博雅小学堂
给孩子受益终生的人文底色
文丨吴京平
博雅《给孩子的科技周刊》主讲人
知名科普作家
这些日子,因为奥运重头的点火仪式,很多人,包括一些科普大V,把“热气球”作为了巴黎浪漫的代名词之一。
但是浪漫是浪漫,创意是创意,那个球,可不是热气球!
分享《给孩子的科技周刊》吴京平老师的全新讲解,也看看这场极致浪漫背后的科学之路。
音频来自博雅小学堂APP
01
圣火台,没有真火
你看到的烟雾,其实是水雾
这一次,巴黎奥运火炬点火仪式比较引人注目。因为这次没有固定火炬台。圣火台悬挂在一个巨大的气球下面,飞到了60米高的空中,在巴黎的夜空熠熠生辉,你离得老远就能看到这个别出心裁的圣火台。
可是你知道吗?这个圣火台并没有真的燃烧,你看到的那些“火”,也并不是真的火焰。这个特殊的圣火台是法国电力公司专门为这次奥运会设计的。
这个圣火台是个巨大的圆圈,里面安装了40盏大功率的LED射灯,还安装了200个高压水雾喷嘴。LED的光辉照在这200个喷嘴喷出的水雾上,就像是熊熊燃烧的火焰。其实这从头到尾都是灯光效果,并没有燃烧。这也算是把环保做到极致了。
观众看到的“火焰”是光流与水雾配合呈现出来的效果
这个大气球所在的位置就是杜伊勒里花园,白天气球降落到地上,耗水量每小时2吨,夜里飞到60米的空中,每小时的耗水量是3吨。LED需要用电,喷水雾需要用水,所以圣火台下边必须拖一根电线和水管。气球必须用钢缆系留在地面上。
02
人类最初的飞行梦
巴黎圣火,致敬蒙哥菲尔兄弟?
法国人是怎么想到把圣火台吊在气球上飞上天呢?
了解科学史的人看到这个创意,肯定会眼前一亮。因为载人的气球,本来就是法国人发明的。第一个乘坐气球飞上天空的,就是法国人。
大概在1782年左右,法国的蒙哥菲尔兄弟在烧纸的时候,发现火焰的热气可以带动纸灰冉冉上升,还会把女孩穿的大裙子吹鼓起来。他们突发奇想,如果用布做个大口袋,装上满满的一口袋热气,是不是可以把人送上天呢?
蒙哥菲兄弟在家乡安诺奈的纪念碑
说干就干。
他们制造了一个直径11米的大气球,这气球是用亚麻布做的。为了保持气密性,他们在布里面贴了好多层纸。这兄弟俩的本行是造纸的,纸有的是。他们在这个大气球下边生火,把燃烧产生的烟气灌进气球,气球果然飞了起来,飞到了2000米的高空,停留了10分钟。看来这事儿靠谱儿。
当然,离了钱是万万不能的。为了获得贵族的支持,1783年9月19日,这兄弟俩在法王路易十六的凡尔赛宫门前广场上做了表演,这一次大气球带了一只鸭子、一只鸡和一只羊上了天,落地的时候这几只动物都活蹦乱跳的。
正因为这段历史,有不少人认为,这次巴黎奥运会的圣火台设计成一个飞天的大气球,就是为了致敬蒙哥菲尔兄弟。
你要这么说也不算错,但是并不精确。蒙哥菲尔兄弟制造的是热气球,可是这次奥运圣火台并不是挂在热气球下边。
03
“巴黎极致浪漫”不是热气球
现代热气球的造型都是类似水滴形,在最底下有个大开口,时不时要用火焰喷射器为气球里的空气进行加热。
热气球球体下面的细节是这样敞开的,这样燃烧器的火焰才能把空气加热
可是巴黎奥运会这个大气球是个标准的圆球,下边并没有用来加热的燃气瓶。这样的气球无论如何不太可能是热气球,而是一只氦气球。
巴黎奥运火炬台气球,球体下部显然不是敞开的,而是有一个黑色的阀门
