这部电影的故事背景是这样的：太阳急速老化，逐渐膨胀成红巨星并吞噬太阳系内的一切，地球难逃一劫，为了文明的延续，人类决定带着地球一起大逃亡，并且为自己选了一个新的家园——比邻星（半人马座三星之一）。
说起半人马座，相信看过科幻小说《三体》的人都十分亲切，它不仅是距离太阳系最近的恒星系，也是《三体》小说中三体文明的诞生地。
在这本书中，三体文明想要逃离三个“太阳”移居太阳系，而在影片《流浪地球》中，地球面对着即将寿终正寝的太阳，想要移居“三体王国”。这么来看，太阳系和半人马座还真是“患难与共的好邻居”。
言归正传，为了带着地球飞向4.2万光年外的半人马座，人类制定了宏伟的计划：建立行星发动机——地球停转——利用木星加速——全力加速500年至光速的5‰并滑行1300年再减速700年——泊入新星系。影片中的故事主要集中在前3个阶段，并展现了宏伟的科学构想。
“大逃亡”靠水靠谱吗
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人类为了实现这场“逃离”，就要在有限的时间内加速到逃逸速度，而让地球这个重达59万亿亿吨的庞然大物加速，显然需要巨大的推力。根据目前可预见的科学发展水平，可控核聚变将是不二之选，而氢元素聚变应该是质能转换效率最高的元素，而且地球上那么多水，裂解成氢气也应该够用。
暂且不说氢用完了会导致地球没水且生命无法延续这一事实，其实地球上的水也没有大家想象得那么多，其质量仅为地球质量的百亿分之二，如果把地球上的水集中起来，根本就不够用。
那么地球什么多呢？没错，是石头。所以说影片中用石头制作重元素聚变燃料实属无奈之举，尽管质能转换效率相当低，也要比其他方式更合理一些。
但毕竟石头也是消耗品，在宇宙中航行要尽量利用轨道计算，借助天体的力量，于是就有了影片后面会涉及的借助木星的“引力弹弓”。
在影片中，人类在地球的赤道面安排了一堆转向发动机，以实现“地球停转”，至此，我们幻想了很久的地球停转事故，终于在电影里出现了。
地球停转将会带来很多问题，比如向阳面不再变化（永日永夜）、不再有四季、地磁场也可能不复存在，而其中影响最快、对人类杀伤力最大的就是突发的海啸。地球刚体部分实现了制动，而水作为流体无法马上一起制动，此时仍保持着切向速度，与地球刚体部分产生速度差，所以首先全球沿海地区都将迎来一波海啸，以赤道地区最为严酷。
然而，上述这些情况还并没有结束，在地球转动的时候，因为离心力的缘故，作为液态的海洋会朝向赤道附近聚集，所以一旦地球停止转动，海水将继续流往高纬度地区，带来下一波开往两级的海啸，并淹没大部分陆地。
在这部影片中也强调了这两波海啸的影响，因此人类的人口削减了大半，只能说为了地球和人类的未来，牺牲得非常壮烈。下面来说说影片中的“引力弹弓”是如何实现的。
为什么会是木星
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引力弹弓是航天领域普遍被大家熟知的物理现象，即小天体经过大天体引力弹弓作用后，与大天体的相对速度改变，比如“旅行者号”的加速、帕克太阳探测器的减速都是利用它来零消耗地改变速度方向和大小，送达目标轨道的。
众所周知，太阳系内质量最大的行星是木星，其质量是地球的380倍（排名第二的土星仅为地球的95倍，质量比越小越不适合做引力弹弓），而且木星距离地球最近。因此，木星是理所当然的一个选择。
经初步计算，当地球加速到远日点与木星接近同轨时（假设加速过程近日点与太阳距离变化不大），地球速度约为木星公转速度的0.58倍，二者方向相同，经过木星加速后，速度为木星公转速度的1.42倍，刚好达到太阳系逃逸速度，是逃离太阳系最快的方式，而此时对应近日点速度由0.71倍的逃逸速度加速到地球逃逸速度的0.91倍，这个过程将使逃逸时间节约约1/3，为人类“保命”作出了突出贡献。因此，木星是地球逃逸中转站的不二之选。
什么是“恰到好处”的距离
