Walaupun merupakan tradisi Finlandia untuk mengunjungi Santa (dan mungkin beberapa rusa) naik Concorde, penerbangannya yang sebenarnya pada malam Natal memerlukan banyak pekerjaan dan banyak persiapan. Sejauh pengetahuan kami tentang sains Santa, inilah cara dia melakukannya. (ERIC CHRETIEN / GAMMA-RAPHO VIA GETTY GAMBAR)

Beginilah Cara Santa Claus Dapat Memberikan Hadiah Ke Seluruh Dunia Dalam Satu Malam

Dengan 1,6 miliar rumah tangga di dunia, bagaimana Santa melakukannya? Dengan sedikit sihir Natal ... dan banyak ilmu!

Bagaimana Santa Claus melakukannya? Dalam satu malam yang panjang, seorang lelaki gagah dan tua, dilengkapi dengan kereta luncur ajaib dan delapan rusa terbang, memberikan mainan kepada anak-anak di setiap rumah tangga di seluruh dunia.

Satu-satunya tangkapan? Mereka harus percaya padanya.

Anda harus bertanya-tanya apakah ini secara fisik mungkin. Jika ia memiliki teknologi dan teknik yang tepat, dapatkah Santa Claus benar-benar membuat semua pengiriman ini? Dengan populasi dunia sekarang lebih dari 7 miliar orang, itu adalah pekerjaan yang lebih sulit daripada sebelumnya untuk Santa Claus. Tetapi dengan kekuatan sains - dan mungkin sedikit sihir Natal - Santa lebih dari sekadar tantangan.

Menurut penelitian terbaru (2013) Pew tentang topik ini, hanya 31% rumah tangga ‘pura-pura’ Santa Claus akan mengunjungi rumah mereka pada Natal. Oh, kamu kurang beriman. (FLICKR PENGGUNA MATTI MATTILA (L); PEW RESEARCH CENTER (R))

Inilah yang harus ditegakkan oleh Santa, dalam hal jumlah rumah tangga yang harus dijangkau dan jarak rata-rata di antara mereka.

  • Menurut Wikipedia dan ekstrapolasi untuk pertumbuhan populasi sejak tanggal survei, ada sekitar 1,6 miliar rumah tangga di seluruh dunia.
  • Karena Bumi memiliki tanah layak huni sekitar 25 juta mil persegi (65 juta kilometer persegi), jarak rata-rata antara dua rumah tangga adalah sekitar 0,138 mil (0,225 km).
  • Dan, setidaknya di Amerika Serikat, Santa akan "berpura-pura" mengunjungi 31% rumah tangga pada tahun tertentu. (Berpura-pura? Aku mengejek skeptisitas berhati dinginmu, Pew.)

Semua mengatakan, Santa memiliki tanggung jawab untuk mengirimkan hadiah ke sekitar 500 juta rumah tangga, dengan pemisahan rata-rata yang naik hingga 0,205 mil (0,33 km) ketika Anda menghitung rumah-rumah yang tidak dapat dikunjungi oleh Santa.

NORAD, Komando Pertahanan Aerospace Amerika Utara, melakukan banyak tugas untuk lalu lintas udara di benua Amerika Utara, termasuk mengambil tanggung jawab untuk mengisi bahan bakar para pejuang yang menjalani latihan tempur dan pelatihan (seperti yang ditunjukkan di sini) serta melacak Sinterklas, yang telah mereka lakukan setiap tahun tanpa gagal untuk generasi. (KENN MANN / USAF / GETTY GAMBAR)

Sementara itu menambah banyak kunjungan dan jarak yang jauh untuk bepergian, Santa tidak memiliki banyak waktu untuk menyelesaikan semuanya. Mulai dari matahari terbenam pada malam Natal di satu sisi dari garis tanggal internasional (di Rusia) dan berakhir tepat sebelum matahari terbit pada Hari Natal di sisi lain (di Alaska), Santa setidaknya memiliki keuntungan karena dekat dengan titik balik matahari musim dingin, yang memberinya waktu ekstra di Belahan Bumi Utara.

