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每日資訊:想跟龍媽一樣騎龍?也不是沒可能!

時間:2022-11-12 17:45:42    來源:科普中國網(wǎng)    

《權(quán)力的游戲》衍生劇《龍之家族》第一季結(jié)束了,雖然龍家情仇史只來得及掀開區(qū)區(qū)一角,但下一季最精彩的王位爭奪、滅絕了幾乎所有龍的內(nèi)戰(zhàn)“血龍狂舞”已經(jīng)呼之欲出。

在這部劇里,除了殺來殺去的宮斗戲,我們最喜聞樂見的還是里面的龍:不僅長得帥氣,擁有逆轉(zhuǎn)戰(zhàn)局的力量,還忠心耿耿聽主人的話,畢竟如果沒有龍,《龍之家族》也就是低配甄嬛傳而已。


(資料圖片僅供參考)

“黑死神”貝勒里恩|wikifandom

但仔細想想,在《權(quán)力的游戲》故事發(fā)生的維斯特洛大陸并沒有魔法,龍勉強還算是在常識生物的范疇里,這龍那么大,還一身的腱子肉,真能飛起來嗎?本著求真務(wù)實的精神,我們今天就來算一算,理一理。

先說結(jié)論:想做龍騎士的朋友們可以歇歇了,無論從航空動力學(xué)還是從生物形態(tài)學(xué)的角度看,這龍都有點太胖了,不大可能飛起來。

不過如果能穿越到白堊紀,確實能找到一種類似的龍,只不過騎上去可能非常難受。

能飛,但不是在地球上

英國倫敦布魯內(nèi)爾大學(xué)(Brunel University London)的航空工程師蓋伊·格拉頓(Guy Gratton)根據(jù)龍媽和龍同框畫面,估算了龍的體型、飛行速度等信息。

假設(shè)龍媽身高1.6米,體重60千克,再假設(shè)龍的密度與人類基本相同,根據(jù)劇中畫面人和龍的比例粗略估算,得出龍的體重大約是2600千克。

然而龍媽的龍已經(jīng)是迷你小龍,和“黑死神”相比就是豆芽菜|wikifandom

龍媽的龍到底多能飛?格拉頓算了算龍的升力系數(shù)。升力系數(shù)是一個無量綱量,表達一個飛行物體獲得的升力和周圍流體密度的關(guān)系,升力系數(shù)越大,物體飛行能力越優(yōu)秀。

由標準升力方程推導(dǎo)出的升力系數(shù)計算公式。W為飛行所需的升力(即龍受到的重力),ρ為大氣密度,V為真空速度(飛行物相對靜止空氣的運動速度),S為翼展面積。

假設(shè)維斯特洛大陸的環(huán)境條件(重力和空氣密度)與地球相同,再通過觀察,發(fā)現(xiàn)龍的翼展大約是體長的兩倍,把兩個龍翼抽象成兩個8米x4米的長方形,得出龍翼面積64平方米,把這些數(shù)據(jù)和龍飛的速度代入標準升力公式,計算得出龍的升力系數(shù)約為36[1]。

這個結(jié)果就有點離譜了。有研究估計,鴿子滑翔時升力系數(shù)為1.64 [2],一種帶翼傘的超輕型飛機的升力系數(shù)在2.2~2.7之間,這個數(shù)值在飛行器當(dāng)中已經(jīng)相當(dāng)優(yōu)秀,但還不到龍的十分之一

后面長長的一根是尾巴(盡力了)|自己畫的

要想讓這樣的龍飛起來,如果不用魔法的話,就只能假設(shè)維斯特洛大陸的空氣有問題。

升力系數(shù)與空氣密度成正比,格拉頓提出,如果維斯特洛的空氣密度大約是地球的10倍,那么龍的升力系數(shù)就能下降到3.6,回歸相對正常。

他認為影片中的場景也支持這種猜想:“幾乎每個人都能把矛或者劍扔出老遠,令參加奧運會的標槍運動員自慚形穢。鑒于維斯特洛的重力似乎與地球相近,這表明他們投出的武器獲得的升力比地球上要大得多,與空氣密度更高的假設(shè)相一致?!?/p>

對人類來說,10倍空氣密度造成的大氣壓大約相當(dāng)于潛水員在100米水下的環(huán)境,習(xí)慣習(xí)慣就好,但這樣的大氣里有什么成分可不好說啊。

要不,試著給龍減減肥?

