“太陽(yáng)打西邊出來(lái)”是廣為流傳的俗語(yǔ)，指的是不可能發(fā)生的事情發(fā)生了，那么，字面意思上的“日出西方”能夠?qū)崿F(xiàn)嗎?
讓地球“掉個(gè)頭”
在地球上觀察太陽(yáng)，我們只能看到太陽(yáng)從東邊升起，從西邊落下，這是由地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)決定的。由于地球圍繞自轉(zhuǎn)軸自西向東地自轉(zhuǎn)，地球上的生物也跟隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以我們看到的太陽(yáng)總是東升西落的。因此，想看到“太陽(yáng)打西邊出來(lái)”，只需要改變地球的自轉(zhuǎn)方向就行了。
改變地球自轉(zhuǎn)方向，科幻電影《流浪地球》中提供了一個(gè)方案：用發(fā)動(dòng)機(jī)反向驅(qū)動(dòng)地球。一堆建在赤道附近的發(fā)動(dòng)機(jī)朝著地球自轉(zhuǎn)方向的反方向使勁，是為了通過(guò)反作用力讓地球停止自轉(zhuǎn)，方便后續(xù)“駕駛”地球。根據(jù)電影設(shè)定，人們?cè)诔嗟栏浇才帕?000臺(tái)轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)，平攤下來(lái)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率要達(dá)到 2.3×10^18W ，整個(gè)“暫停地球”過(guò)程所需要的時(shí)間為42年。讓我們沿用這個(gè)設(shè)定，算一算用反作用力讓地球轉(zhuǎn)向所需要的時(shí)間和動(dòng)力。
根據(jù)角動(dòng)量守恒和動(dòng)能定理，可以算出讓地球反轉(zhuǎn)需要83.65年，共消耗1.21×10^31J能量，對(duì)應(yīng)的功率高達(dá)4.6×10^21W，按照電影中的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量和功率設(shè)定，讓地球轉(zhuǎn)向并不難。不過(guò)，如果考慮現(xiàn)實(shí)條件，這可就難了。一個(gè)原子彈釋放出來(lái)的能量差不多是4.2×10^15J，目前人類(lèi)曾經(jīng)引爆過(guò)的能量最強(qiáng)的氫彈“沙皇炸彈”釋放的能量約為2.1×10^17J，也就是說(shuō)，想讓地球轉(zhuǎn)向，需要相當(dāng)于100萬(wàn)億個(gè)“沙皇炸彈”同時(shí)爆炸產(chǎn)生的能量。
好消息是我們可能能獲得足夠多的核反應(yīng)燃料：氘在地球海水中的比重是0.003%，換算下來(lái)約有40萬(wàn)億噸的儲(chǔ)量;根據(jù)探測(cè)結(jié)果，月球上氦-3含量約有上百萬(wàn)噸，這些都能成為地球發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。不過(guò)，燃料夠用的前提是核聚變反應(yīng)的能量利用率能達(dá)到100%，可是，我們所制造的任何機(jī)械都有熱能的耗散，100%的能量利用率幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。再考慮人類(lèi)所能制造出的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率更是天方夜譚了，目前世界上最大的核裂變電站機(jī)組的功率也只能達(dá)到 8×10^9W ，與電影中所使用的2.3×10^18W功率的發(fā)動(dòng)機(jī)相比還差得很遠(yuǎn)。
碰撞讓金星轉(zhuǎn)向?
目前看來(lái)，通過(guò)人類(lèi)自身的科技力量讓地球轉(zhuǎn)向是不太可能實(shí)現(xiàn)了，不過(guò)不用太早灰心，在太陽(yáng)系中我們還有一個(gè)“榜樣”——金星，在金星上太陽(yáng)自古以來(lái)就是從西邊升起的，它是怎么做到的?
像我們已經(jīng)知道的那樣，金星上的太陽(yáng)之所以打西邊出來(lái)，是因?yàn)榻鹦堑淖赞D(zhuǎn)方向與地球截然相反。這是一件非常奇怪的事情，根據(jù)行星形成理論，太陽(yáng)系中的所有行星都起源于同一片原始星云，星云中的物質(zhì)在慣性作用下朝著相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由這些星云物質(zhì)形成的行星都應(yīng)該具有相同的運(yùn)動(dòng)方向，為什么金星如此與眾不同呢?
