本文參加百家號科學#了不起的自然氣象#系列徵文
原標題:坐氫氣球遊樂項目,如遇繩子脫落,在氣球上升到爆炸墜落之前,這段時間有無辦法自救?
感謝提問(這應該加個「科學」標籤),在回答這個問題之前,我們先來回顧一下發生在山東煙臺某景區的一起氦氣球失控事件。
2019年10月1日國慶當天,一對母子在該景區購買了一張70元的載人氦氣球的遊樂場通票,乘坐氦氣球大致體驗過程是這樣的:通過鋼纜或者繩索將巨大的氦氣球與地面相連,利用氦氣的密度小於空氣這一原理,可實現氦氣球受空氣浮力而「飛」起來,然後通過不斷的放繩子使其「飛」得更高,當達到遊玩時間後再通過地面的控制裝置將放飛到空中的氦氣球拉回。
然而不幸的是,此次乘坐氦氣球的母子倆由於地面控制的繩索發生斷裂,導致氦氣球失去控制而越飛越高,直至上升到臨界點時由於氦氣球內外壓力差過大,高空大氣稀薄壓力較小而氣球內部壓力較大,巨大的壓力直接將氦氣球撐破(炸裂),最後成為自由落體往下墜,造成兩人死亡的安全責任事故。
通過這起事故不難看出,其根本原因是控制氦氣球的繩索發生了斷裂,使得氦氣球無法得到直接控制而不斷上升。而且氦氣球往往體積也非常的巨大,一般直徑20多米、高30多米、容量約5000立方,因此受到的空氣浮力也會更大,一旦出現故障也是很難有效控制的。比如經常看到在街頭巷尾賣氦氣球(氫氣球)的人,都要時時刻刻緊緊攥著手裡的線,否則一個不留神一陣風過來可能就有的「小動物」被吹到空中去了。
有句話叫做「爬得越高摔得越慘」,對於載人氦氣球亦是如此。由於氦氣球失去控制後,其上升的高度越來越高直至最後炸裂並下落,根據自由落體的速度計算公式可以得出(h=1/2gt^2,g取10m/s^2,忽略空氣阻力),設該氦氣球升高到200米處炸裂下落,那麼下落的時間為1/2 * g t^2=200,也就是t=√40(約為6.32秒),而此時落地的瞬時速度約為為63.2米/秒,也就是227.52公裡/小時。可想而知以這樣一個速度砸向地面是一個什麼概念,遠遠比高速撞車還要慘重得多。
從上面的自由落體的相關計算可以看出,如果能阻止氦氣球上升速度和上升高度,就能相對有效減緩或者降低傷害程度,比如用隨身攜帶的鑰匙等物品將氦氣球劃破降低氣球內壓,阻止它繼續升高而事實上這也是氦氣球在墜地之前乘客相對較容易做到的。除此之外,若下方有開闊的水域,解開安全帶往下跳無疑是上上策,與其等待幾乎無法展開的營救倒不如果斷以這種方法進行自救。
文末我把「平安是福」這句話送給大家,希望大家在平常的生活、學習以及工作中,遵標作業、注意安全