0

0
0

文字

分享

0
0
0

金星自轉速度變慢

臺北天文館_96
・2012/02/19 ・1225字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

根據歐洲太空總署(ESA)金星特快車號(Venus Express)太空船的紅外探測資料,科學家發現金星表面地形特徵並沒有出現在預期應該在的位置,因此懷疑金星自轉速度似乎比之前測量的還慢了一些。

金星特快車是環繞金星運轉的探測器,它的 VIRTIS儀器使用紅外波段進行觀測,因此可穿透金星大氣中濃厚的雲層,看到金星地表的地形特徵。從VIRTIS資料,科學家發現金星地形特徵的位置,與利用美國航太總署(NASA)麥哲倫號(Magellan)探測器在1990年代早期測量的金星自轉速度所計算的預期位置,約相差了20公里左右。右圖上為麥哲倫號的影像,下為金星特快車的影像。

這些觀測資料,將有助於科學家判定金星究竟是液態還是固態核心,並進而瞭解金星的形成和演化狀況。因為如果金星核心為固態,則其質量或許會集中於核心;如此一來,金星自轉受到外力的影響比較小,換言之,自轉速度變動不大。此外,正確測量金星自轉速度,對規劃未來金星登陸任務也相當重要。

影響金星自轉速度的外力中,最重要的莫過於其濃厚的大氣層。金星表面大氣壓力為地球表面的90倍,並擁有高速天氣系統。一般相信金星地表和如此濃厚的大氣層之間的摩擦力,是改變金星自轉速度的原因。

地球其實也有類似的效應,來自大氣的風和海洋的潮汐,會逐漸改變地球自轉速度。其中在一年期間,不同季節的風場型態和氣溫都會隨著季節改變,光這種效應,就已足以使地球真正的「一天」的長度(稱為恆星日)產生約1毫秒(millisecond)的差異(1毫秒=百萬分之一秒)。

受到金星濃厚、支離破碎又有毒的大氣阻擋,科學家一直到1980和1990年代,透過前蘇聯的金星(Venera)15與16號、和NASA的麥哲倫號繞行金星過程中,以雷達(radar)來測繪金星表面,人們才得以首度窺見金星神秘的表面景觀。此外,在麥哲倫號4年的任務期間,能慢慢觀察探測器下方的地形特徵隨金星自轉的位置改變情形,科學家由此估算出金星真正的一天長度(恆星日)為243.0185地球日。然而16年後的金星特快車號所測出的金星恆星日,比麥哲倫號的結果平均長6.5分鐘;科學家以地球表面的雷達設備長期觀察金星的結果,也與金星特快號相同。

DLR德國航太中心 (German Aerospace Centre)行星科學家Nils Müller表示:剛開始發現麥哲倫號和金星特快車號兩者測繪的金星地表地圖不一致時,他們一度懷疑是自己計算錯誤,因為麥哲倫號的觀測資料是相當正確的;但在一再確認、不斷檢查每個想得到的誤差可能性下,他們終於瞭解他們的計算並沒有錯,並開始尋找可能造成金星日長度短期紊亂變動的因素,但最後結論認為在長時間尺度下,這些段其紊亂變動因素到最後都會被平均掉,所以不太可能是短期因素造成的。

另一方面,其他近來的大氣模型模擬結果顯示金星可能有時間尺度長達數十年的天氣循環(weather cycle)現象,可能導致金星自轉週期的長期變化。此外,當金星和地球比較接近時,兩者間的角動量(angular momentum)交換也可能是導致金星自轉變慢的可能因素之一。

資料來源:Could Venus be shifting gear?[2012.02.10]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

文章難易度
臺北天文館_96
482 篇文章 ・ 27 位粉絲
臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!

0

6
1

文字

分享

0
6
1
18世紀的金星變形秀:行星凌日與黑滴效應
全國大學天文社聯盟
・2022/06/28 ・3216字 ・閱讀時間約 6 分鐘

1761 年 6 月 6 日,歐洲的天文學家們乘船抵達世界各地的天文台,爭相用最先進的儀器紀錄一個罕見的天文現象──金星凌日, 因為此天文現象可以幫助人們精確測算地球與太陽的距離。在英法七年戰爭的氛圍下,兩國的天文學家尤其較勁,都想要第一個量出日地距離,為天文學史畫下濃墨重彩的一筆。然而當大家拭目以待地望向剛與太陽重疊的金星時,卻都露出了驚訝的表情──金星變形了!

