欲流浪地球，必先流浪月球？

本文来自微信公众号：中科院物理所（ID：cas-iop），作者：梁文杰，原文标题：《〈流浪地球2〉科学顾问带你“流浪月球” | 梁文杰》，题图来自：《流浪地球2》

一、欲流浪地球，必先流浪月球？

在电影《流浪地球2》中出现了推离月球的剧情，宇宙这么空旷，为什么不能带着月球走啊？八月十五可是我们文化传统重要的一个节日。你们去年的宣传画里月球还存在呢。郭帆导演，大刘老师？

流浪地球当然是一个艰（悲）险（催）的过程，抛开感情不说，带不带小弟走需要考虑的因素有几点：

第一点我们必须认识到生物圈非常脆弱，远比地球本身脆弱的多。据估算，当年导致恐龙大灭绝的原因是一颗小行星突破大气层撞在地球表面，地球安然无恙，但统治地球的霸主完全灭绝。这颗小行星的直径是10公里。

为了避免类似的风险，近来有能力的国家陆续开展了近地小行星观测任务，防患于未然。认真地说，地球要流浪，关键是避免几百米以上的陨石和小行星与我们的密切接触（当然还要避免《流浪地球》中出现的那种地球落入木星“怀抱”的危机）。

第二点我们流浪的路线必定要穿越火星、小行星带、木星、土星、天王星、海王星的轨道， 以及海王星外的太阳系柯伊伯小行星带，最后进入奥尔特原始星云。这是太阳系的形状决定的。天空中大到星系，小到恒星系，在形成阶段都因为内部物体的相互引力与运动形成一个圆盘形状。我们晚上观察金星、木星、土星、火星的运行，会发现他们与太阳都在大体一个天球轨道上，叫黄道。这是地球与所有行星都在一个轨道平面，围绕太阳旋转的证据。地球每穿越一个轨道就是一关。

太阳系八大行星处于一个平面，地球逃逸也离不开这个平面，图源：视觉中国

第三点是所有的行星小行星卫星之间都有相互吸引力，叫万有引力。当然我们人彼此之间也有万有引力，只不过力量太小，不足以影响我们彼此其他的“吸引力”或者“排斥力”。地球和月球之间的引力也非常大。地球对月球的吸引导致月亮不断绕地球旋转才不会掉下来，而月球对地球的吸引力在地面产生潮汐作用，潮汐每月一个循环，与月亮绕地球一圈的周期相同。在地月的这个稳定结构中，如果加入一个小行星，结果不可预知。

如果地球带着月球流浪，就有点像脚上拴个铁球赛跑。这个链子还非常长，38万公里。相比较而言，地球半径才六七千公里。这就相当于地球在穿越各个行星轨道的时候截面积增大3000倍。中间遇到什么天体都可能被地月引力共同捕获。这个天体只要达到一公里大小就足以对地球生物圈产生危害。这是带着月球流浪的最主要危险。

其次，同样麻烦的是，如果地球流浪要经过大行星，比如木星，甚至准备利用大行星的运动做引力弹弓，使得地球被更快地甩出太阳系。那么带着月亮就意味着更不可预知的三体问题结果：一种可能是月亮先被俘获然后带动地球后被俘获，即使不会像《流浪地球》中那样可能被木星撕裂，想逃离大行星的引力场也是非常困难的事情，何况轨道会很不稳定，不可解。

地球经过木星附近差点被木星撕裂，想象一下在这里面加个月球，图源《流浪地球》

再次，地月作为一体推离太阳系要付出的能量比单推地球出太阳系要多1/81，地球总发动机数一万台，也就是要多安装123台行星发动机。星际航行挫折很多，能省则省，更别提我们是在月球上建造10公里高的巨型机械。

按照剧情设定地球发动机一万台，若带上月球需要再增加建造123台，还是在遥远的月球，图源：《流浪地球2》

最后，地月是围绕着共同的质心运动，而这个质心与地心不重合，地球在太阳系的运动轨道并不是一个平滑的圆，而是沿着一个大圆轨道周围不断地振动。如果要求地球沿着一个平滑的轨道逃离太阳系，那么要求地球上的全部发动机要不断地变换功率来抗衡地月质心与地心不同产生的偏心。这确实有点像拖着铁链跑步，一定跑得像一个醉汉一样。

在工程上，这种具有巨大风险的因素一般要预先排除。当然我们地球与太阳系告别，把月亮留在地球轨道上做代表，也算我们对孕育我们的母星系做最后的致敬。

二、流浪月球计划合理吗？