網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策

0

12
0

文字

分享

0
12
0

科學寶可夢 #126、136 火伊布、鴨嘴火龍:燙也該有個限度

Rock Sun
・2017/03/06 ・2409字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

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!每個星期周末跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

裡面有一些傢伙不是以溫度為賣點的喔~(圖/PokéTips)

火力過旺的火山寶可夢 #126 鴨嘴火龍

火,是自古(?)以來怪獸、超人、幻想生物嶄露實力的最佳方式,也是最容易灌水的數據,為什麼呢?因為它具有單位和比較級,而且現實生活中我們對它並不陌生。

但是人的體溫37℃,水的沸點100℃,木材的燃點250℃······這些數據一字排開你就會發現:其實我們不過就是活在3位數出頭的溫度世界裡(註1)。但是,很多寶可夢卻很豪邁的超過了這個界限,而且超過的太過誇張,讓我懷疑寶可夢世界是不是有一張不一樣的元素表。

(圖/Pokémon Wiki – Wikia)

火力過旺的寶可夢首先是鴨嘴火龍,牠的特色是「出現在火山口附近,體溫將近2200℉(1200℃)(註2)」  (火紅、X、太陽)。

如果真的有一種生物命中註定就是要住在火山口的話,牠的體溫也不需要超過1200℃,這樣的話不只生命需要的反應無法進行,而且老實說,火山的熔岩溫度大多也沒有這麼高,更不用說是火山口周圍了。

岩漿的溫度取決於當地的岩石組成,例如流紋岩質岩漿(化學成分與花崗岩類似,溫度介於700~900℃)、安山岩質岩漿(造山帶普遍的火山岩,大屯火山即屬這一類,溫度介於950~1200℃)、玄武岩質岩漿(例如夏威夷的火山岩漿,溫度介於1000~1250℃)······,世界知名的聖海倫火山岩漿溫度也才不過800℃「而已」。

但是,我們的鴨嘴火龍體溫基本上已經比絕大部分的岩漿還要炙熱,就算牠撐得住,牠周遭的岩石也不見得撐得住。光是站在火山口上,鴨嘴火龍身邊的岩石可能就會逐漸熔化、熔化、再熔化,最後自己可能就會變成岩漿的一部份,消失在地表上······

或許在寶可夢的世界裡,鴨嘴火龍在火山口其實有什麼需求?例如說,鴨嘴火龍其實是吃流質的熔岩?還是說母的鴨嘴火龍喜歡看公的鴨嘴火龍爭相恐後的沉進地表,然後再爬出來?那這樣牠應該更接近地面系寶可夢吧。

聽說剛剛有隻鴨嘴火龍在這裡?(圖/Hawaiian Volcano Observatory – USGS)

凌駕神獸的高溫 #136 火伊布

再來是火伊布,這隻寶可夢的敘述是我看過有史以來最一致的,因為不管圖鑑敘述開頭是什麼,結尾一定是「牠的體溫可以達到3000℉(1650℃)」(註3)。但這傢伙又不住在火山附近,體溫怎麼這麼高呢?原來是火伊布呼吸的空氣會經過他的火焰袋(註4),不只是讓體溫升高,牠也會呼出這麼高溫的火焰。

火伊布的噴火威力可是媲美神獸級的!(圖/Pokémon Wiki – Wikia)

先說,這溫度是到目前為止看過寶可夢體溫最高的數字,甚至凌駕神獸火焰鳥(註5)。1650℃多威猛呢?別說是岩石了,連鋼鐵的熔點都只有1538℃而已,化學實驗中用來製造完全燃燒的本生燈也不過才1560℃左右。如果要說現實世界哪裡找的到1650℃這種溫度,最接近的就是太空梭重返大氣層時隔熱板的溫度。

某些圖鑑中的敘述甚至表示:火伊布的毛皮是拿來散熱用的,以免溫度太高。難不成火伊布的毛髮是接近高溫隔熱陶瓷的材料組成的?這類材料因為它們內部有相當多的空氣做為絕熱的介質,所以它們的密度很低,這或許可以解釋火伊布輕量級的體重,但到底哪一種生物會長這種材料在身上啊?

而且,上述這兩隻寶可夢的介紹中都看不到如此高的溫度對四周環境的危害。鴨嘴火龍算是有,但光是「引燃附近的花草樹木」實在是太輕描淡寫了,應該是地質災難等級的存在;火精靈只在意自己能不能散熱,但你有沒有想過你散發出來的熱要去哪裡啊?

如果訓練家叫出火伊布,那麼附近別說是著火了,可能訓練家自己都變成焦炭了,好歹那也是可以融化鋼鐵的溫度啊!

