想過河?涉水、游泳聽起來太普通,還有哪些浮誇的過河方式?——《這麼做就對了!最ㄎ一ㄤ的生活科學指南》

  • 作者/蘭德爾‧門羅(Randall Munroe);譯者/黃靜雅

人類喜歡住在河流附近,這代表我們常常發現自己需要過河。

過河最簡單的方法是「涉水而過」,意思其實就是「假裝河不在那裡,一直走一直走,走多遠算多遠」。

圖/天下文化提供

在河水很淺的地區,人們通常會試著涉水過河,但即使是淺水,也可能會有令人意想不到的危險。水的流速有多快,不太容易判斷,只要深及腳踝的水,就能把人沖得連站都站不穩。

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如果河水太深,無法涉水而過,你可以試著游泳過河。但游泳是否行得通,很大程度取決於河的狀況。如果河水太湍急,你可能會被水流沖到下游,或是被吸入急流或障礙物底下。

會游泳的普通人(但不是游泳選手之類的)游速可能是每秒 2、3 公尺。這比有些河快很多,也比有些河慢很多,河水的流速從每秒不到 0.3 公尺到每秒超過 9 公尺不等。

假如河流是理想化的水域,以固定的速率沿直線流動,很容易就可以算出游泳過河所需要的時間,因為你可以直接游向對岸,忽略水流不計。游泳過程中,流速較快的河流會把你帶到下游較遠的地方,但你仍然會在相同的時間內游到對岸。

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不幸的是,真正的河流並不是以均勻的速率流動。水的流速往往在河的中間比在河的邊緣更快,在河面比在河底更快。流速最快的地方通常位於河流最深處的上方、略低於水面下。河底平滑均勻、沿直線流動的河,其速率可能像這樣:

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河床有寬平區域也有深水道,看起來可能比較像這樣:

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如果你試圖游過這種河,你的路徑看起來會更複雜。而且,真正的河不會以直線流動。河裡有小漩渦、大漩渦和來來回回的曲流。在真正的河裡,你可能會發現水流不斷把你推離河岸,或把你捲入河底,或把你沖到下游的瀑布。

聽起來挺危險的。我們還是來看一些別的方法吧。

跳遠過河法

如果游泳過河吸引不了你,你可以試著跨越它。如果河夠小的話,最簡單的方法就是跳過去。

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有個簡單公式可以算出,在理想條件下,拋射物以斜角發射可以飛多遠。

\(距離= \frac{速率^{2}}{重力加速度}\)

你能跳多遠,確切的距離取決於你的跳法、起跳、落地的細節,但可能的距離是多少,這個公式提供了相當實際的估計值。根據公式,如果你以時速 16 公里起跑,預期可跳過的間距達到 2 公尺左右。這證實,以非常小的河來說,跳過去絕對是個選擇。

你可以藉由提高速率來增加距離,這就是為什麼跳遠冠軍有時候也是短跑冠軍,某種意義上,跳遠選手正是擅長於「突然向上騰起而不是向前衝刺」的短跑選手。最厲害的跳遠選手可以跳出將近 9 公尺的距離,這代表短跑速率在起跳前一剎那加速到時速 32 公里以上。

自行車比短跑選手更快。如果你騎一輛很棒的自行車,用力踩踏板,或許能加速到時速 48 公里左右。以這樣的速率,你可以跳過 18 公尺寬的河(理論上)。

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不幸的是,由於能量守恆,如果你起跳的時速是 48 公里,當你在對岸降落時,你的時速也會是 48 公里。這樣太快了,很容易造成嚴重或致命的傷害。在寬度「超過」18 公尺的河上嘗試這種特技,實際上可能比較安全。

如果你試圖跳過 24 公尺寬而不是 18 公尺寬的河,你會在「靠近對岸的水裡」降落,這樣對你的身體造成的傷害,大概會比「在堅硬的地上」降落來得不嚴重。

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至少,假設水夠深的話。

更快的車子當然可以跳得更遠。時速 96 公里的汽車理論上可以跳過將近 73 公尺寬的間隔。然而,汽車以時速 96 公里降落,這不太可能。

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飛車手克尼維爾(Evel Knievel)藝高人膽大,他因為騎摩托車飛越各種東西而出名,廣為人知的是,他曾嘗試騎火箭自行車飛越蛇河峽谷(Snake River Canyon)。由於法律因素,火箭自行車技術上被歸類為飛機。克尼維爾在職業生涯中究竟斷過幾根骨頭?這點眾說紛紜。但是他的「摩托車跳躍成功次數:骨折」比值並不大,可能還不到 1。

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仔細想一想,或許你應該把「跳遠過河」留給專業人士,說不定專業人士也決定不要做這種事。

「掠水過河」法

人無法在液態水的表面上行走,至少在沒有科技或超自然力量的幫助下不行。

有些影片在網路上爆紅,影片中的人跑步過水、騎自行車過水或騎摩托車過水。所有這些特技背後的基本原理很簡單:如果你跑得夠快,當你碰到水的時候會滑過去。這些影片之所以爆紅,往往是因為至少它們看起來像真的一樣,直到惡作劇的始作俑者坦承,或是科普節目「流言終結者」(MythBusters)去嘗試,事情才真相大白。

哪些類型的特技是真的、哪些是假的,以下是簡單的概述:

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赤腳滑水的人都知道,為了保持在水面上,你的腳相對於水需要以大約時速 50 或 60 公里移動。就算是博爾特的飛毛腿,當他在衝刺時也沒跑那麼快。

自行車也不行。你試都不用試,只要問問經驗豐富的自行車手就能搞清楚。自行車手可以告訴你,自行車和汽車不一樣,自行車通常不會「打滑」。自行車或許會在潮濕的路面上摔倒,但由於車輪的彎曲形狀把水往兩邊推,所以自行車輪胎不會因為「抓不到地」而在一層水的上面「衝浪」。

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摩托車輪胎比較扁平、胎面有花紋,和汽車輪胎一樣,兩者都會打滑,「流言終結者」節目已經證實,這些輪胎也可以用來「過水」一小段距離,相當戲劇化。但這又讓我們回到飛車手克尼維爾的地盤了。

當然,有那種專門設計用來行駛於水面的車子。

如果你有船,那是非常完美的方法。事實上,有些河有長期駐守的船隻,在兩岸之間為人們擺渡往返。

——本文摘自泛科學 2020 年 2 月選書《這麼做就對了!:最ㄎ一ㄤ的生活科學指南》,2020 年 1 月,天下文化

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