《流浪地球》中的“全球電力事故”是什么？
隨著電影《流浪地球》的火爆，電影幕后的大量資料、素材紛紛曝光。該電影制作團(tuán)隊(duì)為了讓這部科幻電影符合科幻常識，專門為電影制作了一部《流浪地球》電影編年史。令人驚訝的是，這部電影編年史包括了發(fā)生在電影時間（2075年）前一百年內(nèi)的大事件。
在《流浪地球》描述的龐大世界觀中，在電影時間（2075年）近50年之前（2026年）發(fā)生了一次嚴(yán)重的全球電力事故：2026年6月，第25太陽周期日冕拋射風(fēng)暴襲擊地球。超過G5等級的太陽風(fēng)暴摧毀了40%的民用輸變電線路以及通信設(shè)施，使50%以上的民用電子儀器被毀！這場重大災(zāi)難也正是引發(fā)人類啟動“流浪地球”項(xiàng)目的肇因。
因太陽風(fēng)暴引發(fā)的異常波動，是否真如電影中所說，會給地球上的電網(wǎng)帶來如此大的傷害呢？這究竟是科幻的臆想還是真實(shí)存在的威脅？真實(shí)世界中的電網(wǎng)，是否真的會面臨來自太陽的“滅頂之災(zāi)”？
為了滿足科幻迷們的求知欲，“閃亮播報(bào)”編輯結(jié)合電網(wǎng)技術(shù)知識，制作了科普微信，詳細(xì)解釋了太陽風(fēng)暴對地球電網(wǎng)的影響。
太陽風(fēng)暴對現(xiàn)實(shí)中的電網(wǎng)的確構(gòu)成威脅
所謂太陽風(fēng)暴，是太陽表面的高溫與氫氣粘合塵埃、氣體發(fā)生碰撞，在挨著太陽表層發(fā)生沖擊，從而產(chǎn)生巨大的能量，對地球造成影響，這就是太陽磁暴（太陽風(fēng)暴）。
這是一種非常常見的太陽活動現(xiàn)象，有大有小，輕微的太陽磁暴基本不會對人類的正常社會活動產(chǎn)生任何影響。但是稍強(qiáng)的太陽磁暴就有可能會對地球的通信信號、航空器等造成影響。嚴(yán)重的太陽磁暴還會對電力系統(tǒng)造成危害，由于太陽質(zhì)子與電子的碰撞融合會產(chǎn)生高電壓，瞬間產(chǎn)生的高壓電會使電網(wǎng)中斷。一旦電網(wǎng)癱瘓，會給人類社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
1989年3月13日，一次太陽風(fēng)暴引發(fā)了地球一系列的效應(yīng)，最終極大地傷害了加拿大魁北克地區(qū)的電網(wǎng)，導(dǎo)致該地區(qū)出現(xiàn)大范圍的斷電事故，受直接影響的居民人數(shù)達(dá)到600萬人，停電時長達(dá)到9個小時，造成了高達(dá)數(shù)千萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。這是一次非常著名的太陽風(fēng)暴引起的地球?yàn)?zāi)害。
太陽風(fēng)暴會引起地球磁場擾動，強(qiáng)的地磁場強(qiáng)擾動會在電網(wǎng)中引起強(qiáng)的地磁感應(yīng)電流（簡稱GIC），這些電流會傷害變壓器，故而電網(wǎng)也會受到影響，這就是太陽風(fēng)暴如何影響到地球電網(wǎng)的過程。
實(shí)際上，第23太陽周高峰期（《流浪地球》中的太陽風(fēng)暴爆發(fā)于第25太陽周期）的幾次大磁暴事件(包括我國電網(wǎng)在內(nèi))，對世界高緯、低緯電網(wǎng)都產(chǎn)生了很大影響；其中2003年10月30日的大磁暴，導(dǎo)致了瑞典馬爾默大停電、南非15臺大型變壓器損壞和我國電網(wǎng)的大量事件，向人類社會再次敲響了警鐘。2009年3月，美國科學(xué)家警告說，2012年遭遇的強(qiáng)烈太陽風(fēng)暴，破壞力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“卡特里娜”颶風(fēng)，包括歐洲、中國等國家都將受到嚴(yán)重影響。
電網(wǎng)該如何應(yīng)對太陽風(fēng)暴？