說到金星凌日,大家最有印象的或許是 2012 年的一次金星凌日,從天文學家到各個職業的人們都拿著減光濾鏡共襄盛舉,畢竟下一次的金星凌日要到 2117 年才會再發生。然而在過去,金星凌日並不只是歡樂的娛樂事件,也是非常嚴肅的科學事件。

在十八世紀時,多數天文學家都接受哥白尼的日心說,而克卜勒提出的行星運動三大定律,則可以推導出各行星軌道半徑與地球軌道半徑之間的相對長度,然而最大的問題是當時的人們並不知道地球軌道半徑(地球到太陽的平均距離)的絕對長度。為了解決這個問題,英國天文學家愛德蒙.哈雷於 1716 年提出了使用金星凌日來測量日地距離的方法。如圖一所示,金星凌日的軌跡長短與在地球上的何處觀測有關,在軌跡較長處金星凌日的時間較長,反之則較短,這是因為在地球上不同處觀測金星的視角不同造成的。

假設我們在地球上的 A 與 B 兩處量測金星凌日的時間,我們可以量出兩地觀測金星時的視角差,在知道 A 與 B 間距的前提下,我們可以用視差法量出地球到金星在金星凌日發生時的距離(見圖二)。最後根據克卜勒第三行星運動定律─行星公轉太陽週期平方與行星到太陽的平均距離立方成反比─可以得出金星到太陽的距離約為地球到太陽距離的 0.7 倍,我們也可以得知地球與金星在金星凌日時的距離是地球到太陽距離的0.3倍,由此可以推導出太陽與地球的距離。



圖一(左):金星凌日軌跡。圖二(右):視差法算金星與地球距離。

此方法在當時極大鼓舞了天文學家的士氣,大家都摩拳擦掌的為 1761 年的金星凌日作出準備,共一百多名天文學家乘船至世界各地以測量不同地方金星凌日的時長,其中較為著名的有英國派出的庫克船長於大溪地觀測金星凌日,以及荷蘭則派出的 Johan Maurits Moh 到歷史課本中提過的荷蘭東印度公司巴達維雅總部進行觀測(圖三)。

然而正當金星與太陽重疊時,大家卻不知道何時該按下碼表記錄金星凌日開始的時間,因為金星變形了。圖四是最早關於金星變形的紀錄,在金星靠近太陽的邊緣時金星的旁邊會出現黑色的陰影與太陽邊緣相連接,而這樣的陰影狀似水滴,因此這個現象也被稱作「黑滴現象」

圖三(左):巴達維雅總部,Johan Maurits Mohr 的私人天文台。
圖四(右):於1761年被Torbern Bergman 記錄之黑滴現象。

當時的天文學家們為黑滴現象提出了各種不同的解釋,有些天文學家認為黑色的陰影是金星大氣對太陽光的散射與折射造成的錯覺,也有人認為這是地球大氣擾動造成的現象,還有人認為是太陽光通過金星時繞射所造成的陰影。

前面兩種解釋在 1999 年 NASA 的 TRACE 太空望遠鏡對水星凌日的觀測後被否定,因為太空中沒有地球大氣干擾,水星上則沒有大氣可以散射或折射太陽的光線,而觀測的照片中卻仍出現黑滴效應(圖五)。光的繞射所能造成的影響則不足以產生黑滴現象(繞射影響在約 10^{-9} 角秒,可忽略[1])。

圖五:1999年水星凌日,攝於 NASA’s Transition Region and Explorer (TRACE) 太空船(Schneider, Pasachoff, and Golub/LMSAL and SAO/NASA)

關於黑滴現象的成因一直到 2004 年才得到令人信服的解釋,天文學家 Glenn Schneider 認為黑滴現象是由望遠鏡的點擴散函數(Point Spread Function, PSF)以及太陽的周邊減光造成的 [2]

為了簡單瞭解他所提出的概念,大家可以將大拇指與食指放在一光源之前漸漸靠近(直視強光源會傷害眼睛,請注意光源強度不可以太強),在兩指快要靠在一起時,可以看見兩指中間突然浮現出一段陰暗的橋將兩指相連(如圖六)。

這是因為非點光源會在兩指的邊緣製造出模糊的陰影,而人眼對模糊的陰影並不敏感,因此直到兩指特別靠近時,兩指的陰影重疊導致陰影變明顯才看得出來。圖七與圖八中的兩塊陰影可以幫助大家更好地破除這個錯覺,圖七單純顯示兩塊模糊的陰影,而圖八將陰影的等暗度線畫出來。比較兩圖我們可以發現雖然圖七中兩塊陰影像是連接在一起,然而實際上圖八卻顯示兩陰影並沒有連接在一起 [3]

