类文明健在,我们的后代可能要放弃地球这个家,用光速十分之一的宇宙飞船展开漫长的星际迁徙之旅,去几十光年外寻找新的宜居行星。 已经埋在地球土壤下的我们将和地球一起进入太阳的怀抱。