雖然我國所處中低緯度，但是隨著我國電力聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的提出，特高壓跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的逐步實(shí)施，我國已成為世界上電壓等級最高、交直流混聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模最大的國家。電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對GIC水平的影響更加明顯。因此，即使在相同地質(zhì)條件下發(fā)生全球性的磁暴災(zāi)害，我國電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)和潛在威脅比高緯度國家更值得引起關(guān)注。
當(dāng)然，人們也不必杞人憂天。雖然我國電網(wǎng)磁暴災(zāi)害研究起步較晚，但隨著我國電網(wǎng)的快速發(fā)展、規(guī)模不斷增大，近幾年發(fā)生的太陽風(fēng)暴影響電網(wǎng)事件引起了政府、有關(guān)學(xué)者和國家電網(wǎng)有限公司的高度重視。長久以來，為防患于未然，電力工程設(shè)計(jì)和工程建設(shè)單位，在長距離輸電系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和大容量變壓器的選型、招標(biāo)中，已經(jīng)開始充分分析、評估電網(wǎng)GIC的可能影響和提出設(shè)備耐受GIC水平的指標(biāo)，力爭以較小的代價(jià)防治電網(wǎng)GIC的影響。
此外，電力系統(tǒng)和空間天氣學(xué)科等交叉學(xué)科的基礎(chǔ)研究也在不斷擴(kuò)展，電網(wǎng)充分利用我國空間天氣監(jiān)測衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，建立空間天氣的預(yù)報(bào)預(yù)測平臺，構(gòu)建電網(wǎng)磁暴災(zāi)害的綜合防御體系，在空間高能高速粒子流造成地球電離層擾動之前，調(diào)整電力系統(tǒng)的潮流，降低電網(wǎng)的負(fù)荷水平，從而減小磁暴對電力系統(tǒng)的影響程度。
《流浪地球》中的“科”與“幻”
“流浪地球”計(jì)劃中借助木星的
“引力彈弓”效應(yīng)是什么？
木星體積大約是地球的1300倍，當(dāng)?shù)厍蚩拷拘菚r，會被其強(qiáng)大的引力吸引，從而加快行進(jìn)速度。在天體的互相影響中，最后地球會被木星像拋球一般拋出去，從而達(dá)到脫離太陽系所需速度。這就是“引力彈弓”效應(yīng)。
在人類的航天征程中，“引力彈弓”效應(yīng)的應(yīng)用已十分廣泛。前蘇聯(lián)在1959年發(fā)射的“月球3號”探測器就利用了“引力彈弓”效應(yīng)。首個進(jìn)入星際空間的人類探測器“旅行者1號”“帕克”太陽探測器等都利用過“引力彈弓”效應(yīng)。
導(dǎo)致行星發(fā)動機(jī)發(fā)生故障的洛希
極限是什么？
洛希極限是指天文學(xué)中一個特殊的距離，如果一個天體與另一個天體離得太近，以至于后者的潮汐力可以將前者撕碎，這個距離就被稱作洛希極限。這個距離極限值是由法國天文學(xué)家洛希首先計(jì)算出的，因此稱為洛希極限。
地球與木星之間的洛希極限是科學(xué)上可計(jì)算的，但讓地球靠近木星到如此近的程度，還只是幻想。正因?yàn)檫@個問題需要科學(xué)家精確的計(jì)算，也給了影視作品發(fā)揮的空間。
推動地球離開太陽系的重元素聚
變發(fā)動機(jī)是什么“黑科技”？
電影中，單個發(fā)動機(jī)通過重元素聚變能夠產(chǎn)生150萬億噸的推力。目前人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的聚變是氫彈，它利用氫同位素聚變釋放出能量，有巨大的威力。但氫彈的能量是爆炸式釋放，目前人類還不能實(shí)現(xiàn)可控核聚變，即讓聚變產(chǎn)生的能量平穩(wěn)輸出，一些相關(guān)裝置還處于實(shí)驗(yàn)階段。
電影中，行星發(fā)動機(jī)的燃料不是氫，而是石頭。這不是說把石頭燒成石灰，而是石頭中的重元素發(fā)生聚變，從而釋放出巨大能量，推動地球飛出太陽系。這當(dāng)然只是電影的想象。不過，所謂重元素聚變并非空想，在宇宙深處有不少恒星“巨無霸”，內(nèi)部就在進(jìn)行著重元素聚變。
作者:王遠(yuǎn)