Karena zona waktu, garis tanggal internasional, dan variasi waktu matahari terbenam / matahari terbit antara lokasi dan garis lintang, Santa berakhir dengan maksimum 42 jam untuk mencapai setengah miliar rumah tangga tersebut. Dalam waktu singkat itu, Santa harus menyelesaikan tugas-tugas berikut:

  • melakukan perjalanan ke setiap rumah, jarak rata-rata 0,205 mil (0,33 kilometer) dari rumah sebelumnya,
  • meninggalkan giringnya dan memasuki rumah tanpa terdeteksi,
  • kirimkan semua hadiah,
  • makan makanan ringan yang tersisa untuknya,
  • dan kemudian meninggalkan rumah tanpa terdeteksi, pasang giring, dan menuju rumah berikutnya.
Sinterklas menyampaikan hadiah di seluruh dunia, dan penampakan telah dilaporkan di tempat-tempat yang bahkan tidak terduga, seperti di Santa's House di Kota Tua Yerusalem, Israel. (GETTY)

Gagasan bahwa satu orang dapat menyelesaikan semua tugas itu sekitar 500 juta kali dalam periode 42 jam tampaknya merupakan tantangan yang menakutkan. (Faktanya, orang tua anak-anak yang tak terhitung jumlahnya yang pernah percaya pada Sinterklas dapat memberikan kesaksian tentang betapa sulitnya itu bahkan untuk satu rumah tangga!) Tetapi Santa tidak gentar dengan tugas monumental di hadapannya.

Dengan 500 juta rumah tangga untuk dikunjungi dan 42 jam untuk melakukannya, itu berarti Santa memiliki total hanya 300 mikrodetik (0,0003 detik) untuk mencapai semua yang dibutuhkan untuk menyelesaikan per rumah tangga.

Kedengarannya mustahil? Mungkin bagi manusia normal dengan teknologi konvensional, tentu saja. Tetapi Santa mungkin hanya ilmuwan terbesar di dunia, seperti yang baru-baru ini saya sampaikan kepada Big Picture Science dan SETI Institute. Dan jika Anda menerima sains, Anda juga harus percaya pada Santa. Mari kita lihat setiap keberatan yang mungkin Anda miliki.

Banyak penggambaran populer Santa tidak melibatkannya mengikuti jalur optimal sebagaimana ditentukan oleh sains, tetapi itu seharusnya tidak menuntun kita untuk menyimpulkan bahwa Santa tidak dapat menyelesaikan pekerjaan. Faktanya, ilmu pengetahuan memberi tahu kita bagaimana dia mewujudkannya! (PENGGUNA FLICKR LETS GO OUT BOURNEMOUTH AND POOLE)

1.) Tidak mungkin Santa dapat melakukan perjalanan ke setiap rumah secepat itu. Kecepatan ini tidak terlalu buruk; dibandingkan dengan kendaraan yang kami rancang, kecepatan yang dibutuhkan Santa tidak terlalu cepat. Setidaknya, tidak dibandingkan dengan relativitas dan kecepatan cahaya. Untuk memindahkan jarak rata-rata 0,205 mil (0,33 km) dari rumah ke rumah, dengan asumsi waktu 150 mikrodetik (yang merupakan setengah dari total waktu yang diizinkan di setiap rumah), Santa hanya perlu menempuh jarak sekitar 1.367 mil per detik (2.200 km / s).

Tentu, itu mungkin tampak sangat cepat dibandingkan dengan giring khas Anda, atau bahkan mobil khas Anda, kereta api atau pesawat supersonik. Tapi itu kurang dari 1% kecepatan cahaya, dan jauh lebih lambat dari partikel yang dipancarkan oleh atom radioaktif, akselerator partikel, atau bahkan Matahari.

Jika Anda mengisi bahan bakar rusa itu dengan benar, tidak ada alasan untuk percaya bahwa Santa tidak dapat melakukan perjalanan dari rumah ke rumah ini dalam waktu singkat.