很萌沒錯~但你旁邊的草怎麼沒事?(圖/Pokémon Wiki – Wikia)

註解

  1. 許多空想、動漫世界的火焰技能動輒溫度破千甚至萬,但是太陽表面不過才6000℃而已,所以仔細想一想這當然是不可能的。但人類所能產生的最高溫度是5億度,雖然只不過持續一個瞬間,但這種強大的溫度確實能存在······至少不是在生物上。
  2. 其它的例如「身體一直散發橘光,能夠在火焰中藏的好好的」(紅、綠、葉綠);「身體的熱能散發出像太陽一般的光芒」(銀、魂銀、鑽石、珍珠);「在火焰中可以更靈活運動,並在岩漿中恢復」(水晶)······等,真不知道散發出太陽般的光是比喻,還是真的跟太陽一樣,要不然我們用肉眼看鴨嘴火龍只會看到一道白色強光,然後失明。
  3. 沒錯,每一個火伊布的圖鑑都有介紹牠的溫度,而且每個版本寫的都一樣,唯一不同的是前面的敘述,但不外乎就是要散熱、經過火焰袋之類的敘述。真不知道寶可夢博士是怎麼進行實驗的?
  4. 「火焰袋」是個裝滿火焰的袋子,還是裝了燃料的袋子呢?話說雞有砂囊,所以可能就是類似的機制吧?但是如果只裝火焰,燃料要從哪裡來?如果只裝燃料,又要怎麼點火?如果兩個都放在一起,不就燒光了?擁有這些器官的動物真神奇。
  5. 原本這篇文章也有打算討論火焰鳥,但是說實在的,這兩隻的圖鑑敘述完全勝過這隻神獸,圖鑑中唯一表現火焰鳥強大的敘述是「受傷時可以在岩漿中恢復」,但鴨嘴火龍不就也有一樣的敘述了嗎?虧你還是神獸!

參考資料:

  1. Pokemon Database
  2. How hot is lava?—Oregon St University
  3. 維基百科(岩漿溫度數量級元素熔點聖海倫火山流紋岩安山岩玄武岩太空梭隔熱措施

 

文章難易度
Rock Sun
62 篇文章 ・ 354 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。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。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者


0

4
0

文字

分享

0
4
0

如何從茫茫大海中,找到戰爭遺留的深水炸彈?——海底掃雷行動

Else Production
・2022/01/19 ・2597字 ・閱讀時間約 5 分鐘

對於年輕人來說,我相信「深水炸彈」一詞並不會陌生,因為這近乎是每一個狂歡派對裡的必需品。但對於埋藏在深海裡的炸彈,大家又有沒有想過我們如何找出來?

這些未爆炸的軍備,我們稱之為 Unexploded Ordnance(簡稱 UXO),有可能是水雷,有可能是深水炸彈,也有可能是導彈。它們多數是第一次或第二次世界大戰遺留下來的產品,受到多年來沉積(即水流在流速減慢時,所挾帶的砂石、塵土等沉淀堆積起來)的影響,令它們埋藏在海床以下的地方。跟據 Euronews 的估計,單單在波羅的海亦有超過 30 萬的 UXO 埋在那裡。

二戰期間,桑德蘭水上飛機掛載的深水炸彈,圖/維基百科

你也許會問,既然都已經埋藏了,何況我們仍然要處理他們?這是因為我們會在海底裡鋪設電欖、水管、天然氣輸送管等輸送系統,假如鑽探過程中不小心觸碰了它們已產生意外,或是在完成工程某一天突然爆炸而令輸電系統中斷,後果可真是不堪設想。因此,最理想的方法便是把他們全部找出來並繞道而行,或是安排專家把他們處理。

真正的大海撈針:用磁場把 UXO 吸出來!

要找到這些 UXO,最容易的方法便是使用金屬探測的方法,但由於普遍的金屬探測器的探測範圍是不超過 2 公尺的,我們很難把探測器貼近凹凸不平的水底前行(這大大增加了磨損探測器的風險),因此我們會選擇較間接的方法:磁強計(Magnetometer)。由於大部份的彈藥外層是用鐵形成的,而鐵是對磁非常敏感的,因此我們能夠在較遠的範圍便能察覺他們的存在。當在外勤工作,我們會以兩個磁強計為一組去作探測,令我們更準備知道其實際位置及大小。讓我們看看以下例子:

圖 1:磁強計的探測結果

在圖 1 裡,假設我們知道標記「1」是一個 UXO 的位置,上圖的平行線為磁強計由左至右的移動路線,下圖為磁場沿路的變化。我們可以看見,當若果沒有任何金屬物件存在的話,兩個磁強計量度的數是相近的,亦即是該環境本身的磁場。但在 UXO 的附近,我們可以看到明顯的變化。藍色線代表航行路線的左方磁強計的量度值,燈色線代表右方,由於磁場強度會隨著距離而減少,因此很明顯這一個 UXO 的位置更接近藍色線,亦即是航線的上方。

我們可以透過兩者的差距估計其位置及大小,但為了確保其真實性,我們亦會在附近再次航行,假如也有磁場變異,這便是一個不會移動的金屬物品(撇除了船、飄浮中的海洋垃圾等的可能性)。

排除法:用側掃聲納窺探看不見的海底!