圖六(左):大拇指與食指之間的暗橋。圖七(中):兩個模糊陰影 [3]。圖八(右):同中間圖,但是增加了等暗度線 [3]

金星凌日所產生的黑滴效應也是透過類似的方式產生的,不過金星模糊陰影與太陽邊緣模糊的成因不同。金星陰影在望遠鏡的觀測中,會因為望遠鏡的點擴散函數而在成像時顯得模糊。望遠鏡的點擴散函數,指的是一望遠鏡在觀測點光源時成像的樣子,不同望遠鏡的點擴散函數有所不同,但通常口徑小做工差的望遠鏡會有較大之點擴散函數,點光源被模糊化的程度也越高,看的也就越不清晰。

回到金星的陰影,當古代人們用做工差且口徑較小的望遠鏡觀測金星時,其陰影非常模糊、黑滴現象較現在的望遠鏡明顯的多,這也是為什麼各地回報黑滴現象的次數隨著望遠鏡的進步逐漸地減少 [4]

太陽邊緣的模糊則主要是因為太陽是一團沒有銳利邊緣的發光電漿。如圖九所示,假設每單位體積電漿能發出的光相同,我們可以看到往太陽邊緣的線上通過的電漿比往太陽中心的線上通過的電漿要少,這也代表著往太陽中心看去的光線較亮,而越往太陽邊緣看去亮度會逐漸減少。圖十是一個比較誇張的示意圖,圖中一模糊的黑影為金星,一模糊的白色邊緣則代表太陽邊緣,即便兩者的邊緣沒有接觸,我們仍能看到金星的邊緣伸出了黑影,與太陽邊緣相連接,這便是黑滴現象的由來。

圖九(左):太陽周邊減光成因示意圖。圖十(右):黑滴現象示意圖。

回到日地距離的問題上,難道在這兩百多年的時間中沒有其他方式能量測金星與地球的距離嗎?實際上在雷達與遙測技術的加持下,人們早在 1964 年就能夠以高精度量測地球到金星間的距離了,因此如今的日地距離測量早已與金星凌日無關。

不過黑滴現象這一歷史悠久的問題,仍在一代一代天文學家的不懈努力下被解決了;時至今日,我們仍面臨著宇宙的諸多未知,而我由衷的期待這些現在看似無解的問題,能在未來的某一天被解決,無論花上幾十年、幾百年的時間。

參考資料:

  1. The Transit of Venus and the Notorious Black Drop, Schaefer, B. E. (2000) https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2000AAS…197.0103S/abstract
  2. TRACE observations of the 15 November 1999 transit of Mercury and the Black Drop effect: considerations for the 2004 transit of Venus, Glenn Schneider (2004) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103503003841?via%3Dihub
  3. Stackexchange, Why do shadows from the sun join each other when near enough? (2014) https://physics.stackexchange.com/questions/94235/why-do-shadows-from-the-sun-join-each-other-when-near-enough
  4. The black-drop effect explained, Jay M. Pasachof (2005) https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2005tvnv.conf..242P/abstract

0

6
3

文字

分享

0
6
3
從太空窺探金星表面的派克太陽探測器
Heidi_96
・2022/03/04 ・3829字 ・閱讀時間約 7 分鐘

在天文觀測中,自古以來就有許多關於金星的紀錄。從 1960 年代起,蘇聯、美國太空總署(NASA)、歐洲太空總署(ESA)和日本也都相繼發射探測器,執行不同類型的太空任務,希望能夠更認識金星。

2020 年,NASA 的派克太陽探測器(Parker Solar Probe,簡稱「派克號」)首次在太空中以可見光拍攝金星表面,並在 2021 年 2 月再次拍攝一系列可見光照片後,將他們的分析成果公諸於世。

本篇文章將依序介紹金星探測史、派克號的探測方法、可見光照片的分析成果,以及金星探測的未來展望。現在,就讓我們從頭認識這位閃閃發亮的鄰居吧!

