【科学大揭密】圣诞驯鹿Rudolph的鼻子为什么是红的?

日期:2014-12-31

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“圣诞老人真的存在吗?”

“他的驯鹿Rudolph为什么会有一个红鼻子?”
 
无论你是否质疑过圣诞老人的存在。这里,我都将以一个科学的角度给大家解答!(当然,我是具有圣诞精神的,因为我可以和我的家人们共度这快乐的节日,更令人开心的是,还可以收到圣诞礼物,无论礼物来自于谁。)
 
20多年前,人类甚至不知道太阳系外行星的存在。而如今,已经有1855个行星被发现。所以,你能肯定圣诞老人不是来自外太空吗?说不定,他的死对头Grinch(绿色的外形)就是个外星人。
 
现在,我们就来看看那些认为圣诞老人不存在的论据:
 
• 地球上没有会飞的驯鹿。
 
假设圣诞老人驾驶他的飞船在远离城镇的北极圈附近紧急迫降。他的飞船大部分都损坏,仅剩下一部分的动力装置、合金和导航系统。而这些并不能助他重返家园,但足以在地球上随便逛逛。我们都知道,在《星际迷航》中有一个惯性减震器,可以用来抵消物体的加速度,使得加速度变成曲速(曲速: 星际迷航中的词汇。在曲速状态下可以实现超光速飞行)。这个技术可以产生弹性重力,自由的减少和增加飞船的重力。也许,圣诞老人正是运用这个技术,使驯鹿可以飞行。或者,他直接在雪橇和驯鹿周围创造出了一个重力场。虽然我们不知道它是怎么工作的,也不知道这个技术,但我们都知道超导体是可以在磁场上方悬浮的,这个现象已经被人类发现。所以,谁知道未来我们是不是也能像圣诞老人一样飞行。 
 
• 在31个小时(考虑到时差)内,给差不多3.78亿的孩子派送礼物。假设每个屋子有3.5个孩子,那么平均每秒要访问822.6家。平均一个屋子到另一个屋子的距离是1.3km,全部距离是1.208亿公里,那么飞行速度就是3000马赫。 
 
考虑到圣诞老人从他的星球飞到地球是在一个合理的时间内,所以,地球上的飞行距离对他来说是非常轻松的。让我们更进一步的分析一下:
最近的太阳系外行星叫Alpha Centarui Bb,距离地球4.36光年,目前还没有被证实。另一个已经被证实的最近的日外行星叫Gliese 876,距离15.29光年,且有四颗行星在其轨道上运行。
现在,根据维基百科曲速9(见下表)的定义,圣诞老人从Alpha Centarui Bb到地球, 只需要1天不到的时间,从Gliese 876到地球则需要大约3天左右时间。这是一个合理的旅行时间,当然也有可能会更快。而且,谁说圣诞老人一定是跳进烟囱里放礼物的?也许,他是用传输器发射礼物的。但是,我们也知道,即使使用全部的动力系统,大气层里的曲速也仅为光速的1/4。但是比起前面描述的速度,这还是要快很多的。
 
 
同时,也有其他技术存在的可能性,像是《神秘博士》里的时间领主,他可以通过时间或冰冻时间自由旅行。我们都知道时空隧道是易碎的,所以,冰冻它太久或者未能及时返回地球,都将对宇宙造成灾难性的影响。然而,我们也可以做一个安全的假设:圣诞老人使用全部的动力系统,飞到一个城市,然后冰冻时间,发射礼物,接着再去下一个城市。
 
• 假设每个孩子的礼物为1kg,那么,所有礼物的总重量大约为378000公吨。平均一头驯鹿拉动175kg,那么则需要216000头驯鹿。
 
之前我们已经谈论过《星际迷航》,也知道他们的复制技术,所以想要复制一个玩具是相当容易的。许多年前,3D打印技术就已经出现,谁知道未来会发生什么。目前,我们还需要使用原材料进行打印。一般来说,材料都是由质子,中子和电子组成。如果使用正确的技术,也许可以用空气做出金属玩具也说不定。所以,圣诞老人的雪橇上根本不需要存放大量的礼物。
 
• 由于礼物的数量和重量,雪橇的阻力是相当大的。在圣诞老人重返大气层时,会产生大量的热。最前面的驯鹿(Rudolph)将吸收每秒15兆焦耳的能量,瞬间燃烧成灰烬。随后的驯鹿也将面临同样的情况。而圣诞老人会受到地心引力的影响,被钉在雪橇后部,然后被自己的身体力量所压扁。
 
考虑到并没有那么多的东西需要携带,且雪橇上安装了惯性减震器,所以,地心引力已经不是什么问题。当然,每个外星飞船都会有一个力场去承受再入温度。即使没有,也可能会有一些防热技术。例如,喷洒一些隔热材料在驯鹿身上,保护它们远离阻力产生的热
 
也许你已经在想“噢~这简直就个科幻迷所写的文章”。好吧,我承认我从小就爱看科幻电影和电视剧。然而,正是这些想象,激发了研究人员,使得许多技术应用到了现实中。所以,你能百分之百确认圣诞老人是不存在的吗?
 
现在,我在FloEFD仿真软件中,建立了一个带有红鼻子的驯鹿模型(作为领头驯鹿Rudolph)。定义它的速度为25马赫,接着你可以看到他的鼻子温度急剧上升。速度等值面显示了9马赫的冲击面。FloEFD软件能考虑飞行器(比如航天飞机)在返回大气层速度达到30马赫时的摩擦生热,被我们的客户广泛应用于飞行器回收的相关计算。
 
看看Rudolph的表面温度,请告诉我你的鼻子在这样的条件下会不会变红?
 
现在看来,Rudolph的鼻子要么平常就很敏感,有点热,有点红,就像Obelix很小的时候就很英勇,总是能进入魔药锅;要么就是有一种能够产生热源的装置,放在他前面,帮他电离空气,减少阻力。
 
因此,考虑到他的皮毛和鼻子上有一种防晒剂,我们知道鼻子总是最灵敏的,而且作为领头的驯鹿,它的鼻子(身体最前端的部分),是能够产生打破音障的冲击面的一部分,尽管有防晒剂或力场也会有点红。
好吧,无论你是否相信圣诞老人的存在,我都希望在新的一年中,您能实现您的理想。不管是不是有圣诞老人的帮助,都不将妨碍您将梦想变为现实。
 

 

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