
以下文章经《The Conversation》许可转载,《The Conversation》是一家报道最新研究进展的在线出版物。
和许多人一样,我最近开始对维斯特洛统治阶级人民的生活和爱情故事着迷,那里偶尔迷人的居民花大量时间争吵谁当家作主。 《权力的游戏》 非常有趣——但不要对任何角色产生依恋,因为他们世界中的寿命似乎变化很大。
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众多有抱负的统治者之一—— 丹妮莉丝·坦格利安 ——花了相当多的时间在龙身边,偶尔也会骑龙。我作为一名 航空工程师 的背景让我开始思考 这些神话生物 ,我突然想到,为了能够飞行,它们的世界的运作方式一定与地球有些不同。
通过与看起来身高约 1.6 米(5 英尺 3 英寸),体重约 60 公斤(132 磅)的丹妮莉丝进行比较,可以估算出龙的大小。龙的身体似乎是她的四倍长,大约五倍深,大约两倍宽,尾巴的长度大约是身体的两倍,厚度与她的身体差不多。假设龙和女人的密度大致相同,那么成年龙的质量一定是丹妮莉丝的 44 倍左右:大约 2,600 公斤(5,700 磅)。
考虑到维斯特洛的所有人似乎都以与我们在地球上类似的方式移动,让我们假设相同的引力,这将使龙的重量达到 26,000 牛顿 (我们称之为 W)在每秒每秒十米的标称 重力加速度 下(32 英尺/秒/秒)。
如果我们要理解飞龙的 空气动力学原理 ,我们还需要两个信息。首先是机翼面积。每个机翼的翼展似乎大约是龙主体长度的两倍,因此让我们将机翼近似为两个 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),我们将其称为 S。
其次是 失速速度 ,即龙在坠落之前可以安全飞行的最慢速度。可以合理猜测,龙的起飞和着陆速度大致等于它们的失速速度,就像飞机和鸟类一样。从节目来看,龙大约 13 米的体长似乎在三秒钟内通过,这使得失速速度约为 4.3 米/秒或 14 英尺/秒。
龙的空气动力学
作为一名工程师,当遇到任何问题时,我通常会求助于 数学 ,在这种情况下,是标准的 升力方程 :
我可以将其重新排列为:-
如果我们使用标准 地球海平面 空气密度 ρ = 1.2kg/m3 ,这将得出 升力系数 为 36。这完全不现实。
相比之下,罗加洛翼 超轻型飞机 ——一种微型单座或双座飞机,包括一个轻型框架和一个悬挂在滑翔伞式纺织机翼下方的小型发动机——的升力系数将在 2.2 到 2.7 之间。毫无疑问,进化已经使龙的翅膀变得非常高效,但我必须在这里做出一些假设,因此选择了最大升力系数(或 CL.max)为 3.5。

照片由 HBO 提供
撇开 魔法 的可能性不谈,这告诉我们维斯特洛的大气层一定比我们的大气层稠密得多。使用相同的数字,我们可以计算出到底有多稠密
12 kg/m3 ,或约为地球正常值的 10 倍(我们称之为 10 巴)听起来令人不快地高,但实际上并没有那么糟糕。这大约是潜水员在 100 米深度 会体验到的——完全可以生存。
有经验证据支持这一点。观看几集《权力的游戏》,你会注意到几乎任何人都可以拿起矛或剑,并将其投掷到奥运会 标枪运动员 会非常羡慕的距离。鉴于重力似乎与我们的重力大致相似,这表明投掷的武器产生的升力比地球上大得多——这与密度较高的大气层一致。
空气中有些东西
我想知道这种大气层中的气体混合物是什么?地球的大气层由 21% 的氧气、78% 的氮气和 1% 的各种其他气体组成。我们知道 21% 的氧气是可以的——你和我此刻正在呼吸它——而 30% 的氧气浓度会导致几乎所有东西都 变得高度易燃 (超过这个浓度就开始接近爆炸)。这在维斯特洛似乎很可能,因为任何人只要靠近龙息的微小一口,似乎就会着火,同时值得注意的是,大多数当地人都非常担心在任何地方生火,除非在石头城堡内。《维斯特洛》可能拥有高密度空气,其中氧气含量约为 30%,但不会更多。
剩下的呢?我在这里大胆地做一个有根据的猜测,它可能不是我们在地球上习惯的氮气,而是 氩气 ——一种惰性气体,是地球上仅次于 氮气 的第二大最常见气体。氩气比氮气密度高 42%,并且可以在略低于 10 巴的压力下实现更高密度的大气层。
这里可以使用两条与气体相关的定律来计算出氩气和氧气混合空气的行为: 查尔斯定律 用于将成分相加, 玻意耳定律 用于显示压力升高时会发生什么。应用这些定律,我可以证明,在大约七个大气压的压力下,70% 氩气、30% 氧气的大气层具有 12kg/m3 的空气密度,因此龙可以飞行。简单来说——如果空气更重,我们可以拥有更稠密的大气层——在这种情况下,用更重(或更准确地说,更稠密)的氩气代替我们在地球上拥有的惰性氮气。
这种 氩氧 (或 argox)混合物在高压下呼吸时实际上会 产生轻度麻醉作用 。也许这可以部分解释在维斯特洛许多公民中经常看到的非理性和彻头彻尾的攻击性行为。
因此,一点基础物理学、空气动力学和一些人体生理学的工作知识可以告诉你很多关于维斯特洛的事情——在那里龙可以飞翔,火焰令人恐惧,而人们的非理性行为不一定是因为他们喝了什么,而是因为他们呼吸了什么。
本文最初发表于《The Conversation》。阅读原文。