始於科學革命的金星之旅

對地球上的我們來說,月亮是夜空中最亮的天體,但你知道最亮的「行星」是哪一顆嗎?那就是本篇文章的主角——金星!金星的平均視星等,也就是肉眼所看到的平均星體亮度,大約是 -4.14,僅次於月亮的 -12.74 與太陽的 -26.74(數字越小就越亮)[1],不只是地球夜空中最亮的行星,更是太陽系第三明亮的星體。

有個這麼耀眼的酷東西掛在天上,想必科學家絕不會輕易放過!就在科學革命(1543–1687 年)期間,天文學領域突飛猛進——哥白尼提倡日心說、牛頓發現萬有引力、克卜勒導出行星運動定律等等。同時期的知名科學家還有伽利略,他改良望遠鏡,透過觀測金星相位(圖一),也就是金星表面的光照變化,得知金星並不是繞著地球運行,進而推翻當時蔚為盛行的地心說。

圖一:伽利略透過望遠鏡發現金星和月亮一樣有盈缺變化。圖片上半部分別是土星、木星和火星。圖/NASA

此後,眾多業餘天文學家和天文愛好者也都一窩蜂利用望遠鏡觀測金星。有許多人聲稱在背光側看見了微弱的灰白色光芒,並將其稱作「灰光」(Ashen light)。

有些人認為是灰光是金星上的閃電,有些人則認為是紫外線穿透金星大氣時,氧離子游離而輻射出的暗綠色光芒(類似地球上的極光現象),可是沒有人能夠確實拍照紀錄,因此當時普遍認為灰光只是一種視錯覺。時至今日,這些假設也都還沒有確切的科學根據。[2]

不斷演進的金星探測技術

時間來到 1960 年代,繼水手 2 號(Mariner 2)在 1962 年掠過金星後,金星 4 號(Venera 4) 在 1967 年進入金星大氣層進行分析,結果顯示金星大氣約含有 90-93% 二氧化碳、7% 氮氣,以及少許氧氣和水蒸氣。[3] 緊接著在 1975 年,金星 9 號(Venera 9)測出表面溫度約 485 °C、雲層厚度約 30–40 公里。除此之外,還拍下金星表面的 180 度全景照片(圖二),是史上第一個將金星照片傳回地球的探測器。[4]

圖二:1975 年 10 月 22 日,Venera 9 拍下第一張金星表面的照片。圖/NASA 

金星大氣層布滿厚厚的硫酸雲,不僅反射了大約 75% 的陽光,也阻擋了來自金星表面的大部分可見光。因此,科學家決定改用雷達儀器測繪金星表面。1990 年代,麥哲倫(Magellan)多次以雷達測繪金星表面的火山和隕石坑等地貌結構,其清晰程度與可見光測繪不相上下,可說是目前最詳細的金星地圖(圖三)。[5]

圖三:根據麥哲倫的數據資料製作的金星視圖。圖/NASA

此後,科學家進一步利用近紅外線(NIR)觀測金星背光面,因為近紅外線(波長 0.75–1.5 μm)有利於影像在低光環境下生成,而這個波段恰好也是大氣透明度最高的範圍,可以更清楚地看見金星表面。1998 年,卡西尼號(Cassini)以 0.85 μm 的波段觀測金星,可惜這種方法在技術上難以突破,因為輻射強度會隨著波長變短而迅速下降。直到 2020 年,派克號才終於以更短的波長捕捉到金星表面的輻射。

飛越金星七次的「派克號」

2018 年 8 月,派克號發射升空,飛往太陽(圖四)。為了在這漫長的旅途中節省燃料,派克號總共得進行七次重力輔助飛越(VGA),利用金星的引力逐步修正飛行軌道,最終在 2025 年抵達距離太陽中心 10 個太陽半徑(約 690 萬公里)的地方,進行日冕和太陽風的測量任務。

七次重力輔助飛越(VGA)的時程分別如下[6]

  • VGA1:2018 年 10 月 3 日
  • VGA2:2019 年 12 月 26 日
  • VGA3:2020 年 7 月 11 日
  • VGA4:2021 年 2 月 20 日
  • VGA5:2021 年 10 月 16 日
  • VGA6:2023 年 8 月 21 日
  • VGA7:2024 年 11 月 6 日
圖四:準備發射升空的派克號。圖/NASA

截至目前(2022 年 3 月),派克號順利完成了前 5 次 VGA。在 VGA1 和 VGA2 期間,派克號都沒有任何動作。

後來,科學家認為可以利用其搭載的 WISPR 望遠鏡(Wide-Field Imager for Parker Solar Probe)觀測金星雲層。WISPR 可說是派克號的靈魂之窗,但它並不只是一座望遠鏡,而是兩座寬頻光學望遠鏡—— WISPR-I(Inner)和 WISPR-O(Outer),兩者配備的濾光片都只能讓可見光(波長 0.5–0.8 μm)通過。

