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Take Home Message
•1998年，有一位名為賴瑞的美國男子因為夢想飛行，乘坐著掛滿氣球的躺椅飄在洛杉磯國際機場附近的高空中。
•我們可以用熱學相關原理探討此事件，包含賴瑞如何飄上高空、氣球受到的浮力、漂浮中受到的加速度與大氣壓力等。
•氣球浮力受到空氣密度、氣球體積、材質彈性等影響。賴瑞最後有成功從高空平安降落嗎？使用了哪些方式？

 
讀者們曾經看過皮克斯（Pixar）製作的動畫電影《天外奇蹟》（Up）嗎？若是看過這部電影，想必一定對劇中人物⸺卡爾（Carl Fredricksen） 在屋子上綁滿氣球，讓房子飛上空的場面不陌生。而在真實世界中，其實也發生過一件類似的離奇新聞事件。
 

飛上3300公尺高空的男子

 
這起事件發生在洛杉磯國際機場附近的高空。某天，洛杉磯國際機場塔臺收到了奇怪的緊急連環電話。一位機長報告，飛行時在高空中看到一個人坐在一個掛滿氣球的躺椅、飄在高空中，且手裡還拿著一把槍!塔臺人員察看雷達發現真有此事，於是趕緊聯絡直升機準備救人。
 
這位坐在掛滿氣球躺椅上的人名為賴瑞（Larry Walters）。賴瑞從小就夢想著飛行，少年時期便報名空軍學校，希望能一圓飛行夢。雖然他順利從空軍學校畢業，卻因視力不良而無緣飛行，只能眼巴巴地看著同學天天從他頭頂飛過。一個炎熱的夏天，賴瑞決定用自己的方法飛上青天。他買了用來蒐集氣象資訊的超大氣球，回家灌滿氦氣，總共綁了45顆氣球在陽臺的躺椅上。為了消暑，賴瑞甚至還準備了冰涼冷飲，並帶了把獵槍以便打下幾顆氣球，在返回地面時使用。但等到一切就緒準備起飛、切斷繩索的瞬間，躺椅卻如大砲般地一飛衝天，飛得又高又快。原先只想要飛到約10公尺高的賴瑞，卻一下飛到了3300公尺（約為合歡山高度）的高空!賴瑞又冷又害怕，直到洛杉磯國際機場塔臺收到訊息、聯繫直升機後才終於獲得了一線希望。
 
不過根據新聞報導指出，直升機在營救的過程並不順利。原因在於直升機的飄浮是透過螺旋槳向下打擊空氣得到向上的反作用力（圖一）。因此當直升機飛到賴瑞上空準備營救他時，賴瑞躺椅上的氣球會被螺旋槳的強風吹得四處飄移、無法固定。最終，救難人員藉由提高直升機的高度，在距離賴瑞幾十公尺高的地方放下繩索，總算順利救下他。

圖一｜螺旋槳操作流程
 １.螺旋槳旋轉
２.傾斜的槳面向下撞擊空氣，使空氣向下吹
３.被撞擊的空氣分子對槳面施予向上的反作用力，使直升機受到向上提升力

那麼我們如何利用所學的物理概念，了解這段離奇故事的來龍去脈呢？
 

透過物理還原起飛瞬間

 
美國三一學院（Trinity College）的物理學家西爾弗曼（Mark Silverman）曾撰寫一篇論文研究此事件，並投稿到《物理教師》（The Physics Teacher）期刊。接著就讓我們參考西爾弗曼論文中提供的數據，再搭配基礎物理的熱學相關原理，探討這起離奇事件的關鍵⸺為何賴瑞會衝到如此高的高空？
 
假設當時地面氣溫為20°C，地面的氣壓為大氣壓力（1atm，約105牛頓／平方公尺，N／m²），45顆氦氣球的總體積為144 立方公尺（m³），人、氣球、躺椅、啤酒、獵槍的總質量為120公斤（kg），試著回答以下問題。……【更多內容請閱讀科學月刊第644期】