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为何要禁止氦气球?美国143万氦气球带来的灾难,你就能明白?

家里有宝宝的朋友应该知道一件事,上公交车时有时候司机会要求禁止携带气球,还有城市地铁都禁止携带气球,原因很简单,因为这些气球中充入的气体很可能是氢气,人群拥挤可能产生静电,然后挤爆气球可能会发生爆燃,甚至产生事故!

氢气球爆炸

那么氦气球可以吗?氦气总不会爆炸了吧!仍然不行,因为氦气球脱手后可能会影响地铁接触网运行!这只是我们假想中的事故,但在35年前的1986年,还真因为释放氦气球发生了一起特大事故,造成人员伤亡,高速公路关闭,飞机停飞,最后被索赔百万美元收场!

1986年的氦气球事故:气球引发的血案

其实这起事件之大在维基上都有一个专门的“Balloonfest '86”词条,原本是由美国联合劝募机构在俄亥俄州克里夫兰市发起的一项慈善筹款活动,通过购买并一起释放150万个氦气球,以吉尼斯世界纪录为宣传噱头,为慈善组织“克利夫兰联合之路”筹集资金并进行一些宣传。

150万个气球一起释放,是不是很刺激?而主办方原来的目标是200万个气球,但最终筹集到了140万+的数量,主办方的执行力和动员能力还是杠杠滴,这些筹集到的资金组织的气球释放安排在克利夫兰市中心的公共广场上进行。

为了束缚这些气球,组织则编制了四个巨大的袋状网兜,2500名学生和志愿者花了数天时间将这些气球一个个充入氦气,这些气球都是0.5美元一个的价格筹集过来的,总共筹集到了1,429,643个(接近143万个)。

1986年9月27日,是一个周六,这是原计划气球释放的日子,因为天文台预测暴雨下午将有大暴雨,因此组办方决定在1点50分提前释放。

气球在被打开的网袋中腾空而起,四个长袋中的约143万个气球刹那间布满了整个公共广场上空,蔚为壮观,主办方很自豪,因为他们在迪斯尼乐园成立30周年之际打破了之前的记录,但很快人们就意识到了问题!

这些气球并没有在想象中远走高飞,而是滞留在数十米到数百米的高空四处飘散,当然这会他们还没有想象到会带来后面那如此严重的后果,但很快就知道了,这些气球受到了冷湿气流的影响,表面很快结露,升力不足,因此低空漂浮的气球很快就飘到了东北部的接到和港口。

路上的司机由于受到气球影响而分散注意力,导致了一系列的事故,当然最危险的还是在伯克湖畔的机场,跑道不得不关闭30分钟来清理气球。郊区的马场被气球惊扰而狂奔,导致大量马匹受伤。

还有港口正因为两名渔民的失踪而组织大规模的搜救工作,结果这些漂浮的气球落在海面上,让港口成了气球的海洋,搜救工作被干扰不得不中止,最终两名渔民的尸体被冲上岸才被发现。

此次事件造成了周边道路车祸数起、机场关闭半小时、马场大量马匹受伤,2名渔民死于非命,活动的受益方克利夫兰联合之路被索赔上百万美元,而筹集的善款也只有71.5万美元不到,这要是个人组织的话,还不倾家荡产?

尽管这是大人小孩喜闻乐见的活动,但没人敢再组织了

所以“Balloonfest '86”事件之后,就再也没人敢以气球释放来搞宣传了,毕竟现代社会的飞机和高铁以及交通等受影响面更大!

氦气:不可再生的元素

学过化学的朋友都知道,氦这种周期表上排第二的元素,在宇宙中的丰度仅次于氢,比如在木星的大气中就有10%的比例是氦元素,所以它却是不用担心用完,因为即使在地球上这个只有木星1/1300的地球大气也是天文数字!

但很抱歉,地球大气层中的氦元素浓度是5.2 ppm,不能说没有,但比例低到无法利用,因为氦这种元素和氢一样,它在大气层中很快就会上升到高层,然后在高能粒子的轰击下达到逃逸速度,然后就跑了!

但氢不用担心,因为地球上的水就是氢和氧结合产生的,电解即可取得氢,而氦却是一种惰性气体,它几乎就不和其他物质发生反应,你听过氢氧化钠,或者硫化氢,或者氢化物等等,但从来没听过氦化某某就是原因。

地球上的氦来自哪里?

氦元素的来源有几个,一个是宇宙大爆炸初期产生的氦以及恒星聚变时候产生的氦,但这些氦地球留不住,因为地球的引力太小,只有像木星这种傻大个才能留住氦。

云室观测到的放射性衰变

另一种则是放射性元素衰变产生,比如像铀-238或者钍-232衰变有一个很重要的衰变过程是α衰变,此时重元素会释放出一个α粒子,这个所谓的α粒子就是两个质子+两个中子组成的氦-4原子核,它只要捕获两个电子后就是一个完整的氦原子,也就是我们所需要的氦气!

地球内核有大量的放射性元素,它们的衰变会释放出大量的热,这就是地球内部高温的一个重要来源,而其中的α衰变就会释放氦,这是地球上氦元素的唯一来源。地球内核放射性元素那么多,氦元素也是取之不尽的嘛,但各位多想差了,首先铀-238的半衰期长达45亿年,钍-232更是高达140亿年,氦元素产生的速度实在是太慢了!

另个原因则是除了α衰变外还有β衰变和γ衰变,所以放射性元素并不只是产生氦气,因此效率也极低,一块铀-348在瓶子里密封放上数年也监测不到多少氦元素,大约一千克铀矿物衰变一年,才能得到大约0.1立方毫米的氦,这个小气泡只有0.00000002克,一吨铀每年也只能产生0.00002克的氦气,所以地球上的氦会越来越少!

美国的氦矿与氦气的用途

1903年,在堪萨斯州的德克斯特镇区在石油钻探过程中发现了一个不会燃烧的天然气间歇泉。地质学家分析出了这种气体有72%氮、15%甲烷、1%氢、12%的不明气体组成,进一步分析发现这12%的不明气体中含有1.84%的氦!这一发现让美国成了世界上的氦气主要供应商!

2001-2016世界氦产量

氦气在一战和二战时候就已经是战略物资,因为氦气填充的气球和飞艇不会爆炸(还记得填充了氢气的兴登堡飞艇爆炸吗?),到了现代更成了稀缺资源,因为现代实验室的低温环境都少不了氦,比如医院里检查身体的核磁共振设备就是其中之一,低温超导需要用的液氦冷却。

当然现代加速器更是少不了液氦,比如欧洲的大型强子对撞机就需要60吨液氦将其冷却到零下193.2摄氏度,当然这还是10,800吨液氮冷却后接力而来的,要不然液氦使用量会更大!但就这60吨液氦,就占了全球氦气产量的1%。

LHC对撞机

欧洲强子对撞机的长度是27千米,中国未来的CEPC对撞机是100千米,不知道需要多少液氦来维持工作,除了这些科学用途外,工业上的氦氩气保护焊接,还有饱和氦氧潜水等,地球上的氦气已经捉襟见肘了!

但是,氦在月球上很多,而且还是氦-3

氦气这种稀缺的资源,真不能灌在气球里一放了之了!