當(dāng)一顆恒星度過(guò)它漫長(zhǎng)的青壯年期——主序星階段，步入老年期時(shí)，它將首先變?yōu)橐活w紅巨星。紅巨星是恒星燃燒到后期所經(jīng)歷的一個(gè)較短的不穩(wěn)定階段，根據(jù)恒星質(zhì)量的不同，歷時(shí)只有數(shù)百萬(wàn)年不等，這與恒星幾十億年甚至上百億年的穩(wěn)定期相比是非常短暫的。紅巨星時(shí)期的恒星表面溫度相對(duì)很低，但極為明亮，因?yàn)樗鼈兊捏w積非常巨大。在赫羅圖上，紅巨星是巨大的非主序星，光譜屬于K或M型

圖片來(lái)自唯尋的課件

恒星依靠其內(nèi)部的熱核聚變而熊熊燃燒著。核聚變的結(jié)果，是把每四個(gè)氫原子核結(jié)合成一個(gè)氦原子核，并釋放出大量的原子能，形成輻射壓。處于主星序階段的恒星，核聚變主要在它的中心（核心）部分發(fā)生，輻射壓與它自身收縮的引力相平衡，恒星內(nèi)部氫的燃燒消耗極快，中心形成氦核并且不斷增大

隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，氦核周?chē)臍湓絹?lái)越少 ，中心核產(chǎn)生的能量已經(jīng)不足以維持其輻射，于是平衡被打破，引力占了上風(fēng)，有著氦核和氫外殼的恒星在引力作用下收縮坍塌，使其密度、壓強(qiáng)和溫度都急劇升高，氫的燃燒向氦核周?chē)囊粋€(gè)殼層里推進(jìn)

這以后恒星演化的過(guò)程是：內(nèi)核收縮、外殼膨脹——燃燒殼層內(nèi)部的氦核向內(nèi)收縮并變熱，而其恒星外殼則向外膨脹并不斷變冷，表面溫度大大降低。這個(gè)過(guò)程僅僅持續(xù)數(shù)十萬(wàn)年，這顆恒星在迅速膨脹中變?yōu)榧t巨星。氦聚變最后的結(jié)局，是在中心形成一顆白矮星

太陽(yáng)在引力坍縮期內(nèi)會(huì)持續(xù)變大，體積會(huì)一直膨脹至現(xiàn)在太陽(yáng)的992萬(wàn)倍，其太陽(yáng)外表會(huì)直接到達(dá)地球軌道，吞沒(méi)地球與月球

圖注：卡西尼探測(cè)器所利用木星引力彈弓做加速示意圖

引力彈弓就是利用行星的重力場(chǎng)來(lái)給太空探測(cè)船加速，將它甩向下一個(gè)目標(biāo)，也就是把行星當(dāng)作“引力助推器”。

利用引力彈弓使我們能探測(cè)冥王星以內(nèi)的所有行星。在航天動(dòng)力學(xué)和宇宙空間動(dòng)力學(xué)中，所謂的引力助推（也被稱(chēng)為引力彈弓效應(yīng)或繞行星變軌）是利用行星或其他天體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和引力改變飛行器的軌道和速度，以此來(lái)節(jié)省燃料、時(shí)間和計(jì)劃成本。

引力助推既可用于加速飛行器，也能用于降低飛行器速度。

那為什么流浪地球計(jì)劃為什么一定要利用引力彈弓效應(yīng)呢？不用可以嗎？答案是不利用木星的引力加速，地球上的行星發(fā)動(dòng)機(jī)是無(wú)法把地球加速至第三宇宙速度的，無(wú)法達(dá)到第三宇宙速度就無(wú)法飛出太陽(yáng)系

圖注：彈力弓效應(yīng)示意圖，直線是木星軌跡，曲線是地球軌跡

當(dāng)?shù)厍蛞阅骋粋€(gè)角度接近木星的時(shí)候，引力彈弓效應(yīng)就開(kāi)始悄然發(fā)生了。這個(gè)過(guò)程其實(shí)可以被當(dāng)作一個(gè)彈性作用（elastic interaction）。流浪的地球逐漸進(jìn)入木心強(qiáng)大的引力場(chǎng)，獲得加速度之后再次被“甩”出去。為了便于理解，其實(shí)可以把它當(dāng)成動(dòng)量中的彈性“碰撞”，即能量和動(dòng)量都守恒的“碰撞”。在這種“碰撞”中，兩個(gè)物體的速度差會(huì)保持不變（這個(gè)在下圖中會(huì)有所證明）。所以說(shuō)如果一開(kāi)始在引力彈弓作用之前地球和木星相向而行，地球的速度是v1，木星的速度是v2，他們的速度差是v1+v2，那么在作用之后，地球和木星變成了通向而行，木星速度依然是v2，為了保持速度差不變，地球的速度會(huì)變成v1+v2+v2，所以說(shuō)地球的速度增加了2個(gè)v2，這是何等的高妙啊。（當(dāng)然，這個(gè)情況過(guò)于理想，只是為了方便大家理解而簡(jiǎn)化的，真實(shí)情況要復(fù)雜許多）

圖注：證明彈性碰撞中速度差保持不變的過(guò)程

圖注：地球的部分大氣層已被木星的引力吸走、

洛希極限是指當(dāng)行星與衛(wèi)星距離近到一定程度時(shí)，潮汐作用就會(huì)使天體本身解體分散。這個(gè)使衛(wèi)星解體的距離的極限值是由法國(guó)天文學(xué)家洛希首先求得的，因此稱(chēng)為洛希極限。當(dāng)天體和第二個(gè)天體的距離為洛希極限時(shí)，天體自身的重力和第二個(gè)天體造成的潮汐力相等。如果它們的距離少于洛希極限，天體就會(huì)傾向碎散，繼而成為第二個(gè)天體的環(huán)。它以首個(gè)計(jì)算這個(gè)極限的人愛(ài)德華·洛希的名字命名

計(jì)算表明，地球和木星的距離如果低于103萬(wàn)公里，那么大氣就會(huì)在潮汐力的作用下脫離地球；如果距離低于7.44萬(wàn)公里，那整個(gè)地球都會(huì)被撕碎。

潮汐力有多可怕，我們拿一個(gè)茶壺和茶杯舉例子：

我們?cè)诒陧敳康挂恍┧屗谥亓ψ饔孟孪蛑谆?。越靠近杯底，水滴?huì)越拉越長(zhǎng)，最后被拉扯到了撕裂的極限。這個(gè)極限就可以被認(rèn)為是這個(gè)茶杯對(duì)水滴的“洛希極限”

木星的引力場(chǎng)，實(shí)際上就是這樣一個(gè)“茶杯”。地球尺寸很大，當(dāng)它靠近木星時(shí)，離木星較近一側(cè)受到的引力，將比較遠(yuǎn)一側(cè)大得多，因此會(huì)像水滴一樣被逐漸撕裂

《流浪地球》電影中，地球已經(jīng)到達(dá)了地木“流體洛希極限”（地木距離103萬(wàn)公里）。在此處，液體和氣體不再能被地球引力束縛，而傾向于逃逸；而巖石還勉強(qiáng)能憑借自身的硬度堅(jiān)持一會(huì)兒

再靠近木星一點(diǎn)，地球?qū)⑦M(jìn)入地木“剛體洛希極限”（地木距離7.44萬(wàn)公里）。在此處，就連堅(jiān)硬的巖石都會(huì)被引力差撕碎，地球?qū)氐捉怏w

在土星引力場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)，最終成為了土星環(huán)的一部分

  核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)