Tentunya, bepergian dengan kecepatan yang sangat besar dengan kokpit terbuka akan menjadi dalil yang menghancurkan bagi kebanyakan manusia, termasuk Santa Claus. Tetapi dengan kemajuan teknologi yang tepat diterapkan, mungkin saja bisa terbang ke setengah miliar rumah tangga dalam satu malam yang gila tanpa membahayakan diri Anda sama sekali. (WIKIMEDIA COMMONS PENGGUNA GLOGGER)

2.) Tidak mungkin giring terbuka - dan Santa dalam - dapat menangani panas atau percepatan yang dihasilkan. Pertama, ada keberatan panas. Bergerak dengan kecepatan yang intens itu, kekuatan gesekan atmosfer saja bisa menjadi bencana; satu-satunya hal yang kita kenal yang bertabrakan dengan atmosfer pada kecepatan itu adalah meteor, dan satelit yang masuk kembali ke atmosfer.

Santa perlu menghilang di suatu tempat dengan urutan beberapa triliun Joule panas setiap detik perjalanan, yang merupakan jumlah yang luar biasa. Tanpa perlindungan apa pun, Anda mungkin berharap Santa, yang terbang menembus atmosfer dengan kecepatan hujan meteor, akan membakar cara yang dilakukan satelit saat masuk kembali.

Astronot Bob Crippen dengan kapsul Gemini-B, dan perisai panas yang sangat rusak dan rusak (tetapi masih utuh!). Sangat sulit untuk bertahan hidup masuk kembali ke atmosfer dengan kecepatan yang bahkan lebih rendah daripada yang mungkin dijumpai Sinterklas, tetapi mungkin teknologi tingkat Kutub Utara akan memberikan apa yang kita butuhkan. (NASA / KIM SHIFLETT)

Tapi ada dua jalan keluar:

  • Dia bisa memiliki perisai panas yang melindungi rusa dan dirinya sendiri, memungkinkannya untuk bepergian dengan bebas. Namun, ini merupakan masalah, jika kami mempertimbangkan giring terbuka, yang tidak akan membiarkan pengendara terlindung oleh definisi. Tapi opsi kedua mungkin bisa mengatasi ini.
  • Dia bisa memiliki kendaraan yang aerodinamis canggih sehingga udara di depannya sebagian besar dievakuasi, hanya menyisakan angin sepoi-sepoi. Pastikan Santa memiliki oksigen untuk bernapas, dan kami senang melakukannya.

Akselerasinya sedikit lebih kasar, ingatlah. Pergi dari 0 hingga 60 mil per jam dalam sepersepuluh detik adalah bencana bagi kebanyakan orang; Anda akan pingsan (atau lebih buruk) dari akselerasi. Itu dengan asumsi Anda mengalami kekuatan hanya 27 g, di mana 1 g adalah akselerasi karena Bumi. Tetapi Santa, untuk mencapai kecepatan rata-rata bepergian dari rumah ke rumah, membutuhkan 1,5 miliar gs.

Bahkan jika kita memperhitungkan sebagian besar populasi dunia terkonsentrasi di daerah perkotaan, akselerasi dan perlambatan selama perjalanan dari atap ke atap akan menjadi bencana dalam interval waktu singkat ini.

Rekor untuk daya tahan manusia dalam waktu singkat adalah 83 g, oleh Mayor John Beeding dengan kereta luncur roket. Gagasan bahwa manusia dapat mengambil akselerasi / deselerasi yang luar biasa ini dipelopori oleh John Stapp, yang menguji perangkatnya pada dirinya sendiri pada 1940-an dan 1950-an.

Tetapi Santa tidak dikutuk oleh kendala-kendala ini; dia hanya perlu menerapkan solusi yang tepat. Yang ia butuhkan, untuk bertahan dari perjalanan ini dengan kecepatan dan percepatan ini, adalah cara untuk menjaga darahnya mengalir secara normal ke seluruh tubuhnya. Suatu setelan yang cukup bertekanan, dikombinasikan dengan sistem turbin biologis yang jauh lebih kuat daripada jantung manusia, dapat dengan mudah melakukannya.

