特朗普,你咋不上天呢?

作者: 张帅琰

来源: 果壳少年

发布日期: 2018-07-19

本文介绍了气球的历史、种类、用途及其升空原理,特别提到了热气球和氢气球、氦气球的发展历程,以及现代气球在社会中的广泛应用。

上周,美国总统特朗普访问英国期间,英国议会大厦外飘起了特朗普形象的气球,成为伦敦城一景。气球普通而常见,但其丰富的历史内涵和用途却让人眼花缭乱。它们没有飞机那样强劲的动力,要靠什么起飞呢?

空气本身密度就很低,常压、0℃下仅有1.29千克/立方米。如果要在空气中获得足够拉动物体浮空的浮力,气球内气体的密度就要比空气更小,所以用嘴吹或者普通的打气筒、气泵打空气显然是不行的。气球升空可以走两种路线:加热空气使之密度减小——热气球;直接充入低密度气体——氢气球、氦气球等。

说到热气球,其历史源远流长。根据汉学家李约瑟的说法,在大概公元前3世纪,人们就开始使用类似于热气球的东西用于传递信号。但民间普遍认为,三国时期诸葛亮被困平阳,利用这种装置和风向去传递求救信号,因而后人把这种装置称为孔明灯。随着历史的变迁,孔明灯不再用于军事用途,而变成了一种祈福的手段。人们把自己愿望写在灯上,与孔明灯一起飞向苍穹,祈祷自己的愿望能够实现。

在泰国清迈附近释放孔明灯的活动。图片来源:wikipedia

比较现代的热气球文化起源于法国。1782年,法国造纸商蒙戈菲尔兄弟受到碎纸屑在火炉中不断升起的启发,把纸做成了一个气囊,成功使气球飞上天。1783年,他们受国王路易十六的邀请,首次进行热气球飞行表演。当时飞行高度只有33米,飞行距离3.5公里,时长10分钟。在这次飞行表演中,乘客是一只羊和一只鸭子。两只动物都安然无恙的完成了这次飞行任务。

1783年进行的无载荷热气球实验。图片来源:wikipedia

这次事件极大的激发了人们的热情,之后人类完成了首次热气球载人飞行、首次载人飞越大西洋、首次环球旅行等各种壮举。热气球已经变成了一种公众体育运动,活跃在西方的各个角落。大约在20世纪初,热气球被传入中国,并在中国生根发芽。1992年,北京昌平还举办了首届北京国际热气球邀请赛。

现代热气球。图片来源:Kyle Hinkson/Unsplash

有趣的是,气球升空的另一种技术——充入气体,几乎与热气球同时诞生。1783年8月,法国发明家雅克·查尔斯耗费两百多公斤硫酸和半吨铁,制成了第一个35立方米的氢气球。同年11月、12月,热气球与氢气球的载人实验先后获得成功。

成本低廉是氢气的最大优势,现代工业上用天然气和水煤气能够生产大量的氢气。不过,当空气中氢气的体积含量为4%-75%时,遇到明火会发生爆炸。由于氢气具有一定的危险性,对于氢气的存储、运输、使用等都有严格的规定,对于从事氢气球活动的人员必须经过上岗培训、严格考试,合格才能够上岗。

1937年,使用氢气的德国LZ129兴登堡飞艇爆炸,造成36人遇难。图片来源:wikipedia

相比之下,性质稳定、一般不与其它物质发生反应的氦气要安全得多。空气中氦气含量仅为百万分之5.2,相当稀缺。氦在国防、科研、医疗方面具有广泛的应用,然而我国的氦产量不足,长期依赖进口,所以氦气的价格异常昂贵。因此,可以从气球的价格和使用的规模和场合去推测其中充入的气体。

动物造型的玩具气球。图片来源:wikipedia

现代社会中,气球的种类、功能等都极大地扩展。

从材料而言就有塑料、橡胶、铝箔、乳胶等。天然乳胶气球由于其更加符合绿色环保的要求以及气球的色彩更加自然、色系更加逼真等使得其在市场上具有不可撼动的地位。铝膜气球克服了传统气球易爆的特点,在儿童玩具、健身塑形市场上占有一定地位。

就功能而言,气球也从航天、气象领域逐渐进军娱乐、装饰、广告市场,出现在各种庆典节日、宣传活动中,例如结婚时的心形拱门、墙上的“I Love You”的字形气球,以及卡通造型、公司标志等。

以及……这也算个独特的用途吧。图片来源:Quartz

对了,川普宝宝是个氦气球。

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