其实就在蒙哥菲尔制造气球以后,消息马上传开了。法国科学界也马上行动起来了。因为那个时候法国化学获得很大的进展,大家已经可以从酸液之中提取出氢气。氢气本身就比空气轻,本来就可以产生巨大的浮力,根本不需要加热。
物理学家查尔斯拉着罗伯特兄弟一起制造了一只直径4米的气球,载重量只有9公斤。他们从1783年8月23号开始,准备在巴黎的胜利广场上做飞行实验。他们用一大桶硫酸,然后往里面扔进金属,这时候从酸液里面就开始咕嘟咕嘟的冒出氢气。可惜,制造氢气的速度太慢,经历了几次延期,一直鼓捣到了8月27号,才攒够了足够的氢气,实验地点也从胜利广场转移到了更大的战神广场。
那一天的天气也不太好,有点小雨,但是巴黎市民都跑来看热闹。这只氢气球顺利起飞,实验获得了成功。请大家记住这个地点,巴黎的战神广场,也就是现在埃菲尔铁塔的所在地。当年埃菲尔铁塔还不存在呢。
这是一只19世纪制作于英国的象牙鼻烟盒。盒上描绘了1783年8月27日世界上第一只氢气球在巴黎升空的情景。
说实话,这几队人马有点竞争的意思。
1783年10月19日,蒙哥菲尔兄弟组织了一次系留载人实验,罗齐尔和维莱德乘坐气球升到空中,不过为了安全,下边有绳子拉着,并不是自由飞行。
因为第一次气球载人自由飞行有一定的风险,路易十六打算让死刑犯来完成这次试飞。科学家罗齐尔认为这个荣誉不能让囚犯夺了去,自己愿意当第一个实验者。
1783年11月21号,在布洛涅森林边上的穆埃特城堡花园,他和阿兰德侯爵一起登上了热气球,完成了人类第一次热气球自由飞行。阿兰德侯爵是个军人,被吓得脸色煞白,罗齐尔倒是非常镇定。
热气球团队实现了自由飞行,氢气球团队也在加班加点的赶进度。
10天之后,查尔斯和罗伯特兄弟完成了氢气球的载人飞行,飞到500米高,距离是36公里。起飞的地点就是杜伊勒里宫花园。
这把用象牙做成扇骨的精美扇子,描绘了1783年12月1日查尔斯所制作的世界上第一只燃气气球载人飞行的情景。
所以啊,要说致敬历史,这次奥运的圣火点燃仪式应该是致敬了查尔斯的这次氢气球飞行。因为地点完全一致,都是杜伊勒里宫花园。而且气球的形式也一致,只是不安全的氢气被安全的氦气取代了。
杜伊勒里宫花园在哪儿啊?就在卢浮宫的前边,杜伊勒里宫是法国的王宫。只是国王们都比较喜欢住在郊外的凡尔赛宫,不喜欢住在巴黎城里,倒是拿破仑特别喜欢住在杜伊勒里宫。在大革命之后,杜伊勒里宫花园就对大众开放了,成了公共活动的场地。
1878年巴黎世博会,商人吉法德建造了一个载人观光的大气球,尺寸恰好和今天的圣火气球差不多。载人舱的外形和今天的这个圣火台也非常相似。气球下面也有钢缆拉着,也是一个系留气球。起飞地点也是杜伊勒里宫。这个气球可以一次运载40人飞到500米高空俯瞰巴黎世博会的各个场馆,只是气球脚下的杜伊勒里宫已经在7年前的巴黎公社起义之中被烧毁了,废墟一直到1883年才拆毁。所以我们今天只能看到花园,看不到杜伊勒里宫了。
不管怎么说吧,杜伊勒里花园这个地方跟氢气球有缘。如今成了奥运圣火台的所在地了。我们上面提到的这些气球起飞的地点,如今也都是巴黎的著名景点。这座城市也和人类的飞行梦想紧紧地联系在了一起。
-博雅爆款推荐-
《给孩子的新闻周刊2024》
培养孩子的大视野、大情怀
让孩子学会思辨
这件事越早开始越好
本文首发于博雅小学堂APP