於是,在 VGA3 和 VGA4 期間,科學家突發奇想,讓 WISPR 對準金星的向光面和背光面,分別拍下照片,想藉此測量雲的速度。沒想到 WISPR 竟然直接穿透了厚重的雲層,以可見光拍攝到明暗不一的表面,同時達成「以光學望遠鏡觀測金星表面」和「從太空拍攝金星表面的可見光照片」兩項創舉。

這時候,問題來了!WISPR 的最短曝光時間是 2 秒,但金星的向光面太亮了,拍出來的照片張張過曝、過飽和,還產生假影,使得原圖和電腦重組照片有所誤差。為了避免這樣的問題,科學家只好放棄拍攝向光面,改以背光面的照片作為研究材料。

WISPR 拍攝的可見光照片

VGA3 期間拍攝的照片只有兩張可以用,其中一張如下(圖五,黑白部分)。在這張照片長達 18.4 秒的曝光期間,派克號不斷被宇宙塵埃(漂浮在太空中的小顆粒)撞擊,造成隔熱罩上的材料燒毀,留下許多水平方向的刮痕。若是忽略刮痕,可以清楚看到明暗不一致的區域,而造成顏色深淺不一的主要原因就是金星的地形特徵。

藉由比對 WISPR 照片與麥哲倫的雷達地形圖(圖五,彩色部分),科學家得以了解溫度如何隨高度變化。圖中黑色(紅色)部分是金星最大的高地區域,位於阿芙蘿黛蒂高地(Aphrodite Terra)西邊的奧瓦達區(Ovda Regio)——越接近白色的區塊越熱,是低海拔地形;越接近黑色的區塊則越冷,是高海拔地形。

圖五:VGA3 觀測到的金星可見光影像(黑白)與麥哲倫雷達地形圖(彩色)的對比。圖/NASA

有了 VGA3 的失敗經驗後,VGA4 的照片就沒有出現刮痕了,而且還從不同的角度拍到了金星表面(圖六)。在 VGA3 期間,派克號是從金星後方飛越,因此 WISPR 拍到的是金星的東側邊緣;在 VGA4 期間,派克號則是從金星前方飛越,因此 WISPR 拍到的是金星的西側邊緣——這讓科學家能夠更細微、更全面地觀察金星的背光面。

圖六:VGA4 觀測到的金星可見光影像(黑白)與麥哲倫雷達地形圖(彩色)的對比。圖/NASA

金星探測的未來展望

雖然金星、地球和火星都是在同一時間形成,現在卻大不相同——火星的大氣層非常稀薄,而金星的大氣層非常厚重。為了解開這個謎團,NASA 和 ESA 在 2021 年 6 月宣布了 3 項全新的金星探測任務,分別是 VERITAS[7]、DAVINCI[8] 和 EnVision[9]。這些任務將進一步探測金星的大氣、地質和其他條件,瞭解這顆星球是否曾經宜居,又是如何演變成現在的樣貌。

至於派克號,不幸的消息是,2021 年 10 月的 VGA5 不利於背光面拍攝,而 2023 年 8 月的 VGA6 也將是如此。如果你也和我一樣想看更多 WISPR 拍攝的可見光照片,就讓我們期待 2024 年 11 月的最後一次飛越(VGA7)吧!

NASA 官方針對派克號金星探測任務的介紹。影/YouTube-NASA

註解

  1. Apparent magnitude – Wikipedia
  2. Ashen light – Wikipedia
  3. Venera 4 – Wikipedia
  4. Venera 9 – Wikipedia
  5. Magellan (spacecraft) – Wikipedia
  6. Parker Solar Probe: The Mission
  7. In Depth | Veritas – NASA Solar System Exploration
  8. DAVINCI Homepage – Probe and Flyby Mission to Venus Atmosphere
  9. EnVision: a mission for understanding planets everywhere

參考資料

Heidi_96
6 篇文章 ・ 12 位粉絲
PanSci 編輯部角落生物|外語系還沒畢業,潛心於翻譯與教學,試圖淡化語言與知識的隔閡。

1

11
2

文字

分享

1
11
2
「彈指」的速度到底有多快?物理學研究揭秘:只要 0.007 秒!
超中二物理宅_96
・2021/11/25 ・1805字 ・閱讀時間約 3 分鐘

人體的哪個部位做起特定動作時會最快呢?

