【空想科学研究所】《哈尔的移动城堡》要烧掉多少柴火？
本帖最后由 Binary 于 2023-9-9 20:31 编辑https://news.yahoo.co.jp/expert/ ... 97664557b595a74ca86
大家好，我是空想科学研究所的柳田理科雄。我会对各种漫画、动画、特摄节目等，从空想科学的视角出发进行有趣的考察。那么，这次我们要研究的内容是……
说到宫崎骏的动画，给人印象非常深刻的就是那种“悬浮感”。
从《风之谷》的飞行器，到《天空之城》的飞艇，再到《魔女宅急便》里的扫帚，那些御风飞翔的描写都令人心旷神怡。
而在《哈尔的移动城堡》中，“城堡”居然会走路！
这部电影是有原作的，在小说《魔法师哈尔与火之恶魔》（黛安娜·温尼·琼斯著/西村醇子译/德间书店）中，城堡是悬浮着移动的。
但是到了动画版中，它却发出嘎吱嘎吱的轰鸣声，用四条腿走路。
真的是很神奇啊。
虽然知道这是个非常感性的想法，但笔者果然还是希望能看到城堡在大地上大踏步地向前走！
而且从科学角度来说，让人颇有兴趣的一点是其动力源非常明确。
苏菲受到荒野女巫的诅咒变成老人，在旅途中遇到了哈尔的移动城堡。
她因无法忍受寒冷而进入城堡，发现了里面的火之恶魔卡西法。它表示“我被契约束缚在这里，受到哈尔的肆意驱使，这座城堡也是因我而运作的”。
卡西法看起来就是一团在壁炉里燃烧的火焰，但它有眼睛，有嘴和双手，时不时会吃掉柴火。
也就是说，这个靠四条腿行走的城堡的动力源是柴火！
这还真的是非常有意思。
但这也令人非常在意。
移动的城堡看起来非常大，想要用柴火来驱动这样大的东西，真的能做到的吗？
◆重量相当于东京塔？！
在《哈尔的移动城堡》的世界中，魔法是一种理所当然的存在。
一边是蒸汽机车和蒸汽汽车在街道上驰骋，另一边则是魔法师哈尔的城堡在田野里活动，传说他要吃掉年轻姑娘的心脏。
其外观也非常奇怪。
本体看起来被铁所覆盖，上面有脸、大炮、圆顶和烟囱等。
每当四条腿发出轰鸣声移动的时候，城堡的各部分就会晃晃悠悠摇晃起来。
从城堡的烟囱里会冒出热气。
考虑这几点，结合卡西法吃木柴的情况以及街道上蒸汽汽车的情况，应该是通过烧柴火来烧水，靠水蒸气动力来移动四条腿吧。
可谓是典型的蒸汽机。
那么城堡的大小和重量是多少呢？
因为没有明确的数值设定，因此我们通过苏菲来估算一下。她被魔女诅咒后身高被限制到140cm左右，与之相比城堡的高度大概是44m，前后长度大约33m。
如果左右宽度与前后长度相同的话，那么其大小就差不多相当于一栋15层的大型公寓。
至于其重量，我们从安装在各个部位上的部件来推测吧（尺寸都通过剧中画面测量得出）。
城堡屋顶上有两个直径分别为17.5m和14m的圆顶。
城堡前方是脸，鼻子上有一门长度为12m的大炮。
后方是长度为17m的三根烟囱。
假定这些都是铁制的话，光是这些部件的重量就已经达到1450t了。
至于其本体，因为是走起来会摇摇晃晃的柔软构造，所以推测应该是内部木制，外部则是铁板。
虽说强度让人有点担心，不过应该是在木质的基础构造上包裹了铁板吧。
对于铁板的厚度等细节都进行适当假定并加以计算，城堡的本体重量应该有2050t，加上上面那些部件总重会达到3500t。
这基本上已经相当于东京塔的总重量了！
◆走起路来能量效率很低
想要让如东京塔一般的城堡动起来，到底需要多少柴火呢。
这取决于城堡的步行速度。
速度越快，在相同时间内前进的距离就越长，柴火的消耗量也就相应增加。
从动画的画面来测算，城堡的步幅大概是8.2m，每步要花1.9秒。速度为16km/小时，大概相当于普通骑自行车的速度。
明明是个大块头，速度却意外的快。
我们以这个速度和重量来计算一下其所消耗的柴火吧。
到1969年为止在日本运行的R型蒸汽机车的重量是58.8t。
每前进1km所消耗的煤炭是12.6kg。
基于这样的数据，计算可知当3500t的重物以16km/小时的速度前进时，每小时需要消耗3.4吨煤。
但是卡西法吃的是柴火。
木柴比煤炭的火力弱，当燃烧的量相同时，只能产生煤炭的热量的七成左右。
因此以木柴来计算的话，每小时要烧掉4.8t的柴火。
更要命的是，哈尔的城堡是以四条腿来行走的。
前面的计算其实都是基于蒸汽机车那样“用车轮滚动”的情况。当把“行走”这个动作考虑进去后，所需的柴火的量会一下子暴增到原来的5倍。
与车轮滚动相比，步行的能量效率真的是差了非常多。
都说“车轮是人类的重大发明”，此时才真的是深有体会。
——总之，以四条腿行走的哈尔的城堡，其消耗的柴火量是4.8t的5倍，即每小时24t。
◆要用掉多少柴火？
终于求得了柴火的消耗量让人很高兴，但每小时24t也实在是不寻常。
要把这些柴火吃下去的卡西法也很了不得。
苏菲添的柴火的形状是将圆木劈成四份，从动画中的描写来看，其底面直径约为10cm，长度约50cm。
如果是已经充分干燥过的柴火，每根的重量应该是1.3kg。
那么24t的木柴就意味着，卡西法每小时要吃下1万8千根，以每秒吃掉5根的高速不停地吃柴火才行。
它将会忙得不可开交，根本没有机会跟苏非抱怨什么“被契约所束缚……”之类。
只能是什么都不说埋头苦吃！
而且要说的话，要收集这么多柴火也不是件容易的事情。
每小时24t，也就是每天576t。
从世界森林面积和世界木材生产量来计算，每平方千米的森林大概能产出27t的木材。
也就是说，哈尔的城堡每移动一天，就会消耗掉21km^2的森林，这相当于品川区的大小了！【相当于北京东城区的一半or上海的黄浦区】
如果在外面转悠一个月的话，相当于东京23区总面积的森林就会被剃成光头！【相当于北京中心六区一半or上海中心城区面积】
唔唔，让城堡行走还真是不容易啊。
考虑到效率和环境问题，笔者觉得最好还是改用人类的伟大发明——车轮。……但是从浪漫的角度考虑，果然还是想让城堡走起来啊。
这里能不能使用神奇的魔法力量，让它不用木柴也能行走呢？
这部一直没看，据说能治疗不眠症
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