对着带电体撒尿真的会触电吗?

作者: Mirror

来源: 把科学带回家

发布日期: 2020-08-05

本文探讨了对着带电体撒尿是否会触电、电风扇后为何不出风、人脑袋上的发旋形成原因、夏天的公路上为何会出现镜面等科学问题,并通过实验和理论分析给出了解释。

对着带电体撒尿真的会触电吗?

这一招是很多电影主角的杀手锏,屡试不爽。现实中也有类似案例,比如某醉酒男子对着供电铁轨或高压电线撒尿,结果触电身亡。

尿液毫无疑问是能够导电的,自来水都能导电,尿液里的盐离子就更多了。但细长的尿柱可不一定。国外的《流言终结者》栏目已经用实践证明,尿液从高处落下时会快速分散成小液滴,而非一条连续的尿柱。液滴之间隔着绝缘的空气,一般强度的电压不太可能导通。

国内的实验者也做了模拟实验,他们在可乐瓶中装满尿液,再让它以接近真实尿液的速度和直径喷出,结果发现尿柱超过1米时,就开始中断。在站台上对着铁轨尿,距离肯定超过1米,除非……跳下去。

不过供电铁轨(第三铁轨)的电压有750伏,甚至超过千伏,击穿不连续的尿柱完全有可能。

那在尿柱不断的情况下,对着家里的插座撒尿会有生命危险吗(请收起你的作死想法,不被电死也一定会被麻麻揍死)?实验者让可乐瓶通过1米长的导管,对着220V电压的插座撒尿,还真的导通了,但是电流大小只有0.9毫安,而人体可承受的安全电流是10毫安以内(现实情况更复杂危险,请勿尝试)。

而那些敢对着高压电线、电网、电轨、皮卡丘撒尿的,恐怕绝对是人生中的最后一次如厕了。电击警告!不用十万伏特,36伏特人体就受不了了。

电风扇后面为什么不出风?

吹电风扇的时候恨不得它能360度全方位出风,然而它就只服务于正对面的人。旋转的扇叶为什么没能把后面的空气也搅动起来?

仔细观察扇叶,是不是很像我们小时候折的纸风车?它们和中轴的旋转面并不在同一平面上,而是成一定角度倾斜,扇叶本身也有一定弧度,并且总以特定的方向旋转,这些设计共同决定了风将往哪个方向吹。

风扇旋转方向与风向(俯视图)| 图源:afresherhome

如上图,从平行于旋转面的俯视角看,扇叶向右下倾斜(\),且旋转方向也向右(→),那么空气就会被扇叶往前推(俯视角),同时扇叶后方形成低压区,周围相对高压的空气被补充进来,在风扇的推动下,持续向前出风。反之,如果旋转方向向左(←),风就会朝后吹。

风扇的转向一般是固定的,也有一些风扇可以控制扇叶的旋转方向,从而实现向前或向后吹。

风扇气流运动示意图

可见,当风扇向前吹时,扇叶后方其实也有气流运动,只是比前方弱得多。因为这里的气流是在气压差的驱动下,从四周汇聚而来,方向分散、风速较慢,被扇叶推向前方后,才变得更集中且流速更快。

值得一提的是,风扇的风本身并不凉,它们只是让你周围的空气流动起来,促进皮肤散热。

人的脑袋上为什么有发旋?

几乎每个人的后脑勺上都有1个甚至更多的小旋涡(女生的可能被长发遮住了),而且大多数人的发旋都是顺时针旋转。

1925年,科学家伯恩斯坦提出发旋的旋转方向是受单基因(一对等位基因Rr)控制的。顺时针是显性性状(RR或Rr),逆时针是隐性(rr)。

但这两种性状却会分别出现在一对同卵双胞胎身上。克拉尔因此提出,r代表的是随机性状,如果一个个体是rr,那么他就有一半的可能是顺时针,一半可能是逆时针。不过这一模型也存在缺陷,实际情况更复杂,可能有后天基因调控及环境影响的因素。

近500名男性发旋的5种类型:顺时针(S)、逆时针(Z)、双顺时针(DSS)、一顺一逆(DSZ)、分散(Diffusion)| 图源:Plikus, M. V. et al., 2004

克拉尔还发现,逆时针发旋在左利手群体中更常见,你可能还听过将发旋与语言能力、智商等联系到一起的说法,但这些都缺乏可靠的证据。

人类胎儿在16~18周大时就可以看到发旋了,这类旋涡还可能出现在男性的胡子,以及其他生长体毛的区域。一些哺乳动物,比如牛、马头上也存在毛旋,但我们的灵长类亲戚却没有。

马额头上的毛旋

为什么会形成发旋?目前只有一些仍有待验证的理论和猜想,包括拓扑学的毛球理论、化学的B-Z振荡反应模型、斐波那契螺旋线等等。篇幅所限,这里只展开讲最后一种。

胎儿发育期间皮肤需要不断扩张,补充新的皮肤和毛囊细胞。有猜想认为毛囊的分布模式或许和大自然偏爱的斐波那契螺旋线(又称黄金螺旋)有关,向日葵花盘的种子排列方式就是一个典型的例子。

普遍存在于自然界中的黄金螺旋

这种模式可以使各点最均匀、密集地分布在球面上。但在实际胚胎发育过程中,这个螺旋线很容易出现偏移,而且可能会出现不止一个头皮生长扩张的中心点,因此形成了各种各样的发旋。

夏天的公路上为什么会出现镜面?

公路上偶尔出现的“镜面”有时看上去就像一滩水,倒映着车辆的影子,但一走近就会消失。

“海市蜃楼”是对这个现象的教科书式解释:由于夏季公路温度高,越靠近路面的温度越高,空气受热膨胀,密度越来越小,光线的折射率也随之减小。远处物体反射的光线经过多轮折射到达地面,发生全反射,再经过一轮折射进入人眼。对于人眼来说,光线始终沿直线传播,于是就有了物体倒映在路面上的错觉,这种类型的海市蜃楼被称为下蜃景。

下蜃景原理,把树换成天空或车辆同理

然而,国内外都有研究者对此提出质疑。他们对几处出现“镜面”的路面进行了实地考察,测量了这些地方不同高度层的空气温度,结果并没有发现明显的温度梯度变化。而且这种马路“镜面”在冬天也会出现。

2011年,华中科技大学的周怀春教授提出了另一种解释:公路上的“镜面”就是纯粹的镜面反射,而非下蜃景,后者最多打辅助。路面明明很粗糙怎么能变成镜面?

柏油路面确实凹凸不平,其中包含了无数个朝向不同的反射面,光线照到上面便向四面八方反射,即漫反射现象。这些散射光中有一部分是从一个个小凸起的顶点处镜面反射出来的。

路面镜面反射原理 | 图源:《路面蜃景:空气的把戏?》周怀春等(2011)

如果物体的反射光与地面夹角很小,你站在远处看该路面的视线也很低,小凹坑被遮挡,镜面反射强于漫反射,凸起的一个个“小镜面”在你眼里就可能连成一面大镜子。

那为什么有些路面更经常出现“镜面”?而且在夏天更频繁?有推测认为,这些区域可能被车辆碾压得更厉害,凸处顶端被磨平,镜面效果更显著。而夏季柏油路更容易被晒软碾平,因此发生这种现象的概率更大。但以上理论仍有待进一步验证。

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