第八节 能源 环境

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潮汐产生的原因

　　到过海边的人都知道，海水有涨潮和落潮现象。涨潮时，海水上涨，波浪滚滚，景色十分壮观；退潮时，海水悄然退去，露出一片海滩。我国古书上说："大海之水，朝生为潮，夕生为汐。"那么，潮汐是怎样产生的？
　　古时候，很多贤哲都探讨过这个问题，提出过一些假想。古希腊哲学家柏拉图认为地球和人一样，也要呼吸，潮汐就是地球的呼吸。他猜想这是由于地下岩穴中的振动造成的，就像人的心脏跳动一样。
　　随着人们对潮汐现象的不断观察，对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识。我国古代余道安在《海潮图序》一书中说："潮之涨落，海非增减，盖月之所临，则之往从之。"汉代思想家王充在《论衡》中写到："涛之起也，随月盛衰。"他们都指出了潮汐与月球有关系。到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律以后，提出了潮汐是由于月球和太阳对海水的吸引力引起的假设，从而科学地解释了潮汐产生的原因。
　　原来，海水随着地球自转也在旋转，而旋转的物体都受到离心力的作用，使它们有离开旋转中心的倾向，这就好象旋转张开的雨伞，雨伞上水珠将要被甩出去一样。同时海水还受到月球、太阳和其它天体的吸引力，因为月球离地球最近，所以月球的吸引力较大。这样海水在这两个力的共同作用下形成了引潮力。由于地球、月球在不断运动，地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化，因此引潮力也在周期性变化，这就使潮汐现象周期性地发生。

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潮汐能以及人类对潮汐能的利用

　　大海的脉搏，每天都在不停地运动，涨潮时它把海水向岸边冲去，落潮时又把海水退回海中。潮汐这样往复不停地而又有规律地运送海水，就携带了巨大的能量。条条江河归大海，在每条大河出海的河口处，往往会出现汹涌澎湃的潮汐现象，如英国的塞汶河，法国的塞纳河，印度的恒河，巴西的亚马孙河等等著名的河口，最为壮观的是我国钱塘江的潮涌，早就闻名于世。
　　每年农历八月十八日，我国钱塘江都出现一种奇特的潮涌现象。放眼远望，碧海茫茫，天水相连，瞬间汹涌的潮水，前呼后拥，推波助澜，从远到近，由天边滚滚而来。潮声震天动地，其势如万马奔腾，平静的海面上很快地形成十多米高的潮浪，又掀起七米多高的水花，一派"滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧"的壮丽景色。钱塘江潮涌最早闻名于世。几千年来，钱塘江潮汐总是滚滚而来，默默而去，只作为供人欣赏的自然美景，一直没有开发利用。对于这个得天独厚的自然资源，中国科学家将发挥自己的聪明才智，在二十一世纪时，钱塘江口不光有震天动地的潮汐为游人欣赏，而且有一座座潮汐发电站点缀其间。发电站的水轮机在汹涌澎湃的潮水推动下飞快地运转，愉快地歌唱，把巨大的水能转变成现代化生活中必不可少的电能。潮水缓缓退去时，被钱塘江外大坝上的无数个大闸锁住，水位提高，造成一个个水位的落差，再一次利用其巨大的能量为人类服务。
　　据估计，世界上约有十亿千瓦的潮汐能。我国大陆海岸线长达一万八千多公里，潮汐资源的蕴藏量在二亿千瓦以上。
　　开发潮汐，利甲潮汐发电并不是人类异想天开。目前，苏联每年从潮汐中获得大量的电能。在巴伦支海，摩尔曼斯克以北的基斯拉亚湾，就建造了八百千瓦的潮汐电站，1969年以来，一直正常运转。苏联还打算在近期内将白海的美晋河口再建一个更大的潮汐电站，第一阶段为一百三十万千瓦，以后还要发展到六百万千瓦。
　　潮汐能潜力是无限的，条条河流都可开发利用，而且对环境无污染，无影响，确实值得人们去探求、思考，为人类所用。
　　另外，格陵兰和苏格兰附近诸岛之间有一个海洋大瀑布，它使地球上任何一个著名的瀑布都黯然失色，望尘莫及。这个瀑布是从北冰洋急流而来。从三千米高度直泻而入大西洋。当年李白描写庐山瀑布时只是"飞流直下三千尺，疑是银河落九天"，三千尺只是一千米的高度，现在这海洋大瀑布是飞流直下三千米。估计瀑布容积在十五万立方公里以上。北冰洋的冰水水温低，密度大，水流急，遇到格陵兰和苏格兰诸岛的陡峭的陆地阻碍它前进，也就一鼓作气，腾空飞越而去，急剧直下，就形成波澜壮观的大瀑布。现在科学家们纷纷开始探索如何利用它。到2000年，在瀑布下一定有一座座巨大的水电站，利用飞流直下的北冰洋的海水，推动水轮机发出巨大的电力供应格陵兰地区。由此，可以进一步开发建设严寒的格陵兰地区。
　　浩瀚的海洋中蕴藏着极为丰富的能量资源。随着科学技术的发展，让占海洋能量资源百分之九十九的大洋涡漩和海底瀑布为人类提供源源不断的能源吧！

