以目前的技術水平能製造出圓盤狀飛行物（UFO那樣的）嗎？| 新十萬個為什麼

繼《加油！向未來》的「新十萬個為什麼」H5發布后，我們徵集到了許多問題。有人的問題很接地氣，有人的腦洞開到了外太空，還有的人把我們當成了「知心姐姐」......這些問題的背後，有科學解釋嗎？

1.夏天地面附近會有類似火焰一樣的透明的跳動，為什麼？（網友：沐風）

空氣是透明的，沒有辦法直接吸收太陽光的能量——太陽光透過空氣把地面加熱——地面通過熱傳導，把緊挨著地面的空氣加熱——空氣受熱膨脹，體積增加密度變小——密度變小之後空氣開始上浮，並與上方的冷空氣不斷碰撞——空氣中形成了很多不同密度的交界面，這些交界面隨著冷熱空氣的碰撞不斷改變——不同密度的空氣有不同的折射率，光線穿過不同密度的界面時，發生折射——於是你就看到了像火焰一樣透明的跳動。

2.蠟燭的火焰在太陽光下為什麼有影子？它本身不可以發光把影子照亮嘛？（網友：有道）

火焰在太陽光下的陰影主要是折射造成的。火焰及其附近區域的空氣由於溫度升高，折射率變小，相當於變成了一個凹透鏡，將近似平行光的太陽光線偏折到火焰投影之外的區域去了，所以火焰的投影區域就會相對變暗。

至於蠟燭把影子照亮，當然會咯，不過其他區域也被照亮了，所以相對之下陰影還是陰影。

凹透鏡的陰影其實是很容易見到的。近視鏡就會在太陽光下留下陰影，而且在陰影周圍還會出現一道亮邊，是眼鏡偏折的光和太陽光疊加的結果。太陽光下的放大鏡也有影子，不過在影子中心會出現一個亮斑。

3.請問冬天湖中的水是從湖中央開始結冰還是湖邊開始結冰？為什麼？（網友：德健博）

湖水結冰是放熱凝固的現象，當湖水溫度降到0℃以下時就會結冰，那麼何處的湖水先結冰取決於誰的降溫速率較快。

我們知道水的比熱容相比於陸地而言較大，那麼當氣溫逐漸下降時，水降溫比陸地要慢，所以與陸地相連的湖邊的水會向陸地不斷放熱，相對而言其溫度下降的更快，所以湖水是從湖邊開始結冰的。

這里還有一個有意思的小問題可以考考讀者：湖水為什麼是從湖面開始結冰而不是湖底呢？小提示：這與水的另一物理性質「反常膨脹」有關~

4.請問以目前的技術水平有沒有製造出圓盤狀飛行物（UFO那樣的）的可能？（網友：隔壁家的小輝輝）

飛碟進入大眾視野是1940年代之後的事。而人類第一個會飛的碟子的歷史肯定要比那更久一些。

1938年，美國加州青年弗萊德莫里森（Fred Morrison）就在家門口附近的海灘上以每個25美分的價格售賣金屬蛋糕盤子供遊客們扔來扔去玩耍了。那個時候一個蛋糕盤子在烹飪用品店裡的價格是5美分。

后來，莫里森參了軍，在二戰中當了一名飛行員，打完仗回來繼續賣盤子，他改用塑料，並且改進了空氣動力學設計，申請了專利，並在1958年把「飛盤」的專利賣給了另一個美國人理查德·科奈爾（Richard Knerr）。

科奈爾是個營銷天才，他讓全球無數人和寵物狗的生活更有了一些樂趣。另外，他還是呼啦圈的始作俑者。

盤子飛起來跟飛機飛起來並沒有太大原理上的不同，當上彎下平的剖面以一定的角度穿過氣流就會產生升力。

至於為什麼氣流會乖乖流過剖面或者如何計算升力，這就不是三兩句話甚至三四頁公式可以說清楚的了。否則，也不會有那些真實的碟形飛行器出現了。

1942年，美國老牌航空企業沃特（Vought）向美國海軍下一代建在戰鬥機招標投下了一「張」奇特的標書。之所以說是一張，因為沃特的設計是一張「飛餅」。

傳統以及現在大部分的飛機設計是一個圓柱形的機身插上一對或者幾對翅膀，而沃特的設計是用一個碟狀的結構同時承擔機身和機翼的功能。

Vought V-173

這樣的好處是算起來機翼面積非常大，想來可以有非常靈活的操縱性能。以及在碟子前面巨大的螺旋槳吹拂下，它預計可以產生很大的升力，縮短起飛降落的距離，這對在狹窄的航母上起降飛機非常重要。

沃特先後研發生產了比例縮小的驗證機V-173和全尺寸的原型機XF5U。試驗的結果還不錯，以不尋常的設計基本上達到或者超過了同時代傳統構型飛機的指標，並且在低速性能上確實有所超越。

然而，倒霉的是，它的出現恰逢世界航空史上的一次重大革命時期，二戰結束前後，噴氣機出現並迅速取代了螺旋槳飛機。飛餅的使命就此終結。

F-86「佩刀」為二戰後第一代噴氣式戰鬥機

下一個失敗設計飛碟的更徹底。

那就是加拿大阿芙羅公司（Avro Canada）的飛車計劃。作為一個如今在軍用航空領域已經被高度邊緣化了的國家，加拿大在上世紀50年代的時候還是如流星般閃耀過那麼一瞬的。

1952年，加州青年莫里森還在自己賣塑料盤子的時候，加拿大阿芙羅公司針對美國空軍和陸軍的戰鬥機和攻擊機招標設計出了碟形飛行器。

這種飛行器的原理比飛盤或者沃特的飛餅都要更複雜一些，它中間有個洞，裡面會放置一面巨大的風扇，風扇把氣流甩出來，通過碟子四周的孔洞流出來，通過操縱這些孔洞的方向，理論上這個玩意兒可以垂直起降並達到幾倍音速的速度。

這個原理來自於康德效應（Coandă effect），你很容易在生活中觀察到康德效應，比如把一枚雞蛋放在緩緩下泄的水龍頭下面，會發現水流似乎被雞蛋彎曲的表面給吸引過去了。

描述並命名這一效應的人是羅馬尼亞科學家亨利·康德（Henri Coandă），東南歐從來都不缺神奇的科學人物。康德被羅馬尼亞人認為是噴氣式飛機的發明人。

羅馬尼亞科學家亨利·康德

阿芙羅的飛車後來又放棄了幾倍音速那種刺激的指標，轉而務實了一點投標美國陸軍的輕型垂直起降飛行器的招標，力圖成為新時代的「飛行吉普」。

然而更現實的現實是加拿大阿芙羅在花光了美國陸軍的投資之時，一共造了兩架原型機，試飛數據如下：最大速度56km/h（設計指標482km/h），最大航程127km（設計指標1600km），最大飛行高度1m（設計指標3000m）。

阿芙羅飛車以1m的實用升限勉強讓自己成為了一種「飛行」器，而它仰仗的康德效應在如今的生活中確實有又酷又常見的應用，那就是無葉風扇。

你看，轉了一大圈，你在家也可以享受飛碟科技了呢。

編輯：Lixy

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