泡頭呪文の有効時間についての考察

前置き

泡頭呪文 (Bubble-Head Charm) は、ハリー・ポッターと炎のゴブレットにおけるトライ・ウィザーズ・トーナメント第二の課題で見られたように、水中探索等にとても有効な魔法である。この魔法は、対象の頭部を気泡で被うことによって呼吸を可能としている。しかし、特に気泡内部で酸素を生成しているわけではなく、単に空気を閉じ込めているだけのようである。

その場合、気泡内部の空気でどれほど活動できるのだろうか?

考察

Globeよると、体格によって変動するが、人が1呼吸で交換するガスの量は500 cm^3であり(おそらく欧米成人男性基準)、これに基づくと1日で呼吸する量はおよそ11.5 m^3になる。

空気中の酸素濃度は21%程で、16%を下回ると頭痛や吐き気が出てくる。また二酸化炭素濃度は0.04%で、健康面では0.35%以下が望ましいとされ、これが4%にもなると激しい頭痛に襲われ、5%を過ぎると30分以内にその状況から脱せなければ後遺症が残るという。

呼気に含まれる酸素の濃度は16%で、二酸化炭素濃度は4%である。つまり単純に考えると、空気の入った容器に等しい量を呼吸で消費したとき、そこには酸素濃度16%、二酸化炭素濃度4%の環境が出来上がることになる。従って二酸化炭素濃度が先に危険水域に達することがわかる。

映画版ハリー・ポッター基準で気泡が鼻と口周辺しか被わないこととし、その体積を10 cm x 20 cm x 20 cmと仮定すると、その量は0.004 m^3となる。これだと、およそ30秒で気泡内の空気に等しい量を呼吸に用いることになるため、ほとんどもたない。体格を考慮して呼吸量を半分としても1分程度である。1時間もたせるためには、0.24~0.48 m^3の空気が必要であり、{60 cm x 60 cm x 60 cm} ~ {80 cm x 80 cm x 80 cm}程度の空間が必要である。