星际穿越提到了哪些星球,星际穿越中三颗星球表面是什么

首页 > 影视动漫 > 作者:YD1662024-03-26 16:49:16

《星际穿越》剧照:初登米勒星球,浅浅的海水

电影里着陆的第一个星球是米勒星球,相信看过刘慈欣的科幻小说《海水高山》的同学会非常激动的。千米级巨浪很好地诠释了“排山倒海”的气势。这么高的浪是怎么来的?一个比较自然的解释是来自黑洞的潮汐力。(引力在星球不同部分的差,减去星球本身的加速度产生的惯性力之后,会在星球靠近/远离黑洞的两端产生拉伸的作用,譬如地球的潮汐就主要来自月球的引力)

我按照非自转黑洞的情形做了一个估算,如果星球质量和地球相等,浪高是1km的话,星球只需要呆在离黑洞中心20个天文单位就行了,这个距离上,黑洞的潮汐力远不会达到把星球本身撕碎的水平。

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《星际穿越》剧照:如山的巨浪

不过影片中的浪来势之凶猛,形态之突兀,远不像一般的潮汐。在地球上,由于地形限制,潮汐有时候可以达到5米级的高度(例如钱塘江入海口的喇叭口造型),也许我们的主角们刚好降落在某个峡湾当中,迅速收缩的海底地形把平和的潮汐给“挤”成了电影中陡峭的造型。

这个解释怎么看都缺乏足够的说服力,而且在这个距离上,黑洞的潮汐力会对星球产生“潮汐锁定”——潮汐力会把星球本身拉长成椭球,对星球的自转产生力矩:

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这个力矩会把星球的自转角动量转化成公转角动量,我们看到的结果就是星球会远离黑洞一小点,但自转会几乎停下来。

但自转并非完全停止,即使是月亮,虽然总是一面朝向地球,但依然会有一些摆动,构成了月球天平动的一部分;类似的效应作用在我们的星球米勒上,带来的就是周期大约1小时的(来自基普·索恩在新书里的估算)滔天巨浪。另外,即使是地球本身也会在月球潮汐力的作用下发生形变,我们称为固体潮,最大形变幅度可以达到几十厘米。这点形变在米勒星球上会被放大很多倍:大规模的地壳运动意味着强烈的海底地震,随之而来的就是更加可怕的海啸。在地球上都能达到10米级高度的海啸放到地壳运动更加剧烈、又有黑洞强大潮汐力协助的米勒星球上,“海水高山”也不再只是导演的想象了。

6、米勒星球上的时间膨胀

另一个有趣的事实是米勒星球上的时间膨胀:1小时=7年。对于无自转黑洞(史瓦西黑洞)来说,想让时间减慢六万倍,行星的轨道半径只比黑洞视界半径大一百亿分之一:行星本身的直径就已经比这个它到黑洞视界的距离大了。另外一个更严重的问题是,对于无自转黑洞,最小的稳定轨道半径是黑洞视界半径的三倍,在这个距离上,时间只会比平时慢20%而已。

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《星际穿越》留守母船的罗米利教授,库珀和艾米利亚从米勒星球回到母船时,时间已过27年

难道库珀看着孩子变得比自己还老的关键情节就一定不能成立吗?只要黑洞还在转,就没有解决不了的问题。索恩在新书里提到,如果我们的黑洞高速旋转(克尔黑洞),快到只比理论限制的最大值慢一千亿分之一的话,米勒星球就能既保证六万倍的时间膨胀,又维持在稳定轨道上了。只是这样一来黑洞的视觉图像会有很大的不对称性,为了不让观众犯糊涂,影片中的是基于60%的最大自转速率绘制的。

7、库珀如何驾驶母船逃离黑洞,去到第三个星球?

利用引力弹弓效应,使母船获得更多动能。

影片高潮阶段,库珀帮助艾米利亚(安妮·海瑟薇饰)逃离黑洞也很值得一说。经过坑爹的曼恩博士(马特·达蒙饰)一折腾,母船Endurance早已没有足以回到地球的燃料,甚至单靠自身动力也没法到达第三颗星球。

库珀决定手动操作飞船Endurance环绕黑洞旋转,进行一次gravitational slingshot:借助引力弹弓效应,让飞船Endurance获得更高的速度飞到第三颗星球。“引力弹弓效应”有点类似大车撞小车,如果小车比大车轻很多的话,大车只会损失一点点速度,而小车会以大车速度的差不多两倍飞出去。这里引力就起到了“撞击”的作用:把黑洞动量的一小部分给Endurance,让它获得更多的动能。

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