會飛的動物通常會演化出較輕的體重,如果給龍減減肥,或許也能得到一個相對合理的升力系數(shù)。實際上,有一種真實存在過的動物非常接近龍媽的坐騎,那就是風(fēng)神翼龍

風(fēng)神翼龍藝術(shù)想象圖 | James Kuether / news.utexas.edu

風(fēng)神翼龍是已知史上最大的能飛的生物,它們身高與長頸鹿相當(dāng),光脖子就有1.4米長,其中最大的個體翼展可達12米。它在分類學(xué)上屬于爬行類,和龍的親緣關(guān)系很近(如果龍算大蜥蜴的話),同時又演化出了和現(xiàn)生鳥類相似的疏松多孔的骨骼,好減輕體重,讓飛行更加省力。

這樣的骨骼結(jié)構(gòu)也給古生物學(xué)家出了道難題,有人形容,挖風(fēng)神翼龍化石就好比從石頭里摳出一塊完整的薯片[3]。

一只翼展10米的風(fēng)神翼龍體重約為70~250kg,范圍波動大是因為體重取決于個體的營養(yǎng)狀況、是否懷孕等因素,根據(jù)化石估算體重很困難。如果取估算的上限,這個數(shù)值僅有維斯特洛的龍的體重的十分之一,但仍然達到了現(xiàn)存最大的會飛的鳥類——大鴇的十幾倍。

大鴇是現(xiàn)存最大的能起飛的鳥類,成年雄性大鴇身高可達一米,翼展可達2.7米|BirdNote

這么一個大家伙,要怎么飛起來啊!

飛不動了,真飛不動了

從生活方式上看,風(fēng)神翼龍更接近鳥類中的鷺或者鸛,常常在水邊活動、覓食。關(guān)于它怎么飛起來的,此前的理論有兩種猜測,一個是助跑起飛說,另一個是站立起飛說。

風(fēng)神翼龍的股骨和脛骨長度大約和一個身高兩米的人類相當(dāng),正常行走時步幅大約75厘米。結(jié)合奔跑速度等參數(shù)計算,助跑起飛在數(shù)學(xué)上是可能的。但是,這種起飛方式需要一個開闊的環(huán)境,而在白堊紀,風(fēng)神翼龍生活的大灣(Big Bend)地區(qū)以河流和叢林生境為主。

站立起飛說則主要受到了吸血蝠的啟發(fā)。吸血蝠起飛時主要依靠前肢的支撐,用類似俯臥撐的動作帶動身體騰空起飛。后肢在這個過程中幫不上什么忙,因為蝙蝠的膝蓋朝兩側(cè)打開,類似人深蹲時的姿態(tài),無法提供向前的推力。

吸血蝠奔跑|YouTube@Carl Zimmer

不過,去年12月發(fā)表的一項研究對站立起飛說進行了修正。研究團隊指出,風(fēng)神翼龍和蝙蝠親緣關(guān)系相去甚遠,四肢構(gòu)造也大不相同,很可能無法以同樣的動作起飛。

他們認為,風(fēng)神翼龍起飛時主要依靠后肢的力量,原地下蹲起跳,騰空約2.5米高,然后扇動翅膀飛行[4]。這樣的龍非要騎也不是不行,但大概怪難受的。

彈射起飛,到底應(yīng)該騎腦殼上還是背上?。浚黷andfonline.com

而且,風(fēng)神翼龍的飛行能力也有一些爭議。鳥類長距離飛行通常需要依靠滑翔,過去的觀點認為風(fēng)神翼龍可以像現(xiàn)代的猛禽一樣,乘著上升氣流飛行上萬公里。但最新研究認為,風(fēng)神翼龍即使有如此巨大的翅膀,它的身體還是太重了,只能飛行有限的距離[5]。它更有可能像大鴇這樣的鳥類一樣,大部分時間在地面生活。

大自然中的能量每一分都很珍貴。既然風(fēng)神翼龍自己飛都如此艱難,還是別指望它帶上人類了。

參考文獻

[1]https://theconversation.com/could-dragons-on-westeros-fly-aeronautical-engineering-and-maths-say-they-could-60584[2] Aldheeb M A, Asrar W, Sulaeman E, et al. A review on aerodynamics of non-flapping bird wings[J]. Journal of Aerospace Technology and Management, 2016, 8: 7-17. https://www.scielo.br/j/jatm/a/3WrcFMLN96KyHFDJjQpR85M/?lang=en[3]https://www.smithsonianmag.com/smart-news/new-studies-unveil-details-about-the-largest-flying-creature-to-ever-live-180979193/[4] Padian K, Cunningham J R, Langston Jr W, et al. Functional morphology of Quetzalcoatlus Lawson 1975 (Pterodactyloidea: Azhdarchoidea)[J]. Journal of Vertebrate Paleontology, 2021, 41(sup1): 218-251. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02724634.2020.1780247[5] Goto Y, Yoda K, Weimerskirch H, et al. How did extinct giant birds and pterosaurs fly? A comprehensive modeling approach to evaluate soaring performance[J]. PNAS Nexus, 2022, 1(1): pgac023 https://academic.oup.com/pnasnexus/article/1/1/pgac023/6546201。

作者:瑪雅藍

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標簽: 風(fēng)神翼龍 親緣關(guān)系 權(quán)力的游戲

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