如果你的回答是「眨眼」,那就錯了,雖然文學上的確是以「一眨眼」、「一瞬間」來形容速度很快或是時間很短暫……但答案是手指。(喂,想到奇怪的方面的人,自己去牆角罰站!)

除了「一眨眼」、「一瞬間」之外,類似的詞還有一個:「一彈指間」。

答案就是「彈指」這個動作。

「彈指」僅耗時0.007秒,比眨眼還快20倍!

科學家發現,拇指跟中指互相卡住的「集氣」時間不算,從中指開始動,到中指打到手掌的拇指指根處,算是一次彈指,歷時只有 7 毫秒,也就是 0.007 秒,而眨一次眼睛的時間是 150 毫秒。也就是說,「一瞬間」的時間比「一彈指」長了 20 倍。

人類從很久以前就會做這個動作,古代經常是樂師或是舞者用來打拍子,維持音樂或舞蹈的節奏。例如一個希臘時代的壺,上面就有牧羊神潘恩一邊跳舞一邊彈指的圖畫。在武俠小說的世界中,「彈指」也是很厲害而且極具魅力的招數,像是古龍的「楚留香」,金庸的「黃藥師」。

近年來最有名的彈指,當然就是「復仇者聯盟」中,一彈就可以消滅全宇宙半數生命的「薩諾斯的彈指」。在 2018 年的「無限之戰」上映時,電影院中坐著一個男人:喬治亞理工學院(Georgia Tech)的 Saad Bhamla 教授。

一彈就可以消滅全宇宙半數生命的「薩諾斯的彈指」。圖/IMDB

利用4千fps的高速攝影,探究「彈指動力學」!

回到研究室中的教授,跟研究生討論電影劇情時,發生了爭論,因為教授認為「薩諾斯戴上看起來是金屬材質的無限手套後,摩擦力太小無法彈指」。理由是,在「聚氣」的過程中,拇指與中指之間必須有足夠的摩擦與彈性,才能累積足夠的能量,然後在彈指發動的那一刻(我本來要寫「瞬間」,不過瞬間慢了 20 倍,太久了)把彈力位能釋放出來。金屬材質的話,摩擦力不夠,一下子就滑開了。

於是 Bhamla 教授跟學生就決定對「彈指的動力學」展開研究,他們利用每秒可以拍攝 4082 幅的高速攝影機拍下彈指的連續動作,發現此過程中,中指的運動是以指根為軸的轉動,其「角速度」可以達到每秒 7800 度,一個圓周是 360 度,也就是每秒 22 轉——當然中指不會真的轉圈圈,大約轉 54 度,不到 1/6 圈就被手掌擋住了。

(a) 古希臘的壺上面有牧羊神潘恩彈指的圖畫,西元前 320-310 年。(b)在不同時刻拍攝到的中指指尖連續動作的合成照片。(c) 由下而上,力、角加速度、角速度、轉動角度對時間的關係。(d) 彈指連續動作圖。圖/Journal of Royal Society Interface

由於從靜止加速到每秒 7800 度、再減速到靜止的整個過程只花了 7 毫秒的時間,瞬間「角加速度」高達 160 萬度每秒平方,實在是非常驚人的數字。

他們也戴上不同材質的指套進行實驗,其中一個是金屬製的「頂針」(裁縫師傅用的指套,用來保護手指不被刺傷,上面有許多小凹槽,也可以用來推針),戴上這個東西後,果然就因為摩擦力不足無法打響彈指。但也不是摩擦力越大越好,乳膠指套因為摩擦力太大,蓄積的能量一下子就被熱能耗散掉了,也快不起來。

研究團隊所建立的理論模型,藍色為拇指(推壓中指),綠色為中指(蓄積能量的彈力系統)。圖/Journal of Royal Society Interface

所以這個研究的結論是:「薩諾斯你演錯了!無限手套不能用金屬製品啦!」

拍電影要小心,不要被物理學家抓包……

這個研究,於 2021 年 11 月 17 日發表在英國皇家學會的《Journal of the Royal Society Interface》期刊。

附帶一提,雖然「人類的彈指」看起來已經很厲害,不過比起「吸血鬼螞蟻」(Dracula ant)的下顎還差得遠,角速度可以達到每秒 2 億 4 千萬度(每秒 67 萬轉),角加速度更高達 15000 兆度每秒平方,這個數字真是難以想像是生物能做到的動作……

參考資料

所有討論 1
超中二物理宅_96
8 篇文章 ・ 14 位粉絲