Фильм Марсианин с точки зрения физики


Фильм «Марсианин», недавно вышедший на экраны, стал очень популярным. Однако многие зрители этого фильма задаются вопросом «Насколько правдоподобен Марс и события фильма с точки зрения науки?». В этом докладе мы выясним, что правдиво в этом фильме, с помощью законов физики. Рассмотрим основные факты, на которых строится сюжет фильма.

1.Марсианские бури

Атмосферные явления на Марсе изучаются давно. Известно, что марсианские бури происходят циклично в определенные времена года. В фильме ветер способен поднять в воздух большие камни, но в реальной жизни марсианский ветер не приносит таких разрушений, как показано, так как гравитация на Марсе меньше, чем на Земле на 62%, а атмосфера более разряженная. Докажем это с помощью законов физики.

Мы знаем, что сила тяготения вычисляется по формуле F=(G*m1*m2)/R^2 [1] ,где m1 – масса планеты, m2 – масса человека, R – радиус планеты. С другой стороны, сила тяготения F=P= mg, где g – ускорение свободного падения. Приравнивая эти величины, получим формулу для вычисления ускорения свободного падения.

Подставив в нее массы и радиусы Земли mз=5,972*10^24 кг, Rз=6400 км и Марса mм = 6,39 ∗ 10^23 кг и Rм= 3390 км , получим gз =9,8 м/с2 , gм = 3,7 м/с2 . Значит, человек весом 100 кг на Марсе весил бы 37 кг. Поэтому давление на поверхности Марса меньше, чем на Земле в 160 раз, плотностью атмосферы около 1 % плотности атмосферы Земли, значит, энергия ветра гораздо слабее и буря на Марсе не может перевернуть космический корабль.

2.Радиация на Марсе

На Марсе легко можно пострадать от радиации. У Земли есть сильное магнитное поле, а у Марса оно отсутствует. Поэтому герой фильма на протяжении долгого времени, проведенного на Марсе, получил бы большую дозу облучения.

Солнце испускает большое количество заряженных частиц (особенно во время магнитных бурь), из космоса также нашу планету бомбардируют потоки заряженных частиц.

Магнитное поле Земли отклоняет большую их часть из-за того, что по законам физики на заряженные частицы, летящие со скорость V в магнитном поле с индукцией В, действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно скорости: F=q[VB]. Она начинает влиять на движение частиц на расстоянии примерно 10 радиусов Земли и отклоняет их от поверхности нашей планеты.

Что же будет, если удару потоков заряженных частиц подвергнется планета, не имеющая магнитного поля? Здесь все будет драматичнее — частицы беспрепятственно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра, начнут бомбардировать верхние слои ее атмосферы, а часть достигнет поверхности планеты. Поэтому на Марсе человек получает дозу радиации, в 15 раз превышающую уровень, допустимый для сотрудника АЭС за год. В фильме об этом ничего не говорится, но защищаться от опасного излучения необходимо обязательно. События фильма происходят 2035 году и, возможно, в будущем люди научатся справляться с излучением.

3.Космический корабль Гермес

Неправдоподобным кажется момент, когда Гермес затормозил, спустив воздух с помощью взрыва. При этом должен выполняться закон сохранения импульса: (M+m)V=mv+Mu, где M и V=3,5км/с – масса и скорость Гермеса, m-масса воздуха, v –скорость воздуха, u- скорость Гермеса после взрыва воздуха.

Пусть скорость Гермеса надо уменьшить хотя бы в 2 раза: u=V/2. Тогда после простых преобразований получим, что v=V(M/(2m)+1). Проведем расчет. Пусть M=500т, m=1т, V=3500м/c. Тогда скорость воздуха в момент взрыва должна быть v=878500v/c — примерно в 250 раз больше скорости Гермеса. Это невозможно.

4.Взлет героя фильма с Марса

Так как взлетный аппарат космонавта был маленького размера, полет на нем был бы неудачным. С открытым взлетным модулем взлететь невозможно: аппарат, чтобы выйти на орбиту, должен достигнуть первой космической скорости V= 3,5 км/с. Если взлетный модуль открыт, через него движется поток воздуха с огромной скоростью. При такой скорости обшивка корабля даже из специального термостойкого покрытия сильно нагревается. Скорее всего, человека бы просто выбросило из корабля в начале полета, а внутри корабля все бы сгорело. Другими словами, чтобы взлететь с Марса, нужен стандартный космический корабль.

5. Управление полетом с помощью дырки в перчатке

Это невозможно! Вектор силы тяги всегда должен быть приложен к центр масс тела; любое смещение приводит к вращению. Это легко доказать с помощью законов механики. Мы знаем, что если сила F приложена не к центру тяжести тела, то возникает вращающий момент М=Fl (l – плечо силы). Если на тело действует такой момент силы, то по основному закону динамики вращательного движения тело с моментом инерции I будет вращаться с угловым ускорением. Продырявив перчатку, космонавт начал бы вращаться вокруг своей оси.

И все же «Марсианин» непременно заслуживает внимания, он убеждает, что все трудности преодолимы и заставляет мечтать о космосе.

Автор: Маликов В. Поставьте ему оценку: (Пока оценок нет)

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