為何要禁止氦氣球?美國143萬氦氣球帶來的災難,你就能…


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為何要禁止氦氣球?美國143萬氦氣球帶來的災難,你就能明白?

家裡有寶寶的朋友應該知道一件事,上公交車時有時候司機會要求禁止攜帶氣球,還有城市地鐵都禁止攜帶氣球,原因很簡單,因為這些氣球中充入的氣體很可能是氫氣,人群擁擠可能產生靜電,然後擠爆氣球可能會發生爆燃,甚至產生事故!

氫氣球爆炸

那麼氦氣球可以嗎?氦氣總不會爆炸了吧!仍然不行,因為氦氣球脫手後可能會影響地鐵接觸網運行!這只是我們假想中的事故,但在35年前的1986年,還真因為釋放氦氣球發生了一起特大事故,造成人員傷亡,高速公路關閉,飛機停飛,最後被索賠百萬美元收場!

1986年的氦氣球事故:氣球引發的血案

其實這起事件之大在維基上都有一個專門的“Balloonfest ’86”詞條,原本是由美國聯合勸募機構在俄亥俄州克里夫蘭市發起的一項慈善籌款活動,通過購買並一起釋放150萬個氦氣球,以吉尼斯世界紀錄為宣傳噱頭,為慈善組織“克利夫蘭聯合之路”籌集資金並進行一些宣傳。

150萬個氣球一起釋放,是不是很刺激?而主辦方原來的目標是200萬個氣球,但最終籌集到了140萬+的數量,主辦方的執行力和動員能力還是槓槓滴,這些籌集到的資金組織的氣球釋放安排在克利夫蘭市中心的公共廣場上進行。

為了束縛這些氣球,組織則編制了四個巨大的袋狀網兜,2500名學生和志願者花了數天時間將這些氣球一個個充入氦氣,這些氣球都是0.5美元一個的價格籌集過來的,總共籌集到了1,429,643個(接近143萬個)。

1986年9月27日,是一個週六,這是原計劃氣球釋放的日子,因為天文台預測暴雨下午將有大暴雨,因此組辦方決定在1點50分提前釋放。

氣球在被打開的網袋中騰空而起,四個長袋中的約143萬個氣球剎那間佈滿了整個公共廣場上空,蔚為壯觀,主辦方很自豪,因為他們在迪斯尼樂園成立30週年之際打破了之前的記錄,但很快人們就意識到了問題!

這些氣球並沒有在想像中遠走高飛,而是滯留在數十米到數百米的高空四處飄散,當然這會他們還沒有想像到會帶來後面那如此嚴重的後果,但很快就知道了,這些氣球受到了冷濕氣流的影響,表面很快結露,升力不足,因此低空漂浮的氣球很快就飄到了東北部的接到和港口。

路上的司機由於受到氣球影響而分散注意力,導致了一系列的事故,當然最危險的還是在伯克湖畔的機場,跑道不得不關閉30分鐘來清理氣球。郊區的馬場被氣球驚擾而狂奔,導致大量馬匹受傷。

還有港口正因為兩名漁民的失踪而組織大規模的搜救工作,結果這些漂浮的氣球落在海面上,讓港口成了氣球的海洋,搜救工作被干擾不得不中止,最終兩名漁民的屍體被沖上岸才被發現。

此次事件造成了周邊道路車禍數起、機場關閉半小時、馬場大量馬匹受傷,2名漁民死於非命,活動的受益方克利夫蘭聯合之路被索賠上百萬美元,而籌集的善款也只有71.5萬美元不到,這要是個人組織的話,還不傾家蕩產?

儘管這是大人小孩喜聞樂見的活動,但沒人敢再組織了

所以“Balloonfest ’86”事件之後,就再也沒人敢以氣球釋放來搞宣傳了,畢竟現代社會的飛機和高鐵以及交通等受影響面更大!

