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科學寶可夢 #25 皮卡丘:小智身旁的不定時炸彈

身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!國外玩家建立了這個 Scientific Pokedex 網站,來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

每個星期跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!

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超來電小倉鼠  #25 皮卡丘

皮卡丘之於寶可夢世界就像米老鼠之於迪士尼(乁~都是老鼠?),身為圖鑑上第一隻遇到的電氣系神奇寶貝,牠的內容可說是煥然一新,充滿各種對「電」特別敘述和幻想。例如:

幾隻皮卡丘湊在一起可以造成閃電風暴」(紅、藍、葉綠版)

靠牠的尾巴偵測四周,閃電有時候會打到尾巴」(銀、魂銀、X 版)

很聰明,會用電烤熟漿果讓它更好吃」(金、心金版)

看起來任何一個圖鑑中的敘述,都是真實世界的電、磁真的有可能辦到的事(註1)。在寶可夢世界中,皮卡丘能夠控制從微弱到強大的電力,但與我們的主人翁小智日常生活最相關的大概是這個敘述:

兩頰儲存電力,當睡覺的時候會充電,起來時昏昏沉沉有時候會有電力釋放」(註2)。

我沒記錯的話,皮卡丘似乎都是在小智的懷中(或附近)睡覺的,如果牠平時就電力超群,而且特別在這種時候無法控制電力釋放的話,小智有沒有可能有生命危險呢?

(圖/Giphy)

那這會不會是便秘的時候……。圖/Giphy

擁有儲存電力功能的物品,如皮卡丘的臉頰,被稱為電容器,在現在的電路系統中很常見。討論一個電容器的電容率大小,類似於討論彈簧的彈性係數會因為彈簧本身材質等條件而有不同,電容大小也會因電容器而異,跟材料、填充率、兩片電極之間遠近都有關。

電容(C)單位為法拉,1 法拉的電容器,在正常操作範圍內,每增加 1 伏特的電壓可以多儲存 1 庫侖的電荷。電容可由以下得知

C = q/V (q 為電極板上的電荷,單位為庫侖;V 為之間的電壓,單位為伏特)(註3)

要計算皮卡丘的電容,現在我們需要知道的是該以牠的哪個放電現象做為最強的基準?

在綠寶石版的圖鑑中有這麼一句話:「皮卡丘臉頰儲存的電力可以依程度放出來,差不多等於閃電的電力。」好~那我們就把閃電的強度當作基準吧!

在空氣中,一公尺內產生 100 萬伏特以上的電場時,就會開始產生電弧(electric arc),大氣中的連續釋放的強大電弧就是閃電(註4)

(圖/http://www.lightningsafety.noaa.gov/)

閃電伴隨導閃打下來的狀況。圖/NOAA

如果皮卡丘釋放的就是整串的電弧,所需時間跟閃電一樣僅 0.2 秒,一般的閃電電量為 15 庫倫,較強力的閃電甚至可以達到 350 庫倫(註5),而電壓介於 1000 萬到 1 億伏特,如果我們取最強的閃電數據,帶入上面的公式做計算。

假設皮卡丘的臉頰純存了最強大的閃電,他的電容將為 3.5 (10-6法拉

這其實算是相當合理的數字,一般常見或時常使用的電路中,電容大小通常都是在微法拉的範圍內,所以皮卡丘並沒有特別誇張。硬要比較的話,人體的電容為 400 微微(10-12)法拉

圖鑑中表示皮卡丘藉由睡覺來充電,在這樣的情況下能充電的來源只有一個——靜電,就像用氣球摩擦頭髮一樣,甚至閃電本身就是大氣中的靜電釋放。

靜電力的釋放,也就是皮卡丘的大部分絕招可以用一下公式得到

E = C V2/2(E 為能量,單位為焦耳)

如果要使出名副其實的閃電,能量將為 35,000,000,000 焦耳(350 億焦耳)。

(圖/ Bulbapedia)

圖/ Bulbapedia

雖然圖鑑上說大部分的皮卡丘可以控制自己的電流釋放,不過如果這電力屬實,那一隻皮卡丘就相當危險了,350 億焦耳的能量差不多等於 8.37 噸黃色炸藥,如果幾隻皮卡丘聚在一起別說閃電風暴了,大概森林都沒了。(註6)

想來每一個晚上小智抱著皮卡丘睡覺時,一定心裡在默默祈禱,希望他的好夥伴有一個好夢,要不然明天早上地上不是一具焦屍,就是一個巨大的彈坑……

(圖/http://www.aircraftsp.com)

我不能睡~圖/http://www.aircraftsp.com

編註:

  1. 和其他討論過的神奇寶貝相比,皮卡丘的圖鑑內容獨特性真的很高,22 個圖鑑版本中有 11 種不同的敘述。其他很有趣的還有紅寶石版「當皮卡丘遇上新東西時,先用電流電一下再說。如果你看到焦黑的漿果,表示有皮卡丘沒拿捏好電力」;白金、黑、白版「可以幫其他身體虛弱的皮卡丘充電」……等,但還是比較多聚焦在他們的臉頰上,如生氣會放電、如果有火花你要小心之類的,我還是很想知道為什麼要是紅色的?
  2. 這讓我很好奇,如果皮卡丘睡覺抽筋會怎樣?抽筋有時是身體內神經傳導電流稍微短路,使肌肉不正常收縮的現象,如果皮卡丘睡覺睡到抽筋,他們會不會開始亂放電一通?如果顏面麻痺呢?真好奇~
  3. 這裡 Scientific Pokemon 是用兩個導體間的自電容來做計算,但從觀察來看,皮卡丘的電容器就是牠的臉頰,這形狀應該是比較接近球形或圓盤。
  4. 閃電打下來前,會經由一個叫做 Step Leader 的導閃引導,整個過程可以想像成一個直徑 60 公尺的大圓球在大氣中不斷偵測有接地或耗能最少的傳導途徑,等確定位置之後閃電再循著路徑打下來,整過過程到命中地上(或是其他東西)在幾毫秒內就會完成。
  5. 若導線中載有 1 安培的穩定電流,在 1 秒內通過導線橫截面積的電量為 1 庫侖({\displaystyle 1C=1A\cdot s}),一般我們摩擦東西產生靜電的電量只有微庫倫尺度而已,所以皮卡丘應該要睡很~久才能達到文章中的程度。
  6. 如果這個能量能用在能源上不知道會如何?有興趣的人可以參考 PTT 的「要多少隻皮卡丘才能供應台灣所有電力?

參考資料:

  1. Scientific Pokemon
  2. National Weather Service Lightning Safety Home Page
  3. Wikipedia (電容庫倫閃電炸藥當量
  4. Pokemon Database

關於作者

Rock Sun

泛科學的實習編輯,目前就讀台大生物環境系統工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,除了環境外,也對太空科學和科普教育有很大的興趣。在吊車尾的物理數學影響下,多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。