科學(xué)家對(duì)此有一些猜想，其中最源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的一個(gè)猜想就是碰撞說(shuō)。原始的太陽(yáng)系和我們今天看到的穩(wěn)定的太陽(yáng)系不同，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)系的能量更高，行星數(shù)量更多，軌道運(yùn)行也比較混亂，因此行星與行星間的碰撞次數(shù)很多，碰撞后果也更慘烈。行星級(jí)的碰撞會(huì)改變彼此的自轉(zhuǎn)軸傾角、角動(dòng)量甚至是自轉(zhuǎn)方向，從而改變行星的運(yùn)行軌道，科學(xué)家猜想，在太陽(yáng)系形成初期，有一顆原始衛(wèi)星撞擊過(guò)金星，最終導(dǎo)致金星的自轉(zhuǎn)方向發(fā)生了改變。
行星碰撞說(shuō)在太陽(yáng)系里有不少實(shí)例，另一個(gè)由碰撞改變了自轉(zhuǎn)的例子當(dāng)屬天王星。天王星的自轉(zhuǎn)軸傾角為97.77度，天王星在軌道上自轉(zhuǎn)的時(shí)候以?xún)蓸O指向太陽(yáng)，就像一個(gè)皮球在地上滾動(dòng)，與之相比，太陽(yáng)系其他行星就像陀螺一樣“站著”自轉(zhuǎn)。天王星之所以會(huì)“躺平”，正是行星碰撞的結(jié)果：在天王星剛形成的時(shí)候，其自轉(zhuǎn)軸和其他太陽(yáng)系大行星基本一致，但是很快就有一顆地球大小的原行星和天王星發(fā)生了碰撞，這次巨大的碰撞直接就將天王星撞歪了。行星撞擊不但讓天王星“躺下來(lái)”了，而且還創(chuàng)造了天王星大部分的衛(wèi)星：計(jì)算發(fā)現(xiàn)，27顆天王星衛(wèi)星中有18顆都是撞擊事件的產(chǎn)物。
有了天王星這個(gè)例子，科學(xué)家推測(cè)金星之所以轉(zhuǎn)向與衛(wèi)星撞擊有關(guān)也算有例可循了。不過(guò)，大多數(shù)情況下，行星間的撞擊都是將行星撞裂，很難恰好將行星撞歪且不會(huì)將它撞裂。為什么金星能在遭遇撞擊后保留完整的身體而僅僅是被撞歪了“臉”呢?這種事發(fā)生的可能性太低了。
向金星學(xué)習(xí)“掉頭”
科學(xué)家因此提出了金星轉(zhuǎn)向的另一種假說(shuō)：大氣熱潮汐假說(shuō)。一般而言，太陽(yáng)的引力會(huì)將行星拉長(zhǎng)，并最終對(duì)行星潮汐鎖定，就像地球?qū)υ铝磷龅哪菢?。金星擁有一層非常厚的大氣層，金星的大部分質(zhì)量集中在大氣層中。金星的大氣潮汐受太陽(yáng)輻射的影響，大部分的大氣質(zhì)量都會(huì)分布到較冷的區(qū)域，導(dǎo)致金星“頭重腳輕”。太陽(yáng)對(duì)于不同大氣區(qū)域的引力也會(huì)不同，從而形成一種扭轉(zhuǎn)力。多種作用力的綜合作用下，金星的角動(dòng)量會(huì)發(fā)生變化，最終改變金星的自轉(zhuǎn)速度。
而后，在地核、地幔之間的摩擦力和大氣潮汐力的共同作用下，漫長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)去，金星的自轉(zhuǎn)方向就發(fā)生了變化，開(kāi)始逆向自轉(zhuǎn)。如果內(nèi)部的核幔摩擦力導(dǎo)致金星的自轉(zhuǎn)軸傾角變得比較大的話，再加上大氣層的潮汐拖曳，就可能直接讓自轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)180°(南北極對(duì)調(diào))，最終表現(xiàn)出來(lái)的就是金星反轉(zhuǎn)。還有科學(xué)家認(rèn)為，就算金星核幔摩擦力和大氣潮汐力沒(méi)有大到足以讓金星倒個(gè)個(gè)兒，當(dāng)金星速度慢到暫停后，大氣潮汐力也能將它反向拉動(dòng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，就像前文所述用發(fā)動(dòng)機(jī)反向推動(dòng)地球那樣。根據(jù)這個(gè)假說(shuō)計(jì)算出的金星自轉(zhuǎn)周期和現(xiàn)實(shí)相符，足以解釋金星轉(zhuǎn)向的成因，因此目前越來(lái)越多的科學(xué)家都認(rèn)同了這個(gè)說(shuō)法。
想改變地球的自轉(zhuǎn)方向，我們也可以參考金星的做法——給地球“打氣”。最簡(jiǎn)單的做法莫過(guò)于通過(guò)燃燒化石燃料排放溫室氣體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果人類(lèi)把世界上所有剩余的化石燃料燒完，將釋放3.5萬(wàn)億噸的溫室氣體，與金星的二氧化碳含量有一拼。不過(guò)，為了達(dá)到這個(gè)目的，需要付出的代價(jià)可能非常慘重：化石燃料燃燒會(huì)釋放出許多污染物，二氧化碳增加所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)也會(huì)熱死許多地球生物。
在地球緩慢變向的過(guò)程中，我們也會(huì)遇到許多挑戰(zhàn)：當(dāng)?shù)厍虬l(fā)生反向時(shí)，地球上水的流動(dòng)方向會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，季風(fēng)的方向也是如此，原本的熱帶雨林將變成沙漠，原本的沙漠則會(huì)高溫多雨;與此同時(shí)，海洋的溫度也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，沿海地區(qū)的氣候?qū)?huì)更加溫暖，內(nèi)陸地區(qū)更加寒冷;磁場(chǎng)方向也可能發(fā)生改變，影響許多生物的生活……
僅僅為了讓太陽(yáng)從西邊出來(lái)，這些代價(jià)是否太大了一些?還是順其自然，讓地球自己選擇最合適的運(yùn)動(dòng)方式吧。
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