Tentu, modifikasi biologis bukan seperti apa yang Anda pikirkan ketika Anda memikirkan Santa, tetapi tentunya kebahagiaan anak-anak di seluruh dunia layak dilakukan dengan sedikit operasi penggantian organ?

Astronot Stephen K. Robinson, spesialis misi STS-114, berlabuh pada kaki di Stasiun Luar Angkasa Internasional Canadarm2, berpartisipasi dalam sesi ketiga aktivitas ekstravehicular activity (EVA) misi. Alat mekanis berlabuh seperti itu dapat dengan mudah dipasang pada giring untuk Santa, tetapi fisika menawarkan pilihan yang lebih baik. (NASA)

3.) Bagaimana Santa bisa masuk ke semua rumah itu dengan begitu tenang, dan tidak pernah meninggalkan jejak kaki? Stealthy bukan persis gambaran yang ada dalam pikiran Anda ketika Anda memikirkan seorang lelaki tua yang kelebihan berat badan bepergian ke seluruh dunia dan mengenakan sepatu bot. Mungkin tergoda untuk berpikir tentang menempatkan Santa di dalam melalui rig mekanik - baik melalui cerobong asap, jendela, atau titik masuk lainnya - tetapi hukum fisika menawarkan pilihan yang lebih baik.

Namun, di Universe kuantum, ada kemungkinan terbatas bahwa jika Anda berada di satu sisi penghalang dan menabraknya, Anda tidak akan hanya menabraknya atau memantul. Sebagai gantinya, Anda mungkin akan menggali melalui ke sisi lain. Fenomena tunneling kuantum ini diketahui terjadi, dan harus menghasilkan probabilitas yang terbatas bahkan objek makroskopis melakukannya, meskipun dengan kemungkinan sangat rendah.

Ketika sebuah partikel kuantum mendekati penghalang, ia akan paling sering berinteraksi dengannya. Tetapi ada kemungkinan terbatas tidak hanya memantul dari penghalang, tetapi menerobosnya. Jika Santa dapat memanfaatkan kemungkinan ini, itu akan menjadi pilihan yang lebih bersih, lebih aman, lebih unggul untuk turun dari cerobong asap. (YUVALR / WIKIMEDIA COMMONS)

Bisakah Santa benar-benar menguasai kendali atas fenomena ini? Ini adalah solusi paling elegan untuk masalah sulit, memungkinkan Santa untuk:

  • masuk ke rumah apa saja,
  • bawa hadiah apa saja yang dia inginkan di dalam,
  • meninggalkan hadiah apa pun yang dia inginkan di mana pun dia pilih,
  • dan kemudian keluar, hanya dengan dirinya sendiri, untuk kembali ke kereta luncurnya.

Karena ia adalah ilmuwan terhebat dalam sejarah kemanusiaan, saya tidak akan pernah bertaruh melawan Santa.

Dengan hanya tiba dengan membawa hadiah di lokasi yang tepat, mengantarkan hadiah Natal mungkin secepat dan semudah Santa hanya melepaskan paket yang dibawanya ke rumah. (GETTY)

4.) Bagaimana dia bisa mengirimkan hadiah begitu cepat? Mengirimkan hadiah tidak harus menghabiskan banyak waktu sama sekali. Selama Santa tiba di lokasi yang benar, yang perlu ia lakukan untuk mengirimkan hadiah-hadiah ini dengan benar adalah ini: lepaskan saja. Bawa mereka pada jarak yang sangat kecil dan dapat diabaikan di atas tanah, tepat di bawah pohon, dan lepaskan saja.

Itu dia! Dengan hadiah yang dikirim, itu ke rumah berikutnya, setelah hanya satu tugas penting.

