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氦氣球降落傘 FALLING WITH HELIUM

Q.如果我背著幾罐氦氣和一個巨大的未充氣的氣球從飛機上跳下來會怎麼樣?如果我在下墜的過程中給氣球充氦氣,那麼我需要從多高的高度跳下來,才能使氣球讓我減速到可以安全落地的速度呢?

——科林·羅韋


A.雖然這聽上去有點滑稽,不過這種方法還是……可行的。某種意義上。

從極高的高度跳下來是非常危險的。一個氣球也許能夠保證你摔不死,但派對上常用的那種氦氣球顯然不管用。

如果你的氣球夠大,甚至連氦氣都不用,氣球本身就能充當降落傘,讓你減速到非致命的速度。

毫無疑問,避免高速觸地是保證存活的關鍵所在。正如一篇醫學論文所說的那樣:

很顯然觸地速度,或者說下落的高度本身並不致命……但極大的速度變化率(比如你從10樓摔到底樓的水泥地上帶來的變化)可就是另一回事兒了。

……這個表述太囉嗦,還是古語來得簡潔:「害死你的不是下落過程,而是最後的突然停止。」

為了能產生降落傘那樣的效果,充滿空氣而不是氦氣的氣球的直徑需要有10~20米——這麼大的體積光靠便攜式的儲氣罐可是充不滿的。雖然一個馬力強勁的風扇可以用環境空氣把氣球充滿,但這樣你還不如直接用個降落傘呢。

氦氣

有了氦氣,事情就變得容易多了。

用不了幾個氦氣球就能把人「抬」起來。1982年,拉裡·沃爾特斯在庭院椅上綁上了許多氣象氣球,乘著他的「飛椅」升到了幾千米高的空中,並橫跨了整個洛杉磯。在飛過洛杉磯國際機場空域後,他用隨身攜帶的氣槍打爆了幾個氣球用以降落。

他剛一降落就被逮捕了,但當局苦於找不到罪名給他定罪。那時,美國聯邦航空管理局的安全監察員告訴《紐約時報》的記者:「我們知道他肯定違反了《聯邦航空法》中的某些條款,等我們弄清楚他到底違反了哪些條款,他自會受到處罰。」

一個相對較小的氦氣球(當然比降落傘要小)能夠使你的下落速度降到足夠低,但它和派對上用的氣球相比還是要大很多的。目前最大的可租用的民用氦氣箱的容積大約在7立方米左右,而你至少需要10個這樣的儲氣箱才能填滿能夠載著你飛起來的氣球。

你的動作必須得非常迅速。壓縮氦氣罐一般來說外表光滑,而且非常沉重,這意味著它的下落終端速度非常高。你只有幾分鐘的時間來把氣球充滿。(你可以用完一個扔一個……)

你沒法通過增加下落高度來爭取更多的時間。因為正如我們在牛排那一篇學到的,上層大氣層非常稀薄,任何從平流層以上掉下來的東西都會加速到極高的速度,直到它衝入下層大氣層之後,速度才會降下來。小到隕石1,大到菲利克斯·鮑姆加特納都是如此。

但如果你能很快把氣球充滿(比如把好幾個氣罐同時連到氣球上),那麼還是能降低下落速度的。但記得別用太多的氦氣,不然你就要像拉裡·沃爾特斯那樣無助地飄在5000米高空了。

在查資料寫這篇文章的時候,我的Mathematica2被那些和氣球有關的微分方程鎖住了好幾次,接下來我的IP還被Wolfram Alpha3給屏蔽了,因為它說我請求次數太多了。解除屏蔽的申請表要求我解釋我在搗鼓什麼才會產生這麼多次請求,而我是這麼寫的:「計算從飛機上跳下來時需要帶多少個氦氣罐才能充滿一個足夠大的氣球,使它能起到降落傘的作用,降低下落速度。」

對不住啦,Wolfram。

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1.當我在研究撞擊速度的時候,我在Straight Dope的信息板上看到一個關於可生還的最大下落高度的討論,一個發帖的人把從高空墜落比作被車撞,而一位法醫認為這個比較並不恰當,他是這麼回復的:「絕大多數被車撞的人都沒有被車從身上碾過,而是被撞到空中。被撞的人的小腿下段斷了,整個身體飛到了空中,通常會撞在引擎蓋上,後腦勺正敲中擋風玻璃,留下星狀裂痕,還可能在擋風玻璃上留下一些頭髮。然後那人飛過車頂。但此時他還是活著的,雖然腿斷了,頭因為撞到擋風玻璃而感到有些痛,但這並不致命。但當他們落到地上的時候他們就死了,死於頭部創傷。」結論:不要和法醫有過節,他們真的是相當恐怖。

2.譯註:數學軟件。

3.譯註:搜索引擎。