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想跟龙妈一样骑龙?也不是没可能!

2022-11-12

《权力的游戏》衍生剧《龙之家族》第一季结束了,虽然龙家情仇史只来得及掀开区区一角,但下一季最精彩的王位争夺、灭绝了几乎所有龙的内战“血龙狂舞”已经呼之欲出。

在这部剧里,除了杀来杀去的斗戏,我们最喜闻乐见的还是里面的龙:不仅长得帅气,拥有逆转战局的力量,还忠心耿耿听主人的话,毕竟如果没有龙,《龙之家族》也就是低配甄嬛传而已。

“黑死神”贝勒里恩|wikifandom

但仔细想想,在《权力的游戏》故事发生的维斯特洛大陆并没有魔法,龙勉强还算是在常识生物的范畴里,这龙那么大,还一身的腱子肉,真能飞起来吗?本着求真务实的精神,我们今天就来算一算,理一理。

先说结论:想做龙骑士的朋友们可以歇歇了,无论从航空动力学还是从生物形态学的角度看,这龙都有点太胖了,不大可能飞起来

不过如果能穿越到白垩纪,确实能找到一种类似的龙,只不过骑上去可能非常难受。

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能飞,但不是在地球上 

英国伦敦布鲁内尔大学(Brunel University London)的航空工程师盖伊·格拉顿(Guy Gratton)根据龙妈和龙同框画面,估算了龙的体型、飞行速度等信息。

假设龙妈身高1.6米,体重60千克,再假设龙的密度与人类基本相同,根据剧中画面人和龙的比例粗略估算,得出龙的体重大约是2600千克

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然而龙妈的龙已经是迷你小龙,和“黑死神”相比就是豆芽菜|wikifandom

龙妈的龙到底多能飞?格拉顿算了算龙的升力系数。升力系数是一个无量纲量,表达一个飞行物体获得的升力和周围流体密度的关系,升力系数越大,物体飞行能力越优秀

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由标准升力方程推导出的升力系数计算公式。W为飞行所需的升力(即龙受到的重力),ρ为大气密度,V为真空速度(飞行物相对静止空气的运动速度),S为翼展面积。

假设维斯特洛大陆的环境条件(重力和空气密度)与地球相同,再通过观察,发现龙的翼展大约是体长的两倍,把两个龙翼抽象成两个8米x4米的长方形,得出龙翼面积64平方米,把这些数据和龙飞的速度代入标准升力公式,计算得出龙的升力系数约为36 [1]。

这个结果就有点离谱了。有研究估计,鸽子滑翔时升力系数为1.64 [2],一种带翼伞的超轻型飞机的升力系数在2.2~2.7之间,这个数值在飞行器当中已经相当优秀,但还不到龙的十分之一

后面长长的一根是尾巴(尽力了)|自己画的

要想让这样的龙飞起来,如果不用魔法的话,就只能假设维斯特洛大陆的空气有问题

升力系数与空气密度成正比,格拉顿提出,如果维斯特洛的空气密度大约是地球的10倍,那么龙的升力系数就能下降到3.6,回归相对正常。

他认为影片中的场景也支持这种猜想:“几乎每个人都能把矛或者剑扔出老远,令参加奥运会的标枪运动员自惭形秽。鉴于维斯特洛的重力似乎与地球相近,这表明他们投出的武器获得的升力比地球上要大得多,与空气密度更高的假设相一致。”

对人类来说,10倍空气密度造成的大气压大约相当于潜水员在100米水下的环境,习惯习惯就好,但这样的大气里有什么成分可不好说啊。

要不,试着给龙减减肥?

会飞的动物通常会演化出较轻的体重,如果给龙减减肥,或许也能得到一个相对合理的升力系数。实际上,有一种真实存在过的动物非常接近龙妈的坐骑,那就是风神翼龙

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风神翼龙艺术想象图 | James Kuether / news.utexas.edu

风神翼龙是已知史上最大的能飞的生物,它们身高与长颈鹿相当,光脖子就有1.4米长,其中最大的个体翼展可达12米。它在分类学上属于爬行类,和龙的亲缘关系很近(如果龙算大蜥蜴的话),同时又演化出了和现生鸟类相似的疏松多孔的骨骼,好减轻体重,让飞行更加省力。

这样的骨骼结构也给古生物学家出了道难题,有人形容,挖风神翼龙化石就好比从石头里抠出一块完整的薯片[3]。

一只翼展10米的风神翼龙体重约为70~250kg,范围波动大是因为体重取决于个体的营养状况、是否怀孕等因素,根据化石估算体重很困难。如果取估算的上限,这个数值仅有维斯特洛的龙的体重的十分之一,但仍然达到了现存最大的会飞的鸟类——大鸨的十几倍。

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大鸨是现存最大的能起飞的鸟类,成年雄性大鸨身高可达一米,翼展可达2.7米|BirdNote

这么一个大家伙,要怎么飞起来啊!

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飞不动了,真飞不动了

从生活方式上看,风神翼龙更接近鸟类中的鹭或者鹳,常常在水边活动、觅食。关于它怎么飞起来的,此前的理论有两种猜测,一个是助跑起飞说,另一个是站立起飞说。

风神翼龙的股骨和胫骨长度大约和一个身高两米的人类相当,正常行走时步幅大约75厘米。结合奔跑速度等参数计算,助跑起飞在数学上是可能的。但是,这种起飞方式需要一个开阔的环境,而在白垩纪,风神翼龙生活的大湾(Big Bend)地区以河流和丛林生境为主。

站立起飞说则主要受到了吸血蝠的启发。吸血蝠起飞时主要依靠前肢的支撑,用类似俯卧撑的动作带动身体腾空起飞。后肢在这个过程中帮不上什么忙,因为蝙蝠的膝盖朝两侧打开,类似人深蹲时的姿态,无法提供向前的推力。

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吸血蝠奔跑|[email protected] Zimmer

不过,去年12月发表的一项研究对站立起飞说进行了修正。研究团队指出,风神翼龙和蝙蝠亲缘关系相去甚远,四肢构造也大不相同,很可能无法以同样的动作起飞。

他们认为,风神翼龙起飞时主要依靠后肢的力量,原地下蹲起跳,腾空约2.5米高,然后扇动翅膀飞行[4]。这样的龙非要骑也不是不行,但大概怪难受的。

弹射起飞,到底应该骑脑壳上还是背上啊?|tandfonline.com

而且,风神翼龙的飞行能力也有一些争议。鸟类长距离飞行通常需要依靠滑翔,过去的观点认为风神翼龙可以像现代的猛禽一样,乘着上升气流飞行上万公里。但最新研究认为,风神翼龙即使有如此巨大的翅膀,它的身体还是太重了,只能飞行有限的距离 [5]。它更有可能像大鸨这样的鸟类一样,大部分时间在地面生活。

大自然中的能量每一分都很珍贵。既然风神翼龙自己飞都如此艰难,还是别指望它带上人类了。

参考文献

[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:玛雅蓝

编辑:翻翻

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