事实如此浪漫

运动中的神秘,战斗中的美丽

晚上骑:阿富汗加兹尼省的一架CH-47支奴干直升机。 美国陆军中士Michael J. MacLeod

O在战场上你所见过的最美丽的东西之一本来是没有名字的,直到为了纪念两位献出生命的士兵而被授予了它。

本杰明·科普(Benjamin Kopp)是一名美国陆军游骑兵,约瑟夫·埃切尔斯(Joseph Etchells)是一名英国士兵,他们在阿富汗桑金(Sangin)的战斗中丧生,当时他们还没到能轻易租到一辆车的年龄。他们可能都曾见过直升机降落在沙雾中会发生什么;他们乘坐的很可能是一辆正在上演奇怪的物理学表演的车。多亏了一位摄影师,他们的名字装饰了直升机叶片撞击沙尘所产生的令人眼花缭乱的效果。如果条件合适,你会在军用直升机上看到三个光环——科普-蚀刻效应。

2009年,战地记者迈克尔·杨(Michael Yon)为直升机光环物理学命名,以纪念当年7月在战斗中牺牲的两名士兵。他记录了在阿富汗降落的直升机许多照片直升机的桨叶上出现了像螺旋星系一样的光晕。没有人知道光环是什么。直升机飞行员有他们自己的理论。扬描述说,他曾和一名飞行员交谈,那名飞行员说,光环是“不同材料相互碰撞时摩擦产生静电的结果。”在论坛和留言板上还有其他的想法。一些人认为,直升机叶片的极速将挡道的灰尘推得如此之快,以至于它在大气中像流星一样燃烧殆尽。

这两种理论都存在问题。静电放电看起来一点也不像火花阵雨,刀片速度快到足以加热周围空气中的粒子,也会加热自己。由于没有任何发表的研究可以继续进行,最有可能的理论是一个符合物理现象并解释其他现象的理论。如果他们是童子军,本杰明·科普(Benjamin Kopp)和约瑟夫·埃切尔斯(Joseph Etchells)可能早就知道了。

当直升机降落到沙质环境时,桨叶产生的巨大向下推力不可避免地扬起一团沙云。刀片穿过沙尘,粉碎成数以百万计的微小颗粒,每一粒都从刀片中喷砂出金属。大多数时候,直升机唯一可见的后果是叶片上的点蚀,足够的损坏保证更换。然而,每隔一段时间,从叶片中喷出的金属就会产生一场小型流星雨。

上面的照片的放大视图,聚焦在前转子产生的光。 美国陆军中士Michael J. MacLeod

为了防止早期退化,大多数直升机的叶片都涂上了一层耐磨带.这种金属条通常由钛或镍等金属制成,可以防止刀片的前缘被大气中的各种微粒危害过快磨损。这种耐磨条可以承受很大的磨损,但沙漠是一个恶劣的环境。沙子比组成磨砂条的钛或镍更硬,所以当直升机的桨叶开始切割沙云时,颗粒击中桨叶,将金属碎片抛向空中。

事实证明,直升机叶片上的金属磨损条可以发火的-它们可以在空气中自燃。当然,这在正常情况下不会发生;我们没有看到镍砖燃烧起来。相反,直升机旋转的叶片会产生金属颗粒云。一旦形成这种形态,金属颗粒就会点燃并发光。像锯末或面粉,磨得很细的金属会爆炸,也会爆炸

我们都熟悉金属的自燃性,即使我们不知道它。想想一种金属被撞击时会产生火花,就像一辆破旧的汽车在路上拖着一个产生火花的消音器。我们看到的火花实际上是小的金属颗粒被一些冲击分散到空气中,然后点燃。如果你曾经有过用燧石点火(甚至是一个普通的打火机),或者用台式磨床磨制金属,你很清楚这看起来像什么。

工程师们会同意直升机火花的来源。把一种导电但抗氧化的金属——也就是一种不自燃的金属——放在NASA的超音速试验室里格伦研究中心,也没有柯普-切尔斯效应。结果表明,转子发光不是静电放电引起的。

直升机旋翼发出的不寻常光线部分照亮了疲惫的脸,也许士兵可以暂时逃离残酷、粗糙的世界,进入一个充满奇迹和美丽的世界。把柯普和艾切尔斯带到那个严酷的地方的那辆车也为他们打开了一扇通向那个美丽世界的窗户。由于这些令人惊叹的照片显示了他们的效果,柯普和埃切尔斯将永远活在他们家人的心中,并被载入物理学史册。


凯尔·希尔是一位自由科学作家和博主科学美国人谁对板岩《连线》杂志科普持怀疑态度的调查报,io9.他是一名研究员詹姆斯·兰迪教育基金会,你可以在推特上关注他@Sci_Phile


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