Могат ли драконите на Вестерос да летят без магия? Да, казва авиоинженер

Телевизионният сериал „Игра на тронове“ (Game of Thrones) има вече милиони фенове. Но освен съдбите на хората от Вестерос, зрителите са очаровани и от огнедишащите дракони, които язди амбициозната владетелка Денерис Таргариен.

Един авиационен инженер казва, че за да летят тези митичните създания, техният свят трябва да работи малко по-различно в сравнение със Земята.

Както разсъждава на страницата The Conversation Гай Гратън (Guy Gratton), старши научен сътрудник по аеронавтика от Университет Брунел в Лондон, „малко основни познания по физика, аеродинамика и малко практически познания за човешката физиология могат да ви кажат много за Вестерос“.

Ето как Гай Гратън обяснява, без да прибягва до магия, защо драконите могат да летят, защо и най-лекият им дъх може да запали всичко наоколо и дори защо жителите на Вестерос са толкова агресивни и ирационални:

Възможно е да се прецени размерът на дракон в сравнение с Денерис, която изглежда висока около 1,6 метра и тегло около 60 кг. Тялото на дракона изглежда около четири пъти по-дълго от нея, около пет пъти по-високо и около два пъти по-широко, с опашка, отново приблизително същата дължина и приблизително толкова дебела, колкото тялото й. Ако приемем, че плътността на дракона и жената е приблизително еднаква, тогава масата на напълно пораснал дракон трябва да е около 44 пъти по-голяма от тази на Денерис: около 2600 кг,

Имайки предвид, че видимо всички във Вестерос се движат по начин, подобен на нас на Земята, нека приемем са подложени на същото гравитационно привличане, което предполага, че теглото на дракона е около 26 000 нютона (което ще бъде обозначено с W) при номинално ускорение поради гравитацията от 10 метра на секунда в секунда (земното ускорение всъщност е 9.81м/сек²).

За да се разбере аеродинамиката на летящите дракони, е нужна информация за още две неща.

Първо, площта на крилото. Всяко крило изглежда има размах, приблизително два пъти по-голям от дължината на основното тяло на дракона, така че нека апроксимираме крилете на два правоъгълника 4м на 8м или площ 64м², които ще наречем S.

Второ, минималната скорост на полет или най-бавната, с която драконът може безопасно да лети, преди да падне от небето. Би било разумно да се предположи, че драконите излитат и кацат приблизително с тази скорост, точно както правят самолетите и птиците. Съдейки по програмите, изглежда, че дължината на тялото на дракона от около 13 метра преминава за около три секунди, което поставя скоростта на спиране на около 4,3 м/сек.

Аеродинамика на дракона

В този случай стандартното уравнение на подемната сила е:

което можв да се преобразува на:

Ако използваме стандартната земна плътност на въздуха на морското равнище от ρ = 1,2 кг/м³, това дава коефициент на подемна сила равен на 36. Което е напълно нереалистично.

За сравнение, свръхлек самолет с крила (например Rogallo) – малък едноместен или двуместен самолет, състоящ се от лека рамка и малък двигател, окачен под текстилно крило в стил делтапланер – би имал коефициент на подемна сила между 2,2 и 2,7. Без съмнение еволюцията е адаптирала крилото на дракона да бъде високоефективно, но трябва да се направят някои предположения, така че Гай Гратън избира максимален коефициент на подемната сила (или C _L.max) от 3,5.

Пренебрегвайки възможността за магия, това показва, че атмосферата на Вестерос трябва да е много по-плътна от нашата. Използвайки същите цифри, можем да определим колко е плътна атмосферата на Вестерос:

12 кг/м³ или около 10 пъти по-голямо от нормалното за Земята (или 10 стандартни атмосфери) звучи неприятно високо, но всъщност не е толкова лошо. Става въпрос за това, което един гмуркач би изпитал на 100 метра дълбочина – налягане, при което се оцелява без проблем.

Има емпирични доказателства, които подкрепят това заключение на автора на статията в The Conversation.

„Гледайки няколко епизода на Игра на тронове, ще забележите, че почти всеки може да вземе копие или меч и да го хвърли на разстояние, на което олимпийски хвърляч на копие би завидял. Като се има предвид, че гравитацията изглежда приблизително подобна на нашата, това предполага, че хвърлените оръжия генерират много повече подемна сила, отколкото на Земята – в съответствие с атмосфера с по-висока плътност“, подчертава Гай Гратън.

Има нещо във въздуха

Каква е сместа от газове в атмосферата на Вестерос?

Атмосферата на Земята се състои от 21% кислород, 78% азот и 1% различни други газове. Кислородът ни е необходим, за да дишаме, но при 30% кислородна концентрация почти всичко да става силно запалимо, а над тази граница атмосфераата става  експлозивна.

Тази хипотеза е доста вероятна за Вестерос, тъй като всеки, който се доближи до дъха на дракон, изглежда се запалва. А повечето местни хора са много внимателни със запалването на огън навсякъде, освен в каменен замък. Вестерос вероятно има въздух с висока плътност с около 30% кислород, но не повече.

За да се достигне такава висока плътност, вероятно друга съставка на въздуха е доста по тежка от аналога ѝ на земята.

Тук Гай Гратън прави обосновано предположение, че азотът, с който сме свикнали на Земята, е заменен с аргон – инертен газ, който е следващият най-разпространен газ на земята след азота. Аргонът е с 42 процента по-плътен от азота и би позволил атмосфера с по-висока плътност при налягане малко по-ниско от 10 стандартни атмосфери.

Има два закона, свързани с газовете, които могат да се използват в случая, за да се определи поведението на въздушната смес от аргон и кислород: Законът на Шарл, който описва как газовете се разширяват при нагряване, и Законът на Бойл – Мариот, който показва какво се случва, когато налягането се увеличи.

Прилагайки ги, Гай Гратън показва, че при налягане от около 7 атмосфери, атмосфера със 70% аргон и 30% кислород има плътност на въздуха от 12кг/м³ и така драконите могат да летят. С други думи – можем да имаме по-плътна атмосфера, ако въздухът е по-тежък – в този случай чрез замяна на инертния азот, който имаме на земята, с по-тежкия или по-точно по-плътен аргон.

Тази смес аргон-кислород всъщност ще бъде умерено наркотична при вдишване при високо налягане. Може би това може отчасти да обясни редовното ирационално и откровено агресивно поведение, наблюдавано сред много граждани на Вестерос.

Така че малко основни познания по физика, аеродинамика и малко практически познания за човешката физиология могат да ви кажат много за Вестерос – там, където летят дракони, трябва да се страхувате от огъня и ирационалното поведение на хората не се дължи непременно на това какво пият, а какво дишат.

Авторът Гай Гратън е гост-старши научен сътрудник по аеронавтика от Университета Брунел в Лондон.

Източник: Could dragons on Westeros fly? Aeronautical engineering and maths say they could, The Conversation

nauka.offnews.bg