张朝阳硬核论证地球“流浪”原理：引力弹弓

张朝阳硬核论证地球“流浪”原理：引力弹弓

《流浪地球2》中,地球通过引力弹弓效应逃离太阳系的情节让观众叹为观止,但其实这并不是凭空想象,原来旅行者号是引力弹弓的最佳实例。1月27日,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳在直播物理课上也讲述了这部分的物理知识,并在微博发文称,早在1977年,旅行者号就利用了这个点。

直播课上,张朝阳深入浅出地向观众解析行星运动的物理规律,以及引力弹弓的物理本质。在现实中,引力弹弓是一种飞行器常见的加速原理,指的是当人类向宇宙空间发射飞行器时,利用行星的自身速度与重力场给飞行器加速,将它甩向下一个目标。在《流浪地球》系列电影中,木星正承担了“引力助推器”的这一作用。张朝阳硬核论证地球“流浪”原理。

张朝阳现场对这一知识点进行演算推导,他利用守恒定律来求解天体运行的动力学方程,证明了其运行轨道总是圆锥曲线的形式,而且分析了不同轨道的特点和几何性质。他利用一贯的物理直觉来处理物理问题,将可能的繁杂数学运算简化成日常熟悉的角动量守恒和能量守恒中来,更是通过敏锐的观察来找到了轨道方程的简洁表达。

同时,他也向观众展示了引力弹弓背后的物理,在高度抽象的数学推导中,为什么能用引力加速,什么情况可以加速,这些受到关心的问题得到解答。从复杂的问题背景进去,张朝阳得到了一个优美的关系:双曲线轨道对称轴与行星速度的夹角决定了引力弹弓实现加速过程还是减速过程。张朝阳硬核论证地球“流浪”原理。

事实上发射于1977年的旅行者1号和2号正是引力弹弓效应的受益者:原本计划中数十年的航行任务被加快到了十几年。张朝阳解释,太阳系最大的行星就是木星,而旅行者号利用木星进行加速,当木星与地球的相对位置转到某一点,发射旅行者号才能有引力弹弓的效果。张朝阳硬核论证地球“流浪”原理。