正如上文提要,磁場變異所告訴我們的,只是金屬物品的位置,但它亦有可能不是炸彈,也有可能不是埋在海床下,因此我們也會使用其他科學方法去驗證。其中一個便是側掃聲納(Side Scan Sonar) ,透過聲波反射的原理,我們可以看到海床的影像。假如海床是乾淨的,聲波傳送及接收的時間是一樣的,因此我們可以看到連續的晝面。但假如有異物在水中間或海床上,聲波便會被折射而形成黑影。讓我們看看以下例子:

圖2: 側掃聲納 圖片,紅色箭咀範圍代表沒有反射的區域,綠色箭頭範圖代表船與海底的距離 (圖片來源:Grothues et al., 2017)

看看圖 2。燈色的部份是海床的晝面,中間白色的部份是船的航道,亦是側掃聲納的盲點,而黑色的部份則是有物件在海床上方而形成的聲波折射,讓我們能夠清楚看見它們的形狀。有時候我們亦會看到一些海洋垃圾,如車胎、單車等,而在上圖的左上方,我們相信是一些棄置的工業廢料。

當然你也可以爭論,在圖左上方的物件有機會不是死物,而是一種未知海洋生物,因此我們也會進行多次的側掃聲納,如果在同一位置並不能再看到它,那麼這是生物的機率便很高。假如在磁場異變的位置側掃聲納沒有探測到任何物件,這進一步證明其 UXO 的可能性。但假如有黑影在上方,我們也會透過黑影分析其大小是否吻合,並會憑經驗分析該物品會否存在金屬。

此外,在看側掃聲納,我們也很重視在磁場異變的位置附近有沒有刮痕,因為形成刮痕的原因多數是船上作業頻繁的地方,有機會是漁船拖網的地點,也有機會是大船拋錨起錨的地方,而這些動作均有機會接觸或移動了這些潛在的 UXO,產生危機。因此,這些地方都會是我們首要處理的地方。

筆者按:假如大家想看看其他用側掃聲納發現的東西,如沉船、飛機等,可以到這裡觀看

萬無一失:Mission Completed !

當然,在取得數據時,我們也要儘可能減低人為因素而形成的影響。舉個例子,我們要確保磁強計遠離測量船,以免船上的儀器影響了磁強計。因此,我們並不會把磁強計綁在船底,而是把它們用纜索綁在船尾數十米以外的地方拖行。

另外,我們也要確保測量船要以均速航行,以確保所有數據都是一致的。最後,我們也要確保船上的 GPS 系統準確無誤,否則所有有可能是 UXO 的位置都是錯誤的。

完成以上的工序後,我們便會製作磁梯度圖(Magnetic Gradient Map),把剩餘下來的磁場變置點用其強度及大小表示出來,正如圖 3,再交給拆彈專家們處理。他們便會跟據他們的專業知識,加上該海岸的戰爭歷史,對比當時有可能參戰的國家、使用的武器及其金屬含量以找出存在的炸彈來處理。

要知道這些 UXO,單單在 2015 年在世界各地亦奪去了超過 6000 人的性命,因此這個科學命題可真是不容忽視!

圖 3:磁梯度圖。左邊是潛在 UXO 的位置而右邊則是它們的磁場強度的改變。(圖片來源:Salem et al., 2005)

延伸閱讀:

參考資料:

  1. Salem, A., Hamada, T., Asahina, J. K., & Ushijima, K. (2005). Detection of unexploded ordnance (UXO) using marine magnetic gradiometer data. Exploration Geophysics, 36(1), 97–103.  
  2. Han, S., Rong, X., Bian, L., Zhong, M., & Zhang, L. (2019). The application of magnetometers and electromagnetic induction sensors in UXO detection. E3S Web of Conferences, 131, 01045.
  3. Image scans gallery. EdgeTech. (n.d.). Retrieved January 5, 2022, from https://www.edgetech.com/underwater-technology-gallery/ 
  4. Grothues, T. M., Newhall, A. E., Lynch, J. F., Vogel, K. S., & Gawarkiewicz, G. G. (2017). High-frequency side-scan sonar fish reconnaissance by autonomous underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 74(2), 240–255.

本文亦刊載於作者部落格 Else Production ,歡迎查閱及留言

 

Else Production
141 篇文章 ・ 21 位粉絲
馬朗生,見習地球物理工程師,英國材料與礦冶學會成員,主力擔任海上測量工作,包括海床勘探、泥土分析、聲波探測等。