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圣誕老人科學工作原理

2017-01-10 12:04
科學Fans 2016年12期
關鍵詞:音速馴鹿穿墻

圣誕老人在哪里

圣誕老人住在芬蘭拉普蘭地區(qū)的羅瓦涅米的圣誕老人村(Santa Clauss House),在那里,你還能看到美麗的極光。

如果你沒有時間去拜訪他的話,可以給他寫信,信箱地址是:Santas Post Office FIN – 96930 Arctic Circle, Finland.

說到圣誕老人,他的原型是一位土耳其歷史上真實存在的主教,叫做圣·尼古拉斯(Saint Nicholas)。公元3世紀末,圣·尼古拉斯出生在地中海沿岸的潘特拉。他雖出身于一個富裕家庭,但從小心地善良,樂善好施,喜歡以匿名的方式贈送給當?shù)馗F人各種禮物。在公元346年去世后,他被尊稱為圣人,他的生前事跡后來就逐漸演變成今天的圣誕老人傳說了。

18億份禮物

據(jù)統(tǒng)計,全世界人口總數(shù)約為70億,15歲以下兒童的人口總數(shù)約為18億,占到了世界總?cè)丝诘?6.8%。這么看來,圣誕老人每年就要準備18億份禮物,他可真是大手筆!

要把18億份禮擺放起來,可是非常占空間。假設每份禮物為邊長20厘米的立方體,若是將它們疊成金字塔一樣的禮物山,最終可是會堆出邊長350米,高350米的巨大金字塔!比世界上最大的胡夫金字塔更大!

當然,除了數(shù)量和面積感人之外,這些禮物的重量也是非比尋常的重!假設每份禮物僅有500克(比如一瓶礦泉水,或十個雞蛋的重量),計算一下的話,就是:

時間問題

現(xiàn)在最重要的問題來了——時間!雖然說越早開始送越好,但是再怎么也要等到晚上十點之后,不然孩子們根本沒睡著。如果拖得太慢的話,有些等不及的小朋友第二天一大早又起床了。綜合所有因素,圣誕老人最科學的工作時間,應該是12月24日晚上10點到25日早上5點這個區(qū)間啦。

這樣看一下,其實也只有7個小時而已!不過好在世界各地都是有時差的,只要圣誕老人一直不停地從東向西前進,就能追上時差。當位于國際日期變更線西側(cè)的萊恩群島在12月24日晚上10點時,國際日期變更線東側(cè)的庫克群島還是23日的晚上9點呢,而等到庫克群島來到25日早上5點,可是在32個小時之后。所以,雖然看上去只有7個小時,實際上圣誕老人可是有長達32個小時的時間可以用來派送禮物。

超音速馴鹿

雖然看上去時間很充裕,但是要在32個小時內(nèi)送完18億份禮物,那就意味著每小時要送5600萬人!那每分鐘就要送94萬人!那每一秒就得送一萬六千人!

讓我們再來算一下,全世界的陸地面積大約為一億萬千萬平方千米,除開沙漠、森林、農(nóng)業(yè)用地和工業(yè)用地等等,那么就算成是陸地上大約有5%是有人住的地方。如果假設平均每一個家庭有2個15歲以下的小孩,圣誕老人就要拜訪9億戶人家。如果我們把這些人家平均散布在地面上,每一個家庭的平均間隔距離也會有81米。這樣一來,馴鹿要跑的全部路徑約為7200萬千米,如果要在32個小時里跑完,馴鹿的速度就必須是音速的1900倍!真的是超音速馴鹿!

送禮物?不,是扔禮物才對

不過以上的思考只是圣誕老人單純繞著全世界跑了一圈所花的時間,還沒有考慮送禮物的時間呢。試想一下,每次向前跑個81米就停下來,那么最高速度就必須達到音速的3800倍才能完成任務!

既然時間這么緊張,圣誕老人一定會拋棄爬煙囪這樣浪費時間體力的活動。他一定是——穿墻而過!聽起來似乎覺得是在搞笑,但是這種現(xiàn)象在自然界真的是會發(fā)生的!圣誕老人一定配備了“中微子”這樣神奇的“穿越”技術!

當圣誕老人穿墻而過,直接在小朋友的房間里留下禮物時,又會產(chǎn)生另一個問題,如果禮物也是跟他以音速1900倍的速度運動,那么根據(jù)慣性定律,這份禮物就會以音速1900倍的禮物砸在墻上,而它的破壞力相當于24噸的炸藥!

不過別擔心啦,圣誕老人只需要將禮物朝后方以音速1900倍的速度丟出去!投出的速度與運動的速度互相抵消,禮物也能以速度為0的方式留下來了。

你看,就算是傳說中的圣誕老人,光靠幻想與神力也完不成那么多的工作量,必須依靠精密的計算與先進的高科技,才能在圣誕節(jié)這天,順利地給全世界的人帶去幸福與快樂。

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