2025-02-09 10:36 来源：本站编辑
分析：圣诞老人和他的小精灵科学家使用了一些非常聪明的气候友好科学来完成圣诞节
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巴里·菲茨杰拉德，代尔夫特理工大学
再过几天，圣诞老人将开始一次不可思议的环球旅行，为数百万儿童送礼物。每年，他的日程安排都越来越繁忙，部分原因是世界人口不断增长。为了实现这个圣诞送货目标，圣诞老人使用了一种真正独特的交通工具：一辆由一群会飞的驯鹿引导的飞行雪橇。但是雪橇是怎么飞起来的呢？它能以可持续的方式飞行吗？
在研究圣诞老人的飞行雪橇和飞行驯鹿背后的科学之前，为什么圣诞老人首先选择驯鹿来拉雪橇？正如你所知，圣诞老人的活动基地位于北极圈，包括加拿大、美国、格陵兰岛、瑞典、挪威、芬兰和俄罗斯的部分地区。北极圈是许多动物的家园，比如北极狐、北极兔、北极熊、雪鸮，当然还有驯鹿。
根据美国国家海洋和大气管理局北极项目的2018年北极报告卡，北极地区有23个主要驯鹿群，大约有200万只驯鹿。几个世纪以来，生活在北极地区的人们，如萨米人和涅涅茨人，使用驯鹿长途运输人和货物。所以你可以说圣诞老人只是在复制一个古老的传统。
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节选自RTÉ Radio 1的Doc On One系列节目，圣诞老人留下的驯鹿。当Blitzen在苏格兰的一次颠簸降落中严重受伤时，圣诞老人问韦克斯福德的Mulready家庭是否可以照顾驯鹿恢复健康
尽管如此，令人费解的是，雪橇和驯鹿没有像现代飞机那样的翅膀。好吧，当圣诞老人和他的小精灵科学家在18世纪早期创造他们基于驯鹿的飞行系统时，飞机还不存在。1903年12月3日，在北卡罗莱纳的基蒂霍克附近，有发动机的飞机首次成功飞行。那天的飞行员是奥维尔·赖特，他和他的兄弟威尔伯一起建造了一架被称为莱特飞行者一号的飞机。这意味着圣诞老人的设计不可能受到莱特兄弟或任何其他航空先驱的工作的影响。雪橇没有喷气发动机因为喷气发动机是在20世纪中期才被发明出来的。
当然，圣诞老人和精灵科学家可以发明机械翅膀，让驯鹿在飞行时戴上。但驯鹿穿这些很可能会很尴尬。再加上驯鹿的马具彼此靠得很近，它们不可能完全展开翅膀。圣诞老人和精灵科学家们不再使用机翼和喷气发动机，转而使用更令人震惊、更可持续的东西。他们转向了磁悬浮。
一块磁铁——就像你用来在冰箱上放暑假纪念品的磁铁一样——有两个磁极，北极和南极。如果你玩过磁铁，你就会知道异极相吸异极相斥。
就像汽车需要电池来帮助启动引擎一样，圣诞老人的雪橇也携带了电池来打开雪橇的磁场
磁体被用于现代交通系统，如磁悬浮或磁悬浮列车。就像传统列车一样，磁悬浮列车沿着轨道行驶，但与传统列车不同的是，磁悬浮列车不接触轨道。火车基本上漂浮在轨道上方，因为火车底部的磁铁会推动轨道上的磁铁。重要的是，磁性提升力抵消了由于重力而产生的列车重量；否则火车永远无法悬浮起来。磁悬浮列车通常悬浮在轨道上方约10厘米处。
一种被称为电动力悬浮（EDS）的磁悬浮方法涉及到超导电磁铁的使用。超导体的名字和性质都是超级的。当这些材料冷却到非常低的温度时，它们的电阻为零，并产生磁场。在EDS磁悬浮列车中，超导磁体位于列车内部。当列车通过轨道时，轨道和列车中的磁场相互排斥，导致列车悬浮或漂浮。
由于没有与轨道的摩擦和磁悬浮列车的空气动力学外形，它们可以达到令人难以置信的快速度。磁悬浮列车的最快速度是每小时603公里，这是2015年4月在日本由JR Central的L0列车实现的！
超导材料的一个大问题是，它们需要冷却到非常低的温度才能开始像磁铁一样起作用。这需要使用昂贵的低温冷却系统，其中使用液氦或液氮将材料冷却到冰点温度。
但圣诞老人不需要担心他的雪橇上携带低温冷却系统。这是因为圣诞老人和小精灵科学家们已经开发出了超导材料的“圣杯”：一种室温超导材料。这种材料在更高的温度下表现为超导体，即在20°C左右。
来自Buzzfeed视频的科学证据证明了圣诞老人是如何在他的环球之旅中每秒访问1178个家庭的
圣诞老人和精灵们把这种材料装在雪橇的滑轨和驯鹿穿的鞋子上。当圣诞老人让电流通过超导体时，它们会产生磁场。为了使物体悬浮，这个磁场需要推动另一个磁场，也就是地球磁场。虽然地球的磁场相当弱（冰箱磁铁的磁场是它的100倍），圣诞老人的技术弥补了这一点。当雪橇的磁场强时，圣诞老人和雪橇可以飞得更高更快。当雪橇的磁场强度减弱时，雪橇就会飞得更低，速度也会减慢。
就像汽车需要电池来帮助启动引擎一样，圣诞老人的雪橇也携带了电池来打开雪橇的磁场。圣诞老人和他的小精灵们没有使用锂电池（锂电池获得了2019年诺贝尔化学奖），而是选择了一种先进的可回收钠基电池。此外，悬浮雪橇不会向大气中排放温室气体或有毒物质，这对环境来说是一件好事。所以雪橇实际上是碳中性的。
唯一飞行过程的一个小问题是，圣诞老人的驯鹿在环球旅行中会以驯鹿放屁的形式释放甲烷（基本上是驯鹿屁）。不过别担心：圣诞老人和精灵科学家们也会解决这个问题的！
巴里·菲茨杰拉德博士是代尔夫特理工大学的博士后研究员。他还著有多本科普书籍，包括《如何打造钢铁侠战衣》和《圣诞老人的秘密科学》。
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