《權力的遊戲》中的龍真的能飛嗎?航空工程學和數學表示它們可以

《權力的遊戲》中龍的飛行能力來自於翅膀面積、重量、速度以及暗示著與地球不同的大氣層

A large red dragon from the HBO series House of the Dragon is shown

在《權力的遊戲》衍生劇《龍之家族》中,雷妮拉·坦格利安騎著她的龍賽拉克斯。

照片由 HBO 提供

以下文章經《The Conversation》許可轉載,《The Conversation》是一家報道最新研究進展的線上出版物。

和許多人一樣,我最近開始對維斯特洛統治階級人民的生活和愛情故事著迷,那裡偶爾迷人的居民花大量時間爭吵誰當家作主。 《權力的遊戲》 非常有趣——但不要對任何角色產生依戀,因為他們世界中的壽命似乎變化很大。


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眾多有抱負的統治者之一—— 丹妮莉絲·坦格利安 ——花了相當多的時間在龍身邊,偶爾也會騎龍。我作為一名 航空工程師 的背景讓我開始思考 這些神話生物 ,我突然想到,為了能夠飛行,它們的世界的運作方式一定與地球有些不同。

透過與看起來身高約 1.6 米(5 英尺 3 英寸),體重約 60 公斤(132 磅)的丹妮莉絲進行比較,可以估算出龍的大小。龍的身體似乎是她的四倍長,大約五倍深,大約兩倍寬,尾巴的長度大約是身體的兩倍,厚度與她的身體差不多。假設龍和女人的密度大致相同,那麼成年龍的質量一定是丹妮莉絲的 44 倍左右:大約 2,600 公斤(5,700 磅)。

考慮到維斯特洛的所有人似乎都以與我們在地球上類似的方式移動,讓我們假設相同的引力,這將使龍的重量達到 26,000 牛頓 (我們稱之為 W)在每秒每秒十米的標稱 重力加速度 下(32 英尺/秒/秒)。

如果我們要理解飛龍的 空氣動力學原理 ,我們還需要兩個資訊。首先是機翼面積。每個機翼的翼展似乎大約是龍主體長度的兩倍,因此讓我們將機翼近似為兩個 4 米 x 8 米(13 英尺 x 26 英尺)的矩形,即 64 平方米2 (340 平方英尺),我們將其稱為 S

其次是 失速速度 ,即龍在墜落之前可以安全飛行的最慢速度。可以合理猜測,龍的起飛和著陸速度大致等於它們的失速速度,就像飛機和鳥類一樣。從節目來看,龍大約 13 米的體長似乎在三秒鐘內透過,這使得失速速度約為 4.3 米/秒或 14 英尺/秒。

龍的空氣動力學

作為一名工程師,當遇到任何問題時,我通常會求助於 數學 ,在這種情況下,是標準的 升力方程 :

我可以將其重新排列為:-

如果我們使用標準 地球海平面 空氣密度 ρ = 1.2kg/m3 ,這將得出 升力係數 為 36。這完全不現實。

相比之下,羅加洛翼 超輕型飛機 ——一種微型單座或雙座飛機,包括一個輕型框架和一個懸掛在滑翔傘式紡織機翼下方的小型發動機——的升力係數將在 2.2 到 2.7 之間。毫無疑問,進化已經使龍的翅膀變得非常高效,但我必須在這裡做出一些假設,因此選擇了最大升力係數(或 CL.max)為 3.5。

A dragon is shown flying over Kings Landing from the HBO series House of the Dragon

照片由 HBO 提供

撇開 魔法 的可能性不談,這告訴我們維斯特洛的大氣層一定比我們的大氣層稠密得多。使用相同的數字,我們可以計算出到底有多稠密

12 kg/m3 ,或約為地球正常值的 10 倍(我們稱之為 10 巴)聽起來令人不快地高,但實際上並沒有那麼糟糕。這大約是潛水員在 100 米深度 會體驗到的——完全可以生存。

有經驗證據支援這一點。觀看幾集《權力的遊戲》,你會注意到幾乎任何人都可以拿起矛或劍,並將其投擲到奧運會 標槍運動員 會非常羨慕的距離。鑑於重力似乎與我們的重力大致相似,這表明投擲的武器產生的升力比地球上大得多——這與密度較高的大氣層一致。

空氣中有些東西

我想知道這種大氣層中的氣體混合物是什麼?地球的大氣層由 21% 的氧氣、78% 的氮氣和 1% 的各種其他氣體組成。我們知道 21% 的氧氣是可以的——你和我此刻正在呼吸它——而 30% 的氧氣濃度會導致幾乎所有東西都 變得高度易燃 (超過這個濃度就開始接近爆炸)。這在維斯特洛似乎很可能,因為任何人只要靠近龍息的微小一口,似乎就會著火,同時值得注意的是,大多數當地人都非常擔心在任何地方生火,除非在石頭城堡內。《維斯特洛》可能擁有高密度空氣,其中氧氣含量約為 30%,但不會更多。

剩下的呢?我在這裡大膽地做一個有根據的猜測,它可能不是我們在地球上習慣的氮氣,而是 氬氣 ——一種惰性氣體,是地球上僅次於 氮氣 的第二大最常見氣體。氬氣比氮氣密度高 42%,並且可以在略低於 10 巴的壓力下實現更高密度的大氣層。

這裡可以使用兩條與氣體相關的定律來計算出氬氣和氧氣混合空氣的行為: 查爾斯定律 用於將成分相加, 玻意耳定律 用於顯示壓力升高時會發生什麼。應用這些定律,我可以證明,在大約七個大氣壓的壓力下,70% 氬氣、30% 氧氣的大氣層具有 12kg/m3 的空氣密度,因此龍可以飛行。簡單來說——如果空氣更重,我們可以擁有更稠密的大氣層——在這種情況下,用更重(或更準確地說,更稠密)的氬氣代替我們在地球上擁有的惰性氮氣。

這種 氬氧 (或 argox)混合物在高壓下呼吸時實際上會 產生輕度麻醉作用 。也許這可以部分解釋在維斯特洛許多公民中經常看到的非理性和徹頭徹尾的攻擊性行為。

因此,一點基礎物理學、空氣動力學和一些人體生理學的工作知識可以告訴你很多關於維斯特洛的事情——在那裡龍可以飛翔,火焰令人恐懼,而人們的非理性行為不一定是因為他們喝了什麼,而是因為他們呼吸了什麼。

本文最初發表於《The Conversation》。閱讀原文

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