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引力弹弓虽好，但对于地球这种尺寸的天体，一不小心就容易带来灭顶之灾。
比如，影片中，地球掠过木星时，数千台行星发动机故障熄火了、大气被吸走、飞机纷纷坠落、地壳动荡、岩浆吞没了地下城，这样如果继续下去地球将撞向木星，人类和地球都会灰飞烟灭……而这一切都是因为地球与木星距离过近，超过了“洛希极限”的距离。
那么，什么是“洛希极限”呢？
“洛希极限”是天文学中一个特殊的距离。当两个天体距离近到一定程度时，天体前面与天体背面会感受到的引力有显著差距，我们把这种力的差别称之为潮汐力，而天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等时，对应的距离就是“洛希极限”。当距离进一步缩小时，潮汐作用就会使天体本身解体分散。
在影片中，地球就是眼看就要到达“地木刚体洛希极限点”。此时，大气层已不再被地球引力束缚，而倾向于被木星吸走，假如地球再继续靠近，就会被彻底撕碎。不过此时地球面向木星一面的人倒是有幸可以在地表感受“失重的快感”了。
所以，引力弹弓风险很高，太靠近木星不行，那样会被潮汐力撕碎；太远离木星也不行，那样无法借助引力弹弓变轨。
是要把木星“点燃”吗
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在地球即将被木星撕裂之际，为了逃离“洛希极限”，人类想到了一个极端的想法——“点燃木星”。在地面与太空的共同努力下，最终木星“吸盘区”被成功点燃，产生剧烈的冲击波，这股来自于木星的气体巨浪将地球从木星周围推走，避免了被木星引力撕碎的危险。
那么问题来了，“吸盘区”的氢真的会被点燃吗？
尽管木星上90%都是氢气，但是木星气体中几乎没有氧化剂，所以木星本身是很稳定的。点燃区主要集中在木星和地球之间的“气桥”，因为力的作用是相互的，木星“撕扯”地球大气的同时，木星表面大气也将受地球影响被吸引至“气桥”，这样燃烧剂与氧化剂就有机会充分掺混，从而实现燃烧。
那么问题又来了，爆炸的冲击波都会产生什么效果呢？
首先我们要知道，这个爆炸主要是由于氢的燃烧产生的，因此冲击波主要是高速运动的气体粒子，不会有类似流星这种固体的冲击。
影片中就是靠着这个冲击波成功将地球推离了“洛希极限”，可见这个冲击波要比我们目前见过的宇宙冲击波都要强悍得多。但是强悍也不全是好事，在地球丧失磁场的情况下，这样强大的冲击波将大量剥离地球上的剩余大气层。
大气层恢复
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经历了木星的拖拽之后，地球丧失了大量空气，导致当时地表飞机由于气压降低到无法飞行，这个故事情节可把电影院的观众都吓了一跳，所以地球后面又经历了一次大规模的冲击波剥离，那么是否说这颗地球以后大气层就所剩无几了？其实，地球大气层是一个相对稳定的变化过程，其厚度主要是由地球的万有引力和磁场来维持，万有引力吸附大气，磁场削弱太阳风等宇宙粒子对大气的剥离。
随着地球离开太阳系远离太阳，太阳风会大幅削弱。在这种情况下，首先地球可以继续保持现有的大气层，但是由于地球表面已变成冰冻星球，基本也无法为大气层增加大气，所以将在很长一段时间里维持目前的状态。
当然，影片《流浪地球》中蕴藏的科学奥秘还远不止文中提及的几个方面。它们与宏大的故事设定、突破天际的想象力和荡气回肠的叙事一起，成就了《流浪地球》的扎实口碑。
同时，涉及面这么广也就难免会存在一些在科学上不严谨的地方，这也是每个科幻电影都不可避免的问题，但这都是为了更好地呈现剧情，推动故事的发展而做出的让步，不代表它就不是一个好的科幻，也不会掩盖这部影片的光芒。
一个好的科幻，就是在满足人们文学上的阅读与观赏的同时，也将开启观众的想象力与求知欲，同时引发很多值得思考的问题，并为科学的发展提供指向性的建议，而这些，《流浪地球》都做到了。
因此，《流浪地球》的上映，可以说标志着中国硬科幻电影正式走上正轨。
文/焦毅 姜臻
编辑/张晓帆
监制/许斌