Makanan ringan yang tersisa untuk Santa mungkin menyenangkan selera dan menyediakan bahan bakar bagi tubuhnya, tetapi tujuan sebenarnya mereka seharusnya adalah untuk memicu rusa kutub yang menggerakkan penerbangan Natal yang fantastis. (PIXABAY USER JILL111)

5.) Makan camilan Natal. Ini benar-benar berhasil dengan cemerlang. Anda lihat, dibutuhkan sejumlah besar energi - dan karenanya, bahan bakar - untuk menyeret giring penuh hadiah untuk 500.000.000 rumah tangga di seluruh dunia. Tentu, Anda bisa membayangkan rusa terbang Anda sudah sihir, jadi mungkin mereka bisa secara ajaib mengurus ini. Tapi mari kita menjadi ilmiah, dan ingat bahwa semuanya harus mematuhi konservasi energi, bahkan Santa Claus.

Jadi, berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk membawa hadiah ini di seluruh dunia?

Dengan asumsi Santa memiliki sekitar 4,5 pon (2,0 kilogram) hadiah untuk dikirim ke setiap rumah, yang menambah hingga sekitar satu juta metrik ton hadiah di kereta luncurnya yang sarat muatan penuh. (Semakin hari semakin terang.) Ini adalah sekitar 4.000 kali kapasitas muatan pesawat terbesar di Bumi: Antonov An-255, yang digunakan untuk mengangkut pesawat ulang-alik luar angkasa.

Pesawat yang mampu mengangkat muatan terberat adalah Antonov An-225 Mriya Cossack, ditampilkan di sini sedang ditarik di tanah dengan pesawat ulang-alik Buran Soviet di punggungnya. Pesawat ini ditenagai oleh bahan bakar berbasis kimia, yang hanya 0,001% efisien untuk massanya. (GETTY)

Bahan bakar roket mahal, tentu saja, tetapi juga tidak efisien! Hanya sekitar 0,001% dari massa bahan bakar roket yang menjadi energi; sisanya hanya terbuang sia-sia. Tetapi bagaimana jika rusa Santa - kekuatan sebenarnya di balik penerbangan epik Santa Claus - dapat mengubah susu dan kue itu menjadi energi melalui Einstein's E = mc²?

Cukup luar biasa, jumlah kecil, bahkan dalam jumlah kecil dalam satu kue kecil saja dapat memberi daya pada Santa dan semua mainan di dunia dari satu rumah ke rumah lain, karena E = mc² 100% efisien. Sisa makanan, tentu saja, semua untuk kesenangan Santa.

Foto

Tentu, ada banyak cerita fiktif cerita Santa, di mana ia bergantung pada teknologi, sihir, atau banyak pembantu, tetapi itu untuk orang-orang yang ragu di luar sana yang tidak memahami kekuatan sebenarnya dari sihir Natal. Bagaimanapun, Anda jangan pernah melupakan pelajaran paling penting yang kita pelajari dari Apollo 8, pesawat ruang angkasa kru pertama yang meninggalkan orbit rendah Bumi. Pertukaran berikut antara Ken Mattingly (di kontrol misi di Houston) dan Jim Lovell (di atas kapal Apollo 8) 50 tahun yang lalu:

089: 32: 50 Anyaman: Apollo 8, Houston. [Tidak ada Jawaban.]
089: 33: 38 Anyaman: Apollo 8, Houston.
089: 34: 16 Lovell: Houston, Apollo 8, berakhir.
089: 34: 19 Anyaman: Halo, Apollo 8. Keras dan jelas.
089: 34: 25 Lovell: Roger. Mohon diperhatikan bahwa ada Santa Claus.
089: 34: 31 Anyaman: Itu afirmatif. Anda yang terbaik untuk tahu.

Dengan semua ilmu yang kita tahu, hanya ada satu misteri yang masih belum kita ketahui bagaimana menjawab tentang Santa Claus. Dengan semua hadiah untuk dikirim, kapan dia punya waktu untuk pergi ke kamar mandi?

Mulai Dengan Bang sekarang di Forbes, dan diterbitkan ulang di Medium berkat para pendukung Patreon kami. Ethan telah menulis dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorders ke Warp Drive.