格格党

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第八章 行星的交会（第3页）

3.“引力弹弓”

是怎么回事？

一个思想实验可以帮助理解这件事。

想象一下向火车头扔小铁球（危害公共安全行为，请勿实际操作）。

如果火车不动，球的速度是每秒100米，忽略掉空气阻力、火车可能被砸烂等能量损失和实验进行不下去的因素，按照能量守恒原理，球会反弹回来，弹回的速度应该也是每秒100米。

如果扔球的时候，火车正在以每秒100米的速度迎面开过来，那么当球反弹时，会发生什么呢？在火车驾驶室里面的司机看来，火车相对他来说仍然是静止的，而球正以每秒200米的速度向他飞来，球的速度提高了一倍！

同样按照能量守恒定律，球反弹回去后，相对于火车和火车司机，球离开的速度也是每秒200米。

这样，在地面上的围观群众看来，球反弹的速度就是火车相对于地面的速度（每秒100米），再加上球相对于火车的速度（每秒200米），也就是每秒300米。

这就相当于火车把自己每秒100米的速度双倍赠送给了小球。

于是，小球什么都不做，仅仅通过一次违法行为，就轻松获得了三倍的速度！

实际上，在碰撞的过程中，火车会损失一部分的动能，这部分动能转移到了小球身上。

因为火车的质量很大，损失的这一点能量很难察觉，却可以让小球的速度猛增。

木星的质量本来是地球的318倍，在燃烧岩石之后地球还会变得更轻。

在《流浪地球》中，地球就像一个小球撞向火车，通过碰瓷行为从巨大的木星那里偷一点能量来加速，而太阳就是地面的围观群众。

只不过，在引力的弹弓效应中，木星和地球并不是通过实物碰撞，而是通过引力的牵引来完成能量的转赠的。

也就是说，木星本来就在以很高的速度围绕着太阳运动，地球靠近的时候，会被它的引力带着一起跑，于是木星就把自己的速度传给了地球。

只要不被木星的引力捕获，地球离开木星的时候就会飞得比原来快得多，直到达到逃逸速度。

当然，地球还暂时不会去做碰瓷木星的实验，但是我们现在发射的航天器，很多都是按照《流浪地球》拟定的逃跑计划来操作的。

比如，“嫦娥一号”

探月卫星发射的时候，围着地球绕了三个椭圆的圈，才加速到地月转移轨道。

直到后来技术更加成熟，才不再绕圈，直奔月球而去。

人类迄今为止发射的飞行距离最远的星际探测器——旅行者1号，也使用了利用木星引力弹弓加速的飞行方式。

探测器发射时速度是每秒36公里，然后逐渐向木星靠近。

在抵达木星附近的时候，探测器的速度受太阳引力的拉扯越变越慢，降到了每秒16公里，然后一下子被木星的引力弹弓甩到了每秒38公里左右。

之后继续小幅度加速变轨，随着轨道越来越远离太阳，需要克服的太阳引力也越来越小，只需要再加速到每秒42公里左右，轻轻一跃，就能顺利地飞往太阳系外了。