米勒星球上的巨浪是怎麼來的?《星際效應》幕後的科學與想像

2015-06-10 16:47

? 人氣

然而,如果它相對於遙遠恆星並不自旋,則相對於旋動空間,它就是以每秒十圈的速率在轉動,結果它就會被離心力扯碎。相對論能做的事還真是玄妙。

[啟動LINE推播] 每日重大新聞通知

「米勒的星球」上的巨浪

00
圖17.5
一堵超大巨浪往「漫遊者號」當頭襲來。(擷自《星際效應》畫面,華納兄弟娛樂公司提供)

哪種原因有可能激起那兩堵一.二公里高的滔天巨浪,來勢洶洶地往停泊在米勒星球表面上的「漫遊者號」撲來(圖17.5)?

我找了好一陣子,用物理定律做了種種不同計算,結果發現兩種可能的解答可以納入我對這部電影的科學詮釋。

這兩種解答都必須讓這顆行星不完全固定朝向「巨人」。它必須相對於「巨人」從事往返的小幅搖擺,從圖17.6 左圖的方位擺盪到右圖的方位,然後又擺盪回左圖方位,並以此類推。這種搖擺是一個自然現象,只要檢視「巨人」的潮汐重力就可以看出這一點了。

00
圖17.6
「米勒的星球」的搖擺現象,肇因於「巨人」的潮汐重力:它的「拉伸式」拉伸線(紅色)和「擠壓式」拉伸線(藍色)。

我將拉伸線造成的潮汐重力(第四章)描繪如圖17.6 所示。不論這個星球朝哪個方向傾斜(如圖17.6 的左半部或右半部),黑洞的藍色擠壓式拉伸線,都將它的兩側向內推擠,這就帶動星球轉回它偏愛的方位,也就是兩端隆起部位分別最靠近和最遠離「巨人」的方位(圖17.3)。

同理,紅色拉伸式拉伸線則拉動星球的底部朝「巨人」隆起,並推動它的頂部朝遠離「巨人」的方向凸出。這也會帶動星球轉回它偏愛的方位。

如果擺盪的傾斜幅度較小,沒有達到粉碎行星地函的程度,則星球最後就會表現一種簡單的往返搖擺動作。

接著,我計算這種搖擺的周期,亦即星球要花多久才會從左擺到右,然後又擺盪回去。

結果我算出一個令人開心的解答:約一個小時,正好和每一波巨浪相隔時間的觀測值相同─這是克里斯決定的時間值,而且他事前不知道我的科學詮釋。

依照我的科學詮釋,巨浪的第一種解釋是,米勒的星球受了「巨人」的潮汐重力影響開始搖擺,導致星球的海洋沖激(sloshing)而引發巨浪。

另一種雷同的沖激作用發生在地球上,我們稱為「湧潮」(tidalbore),出現在近乎平直的入海河川。當海洋潮汐漲起,就可能湧現一堵水牆,順著河道向上沖流;通常這只是一堵低矮的小水牆,但在非常偶然的情況下,也可能變得相當可觀。

請參見圖17.7上半部 實例:中國杭州錢塘江潮,攝於二○一○年八月。儘管這已經非常壯觀了,但和米勒的星球上高達1.2 公里的浪濤比起來,這股湧潮顯得非常渺小。但月球驅動這股湧潮的潮汐重力也很渺小─真的很小─完全無法和「巨人」的浩瀚潮汐重力相比!

我的第二項解釋是海嘯。

米勒的星球搖擺晃動時,「巨人」的潮汐力並不會粉碎它的地殼,卻仍會以不同方式讓地殼變形,每小時一次,而這些變形作用很容易就會掀起極猛烈的地震(這裡不是地球,也許應該稱為「米勒震」才對)。

這種「米勒震」會在星球的洋面掀起海嘯,而且規模浩大遠勝地球上任何海嘯,例如二○一一年三月十一日席捲日本宮古市的大海嘯。

圖17.8 錢塘江湧潮
圖17.7上 錢塘江湧潮
圖17.7 宮古市海嘯
圖17.7下 宮古市海嘯,

本文經授權轉載自漫遊者文化《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像

關鍵字:
風傳媒歡迎各界分享發聲,來稿請寄至 opinion@storm.mg

本週最多人贊助文章