浮在空中 《阿凡达》中悬浮山的奥秘

作者:罗会仟来源:蝌蚪五线谱发布时间:2013-07-16

科幻电影《阿凡达》中神奇的哈利路亚悬浮山还时常在空中发生移动,究竟是什么神秘的力量能够悬空“托起”这一座座大山呢?它为何有如此强大的浮力?我们现实中的地球是否存在这种现象?敬请期待探索解密。

  科幻电影《阿凡达》不仅仅给我们带来了3D的震撼视觉享受,也为我们构想出了一个奇幻美丽的潘多拉世界。其中最令人难忘的场景莫过于一座座悬浮在云端的哈利路亚山,山上爬满粗壮的藤蔓,还有壁挂飞天的瀑布和神秘的大鸟,神奇的哈利路亚悬浮山还时常在空中发生移动!

科幻电影《阿凡达》中的哈利路亚悬浮山

科幻电影《阿凡达》中的哈利路亚悬浮山

  究竟是什么神秘的力量能够悬空“托起”这一座座大山呢?电影中解释道,是因为山中蕴藏着一种叫做“Unobtanium”的神奇室温超导矿石,它借助母树附近的强大磁场悬托起了哈利路亚山。为了掠夺这种奇珍异宝,疯狂的人类甚至不惜一切代价欲摧毁那威人的家园。那么,什么是超导材料?它为何有如此强大的磁悬浮力量?我们现实中的地球是否存在室温超导体呢?

科幻电影《阿凡达》中的哈利路亚悬浮山

科幻电影《阿凡达》中的哈利路亚悬浮山

什么是超导材料?超导磁悬浮的原理是什么?

  超导,顾名思义就是超级导电的意思。超导材料具有许多独特的电、磁、热等物理特性,其中最典型的就是当降到足够低温度(该温度点称作超导临界温度)的时候,超导材料的电阻会突然变为零,假如在超导环中诱导出电流的话,电流将永久环流而几乎不衰减,而且也不会有任何发热现象。如果将超导体置于磁场环境下,超导感应电流的存在将使超导体内自动形成一个如“金钟罩”、“铁布衫”一样的屏蔽磁场,这有效抵消了外界磁场,导致超导体内磁场为零。这便是超导体的另一种特性——完全抗磁性。

超导磁悬浮

超导磁悬浮

  超导体对外磁场的“抗拒”会产生作用力,同时磁场对超导体也存在反作用力,而且越靠近磁体,该作用力增加得越多,因此将超导体置于磁场上方的合适高度就可以达到抗磁力与重力的平衡,从而把超导体悬浮在空中——这就是超导磁悬浮的原理。尽管悬浮现象在生活中比比皆是,但来自完全抗磁性的超导磁悬浮无疑是最强的悬浮力量之一,一块见方大小的超导板甚至可以悬浮起重量级的相扑选手。

超导磁悬浮滑板

超导磁悬浮滑板

  超导材料具有如此奇特的物理性质,它们很罕见吗?其实生活中处处都是超导材料,因为元素周期表中的大部分单质金属元素都是超导体,如铝、钙、锡、铅等,一些非金属材料在高压下也是超导体,如硅、硫、磷等。可是生活中却很少用到它们的超导特性,关键问题在于要实现超导,就必须将温度降到超导临界温度之下。遗憾的是,金属单质和合金超导体的临界温度都低得可怜。

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