一直以来,在重大活动庆典中都有放飞气球的流程,不仅烘托的喜庆的气氛,还有步步高升的美好寓意,无数的气球在天空中飘荡,也是一种别样的美景。
这时有很多小朋友就会问气球会不会飞到太空中去?其实这个问题我小的时候也问过,只是当时没有得到答案,实际上气球在不断上升的过程中,空气越来越稀薄,气压也是急转直下,气球内的气体为了平衡气球内外的气压,开始慢慢膨胀,有的气球会直接爆掉,有的气球则会慢慢瘪掉,是不会飞到太空的。
气球要想顺利地飞起来,内部的气体就必须满足比空气密度低这一条件,空气主要由78.1%的氮气,20.9%的氧气以及少量的二氧化碳、稀有气体、其他气体和杂质组成,可见气球要想升起来,内部气体密度必须要比氮气和氧气小,熟悉元素周期表的朋友会发现,给我们的选择并不多,只有氢气和氦气满足这一条件。
最早的热气球在1783年启动升空,利用的也是气体密度原理,只不过利用了热空气比冷空气密度小这一更直接的原理,那个年代对氢气的研究才刚刚起步,还是实验室里的珍贵气体,哪能直接用来吹气球。
现阶段氢气的制备就简单的多了,工业上制取氢气优先选择从天然气或水煤气制氢气,当然电解水也可以产生氢气,只是在工业上这种方法过于耗能。有了工业上低成本制氢,氢气在吹气球这件事上就成为了首选,不过氢气非常的活泼,氢气爆炸极限范围是4.0%-75.6%,历史上不乏因为氢气爆炸导致的重大事故,所以为了安全期间,有一段时期节日庆典上会选择用氦气球来代替有安全隐患的氢气球。
于是有了1986年克利兰夫氦气球灾难。
氦气作为惰性气体,本性性质非常稳定,即便是大量的氦气球堆在一起都不会产生任何的安全事故,然而俗话说得好:物极必反,一个节日庆典上放个几千个氦气球当然是一点问题都没有,但是1986年美国克利兰夫的慈善组织一下子就“玩大”了。
当时这个慈善组织发起了一项为贫困家庭和儿童捐款的气球节,举办方以每个气球1美元的价格卖给捐款者,筹得的善款也会发放给需要的家庭,然后将卖出去的气球在特定的地点统一释放,而举办方还可以加上了“创造新的单次施放气球数的吉尼斯世界纪录”。
在现在看来这个捐款的“文案”确实没太有吸引力,放在1986年也是这样的,举办方最初的目的只是准备了200个气球,没想到加上了吉尼斯世界纪录立刻吸引了众多捐款者,越来越多的气球代表了越来越多汇聚起来的爱心,结果举办方一下子筹集了140万个氦气球,它们被统一装在了一个足有三层楼高的网兜里,固定在了地面上,让路过的每个人实实在在的感受到克利兰夫是一个多么温暖的城市。
令人激动地释放气球那一刻终于到来了,随着网兜的打开,140万只气球从广场缓缓升起,天空都成了一片橘黄色,现场画面非常的壮观。原本举办方以为气球会升向高空后“老实”呆着,但是不巧在释放后下了一场大暴雨,打湿的气球加上冷空气的影响,并没有如愿在空中消失不见,而是返回了低空徘徊。
首先这批气球飘散到了克利兰夫机场,漫天漂浮的气球瞬间将几架刚升空的飞机逼得迫降,机场因为大量气球而存在重大安全隐患而关停。
大量的气球因为瘪气等原因落到了公路上、海面上、湖面上,大量汽车因为视线受阻而堵在公路上,还有几场因为气球而产生的车祸,当天在伊利湖(五大湖之一,与加拿大共有)有两名渔民失踪,海岸警卫队找到他们的渔船后并没有办法在湖面上搜索,因为整个视野里全是气球,根本发现不了漂浮中的渔民这,而这两名渔民也最终丧命。
这还不是最为严重的,制作气球的材料是不可降解的,大量的气球给生态环境造成了非常大的影响,大量的气球毫无疑问也飞到了邻国加拿大,直接危害到了水禽海鸥等野生动物的生存。
最终,举办方为他们的行为付出了代价,包括两名遇难渔民,车祸事故,总共赔付了数百万美金,从此以后再也没有人挑战这一吉尼斯世界纪录了。
克利兰夫的气球灾难确实影响巨大,但是也不至于到了将氦气球完全禁止的地步,导致氦气完全退出气球界的,是因为氦气的稀缺性,浪费完了就真没了。
氦元素是宇宙中仅次于氢元素的第二大元素,占了宇宙中物质总量的24%,但是由于这种物质非常的轻且非常不活泼,地球的引力对氦气的吸引力几乎可以说是微乎其微,大气层氦气的浓度只有5.2万分之一,氢元素还可以与各种分子以结合的形式存在于地球上,到氦气这里只有回归宇宙一条路。
地球上的氦气最主要的产生途经,还是铀元素、钚元素、钍元素这种重元素的衰变,这些放射性元素衰变的时候会释放出α粒子,α粒子就是氦元素的原子核,而地球上的氦则是α粒子衰变的产物。
现在能被利用的氦气主要存在于地下的含氦天然气,具有工业价值的含氦天然气主要存在于古生界和中生界的地质层中,含量最多的当属古生界地质层,古生界(地质学名词)就是我们所说的古生代,距今约5.7-2.3亿年前,要不是这些地下宝藏,人类想获得氦气都非常难。
然而含量少却又有着非常多的应用途径,比如作为火箭液体燃料的增压剂和压送剂,电弧焊的保护气,核反应堆的工作流体,制造超导设备,制造半导体等等,现阶段全球的氦气资源主要被美国垄断,我国氦气资源非常稀缺,高纯度氦气基本从美国进口,2020年氦气价格涨到了每吨8.22万美元,随着产量的逐年降低这个价格还会继续上涨。
所以用这来吹气球,有点奢侈也有点浪费吧,就算不禁止氦气球,也没人卖,成本太高了。