氦氣:不可再生的元素

學過化學的朋友都知道,氦這種週期表上排第二的元素,在宇宙中的豐度僅次於氫,比如在木星的大氣中就有10%的比例是氦元素,所以它卻是不用擔心用完,因為即使在地球上這個只有木星1/1300的地球大氣也是天文數字!

但很抱歉,地球大氣層中的氦元素濃度是5.2 ppm,不能說沒有,但比例低到無法利用,因為氦這種元素和氫一樣,它在大氣層中很快就會上升到高層,然後在高能粒子的轟擊下達到逃逸速度,然後就跑了!

但氫不用擔心,因為地球上的水就是氫和氧結合產生的,電解即可取得氫,而氦卻是一種惰性氣體,它幾乎就不和其他物質發生反應,你聽過氫氧化鈉,或者硫化氫,或者氫化物等等,但從來沒聽過氦化某某就是原因。

地球上的氦來自哪裡?

氦元素的來源有幾個,一個是宇宙大爆炸初期產生的氦以及恆星聚變時候產生的氦,但這些氦地球留不住,因為地球的引力太小,只有像木星這種傻大個才能留住氦。

雲室觀測到的放射性衰變

另一種則是放射性元素衰變產生,比如像鈾-238或者釷-232衰變有一個很重要的衰變過程是α衰變,此時重元素會釋放出一個α粒子,這個所謂的α粒子就是兩個質子+兩個中子組成的氦-4原子核,它只要捕獲兩個電子後就是一個完整的氦原子,也就是我們所需要的氦氣!

地球內核有大量的放射性元素,它們的衰變會釋放出大量的熱,這就是地球內部高溫的一個重要來源,而其中的α衰變就會釋放氦,這是地球上氦元素的唯一來源。地球內核放射性元素那麼多,氦元素也是取之不盡的嘛,但各位多想差了,首先鈾-238的半衰期長達45億年,釷-232更是高達140億年,氦元素產生的速度實在是太慢了!

另個原因則是除了α衰變外還有β衰變和γ衰變,所以放射性元素並不只是產生氦氣,因此效率也極低,一塊鈾-348在瓶子裡密封放上數年也監測不到多少氦元素,大約一千克鈾礦物衰變一年,才能得到大約0.1立方毫米的氦,這個小氣泡只有0.00000002克,一噸鈾每年也只能產生0.00002克的氦氣,所以地球上的氦會越來越少!

美國的氦礦與氦氣的用途

1903年,在堪薩斯州的德克斯特鎮區在石油鑽探過程中發現了一個不會燃燒的天然氣間歇泉。地質學家分析出了這種氣體有72%氮、15%甲烷、1%氫、12%的不明氣體組成,進一步分析發現這12%的不明氣體中含有1.84%的氦!這一發現讓美國成了世界上的氦氣主要供應商!

2001-2016世界氦產量

氦氣在一戰和二戰時候就已經是戰略物資,因為氦氣填充的氣球和飛艇不會爆炸(還記得填充了氫氣的興登堡飛艇爆炸嗎?),到了現代更成了稀缺資源,因為現代實驗室的低溫環境都少不了氦,比如醫院裡檢查身體的核磁共振設備就是其中之一,低溫超導需要用的液氦冷卻。

當然現代加速器更是少不了液氦,比如歐洲的大型強子對撞機就需要60噸液氦將其冷卻到零下193.2攝氏度,當然這還是10,800噸液氮冷卻後接力而來的,要不然液氦使用量會更大!但就這60噸液氦,就佔了全球氦氣產量的1%。

LHC對撞機

歐洲強子對撞機的長度是27千米,中國未來的CEPC對撞機是100千米,不知道需要多少液氦來維持工作,除了這些科學用途外,工業上的氦氬氣保護焊接,還有飽和氦氧潛水等,地球上的氦氣已經捉襟見肘了!

但是,氦在月球上很多,而且還是氦-3

氦氣這種稀缺的資源,真不能灌在氣球裡一放了之了!