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地热能以及人类对地热能的利用

　　地热是埋藏在地下的热源。地球可分为三层。地表层为"地壳"，它的厚度很不均匀，在几公里至七十公里不等；地壳下面为"地幔"，它大部分是熔融状态的岩浆，厚度为二千九百公里；地球内部为"地核"，地核又可分为外地核和内地核。据各种资料推断，地壳底部和地幔上部温度约为一千一百到一千三百度，地核中心可达二千到五千度。有人估计，地球的地热大约为地球全部煤储量的一亿七千倍。整个地球内部的热量约等于3×1080卡。如果仅仅开采地下三公里以内的地热资源也就足以抵得上二万九千亿吨煤。因此地热是一股不可小看的资源。
　　世界上对地热的利用早就开始，但直到进入七十年代才渐渐地得到充分重视，也开始从利用地热取暖转为地热发电。目前世界上已有二十五个国家建立了地热发电站，设备能力不少于一百三十八千瓦，前景是诱人的。
　　但是，地热却容易污染环境，造成水中矿物质和盐分的增加，还会产生硫化氢等有害气体。目前科学家一方面在研究开发地热，另一方面正在探讨如何防止地热的污染。到了二十一世纪，地热将广泛地应用于世界各地。在地球的每个角落都可以看到地热温室，地热暖房，甚至地热电站。对于地热带出的硫化氢及其它矿物质，都经过提炼，浓缩制成了许多化工生产中需要的化工原料，地热水又可以成为清洁的水源供人们使用。瞻望远景，火山活动、地震这些能源，迟早会被人类控制利用。到那时，一座座活火山，一块块地震剧烈活动地区，就象一个个大油田那样，成为人类宝贵的能量资源。

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更多的清洁能源

　　除太阳能、风能、潮汐能、海洋能和地热能外，还有种类繁多，潜力很大的其他能源，如氢能、生物能、化学能等等，都是前途远大，不可忽视的能源。
氢能将是今后一个宝贵的能源，它的适应性强，在高压低温下就可以液化，运输和储存都很方便，可以用作一切动力的能源。任何物质在高压下都会变成金属，氢也如此。金属氢的容积只有液态氢的七分之一，而且能量极高，比TNT炸药的威力大三十到四十倍。它既可以直接用作燃料以开动飞机、汽车甚至宇宙航天飞机，又可以成为化工生产的重要原料。地球表面百分之七十一是汹涌澎湃的海洋，除了利用其运动能，还可以在一定条件下将水分解成氢和氧，得到氢燃料。一旦把水变成燃料氢，那氢能源的资源是不可估量的。人们再也不会为能源危机伤脑筋了。许多科学家都预测到了氢能的前途，它既无污染，效能又高，将成为二十一世纪的主要燃料之一。
　　对于生物能，目前世界各国已经着手开发和利用，也就是对沼气的利用。沼气是用各种有机废弃物，如人畜粪，秸杆，树叶，杂草，城市垃圾，生活污水等有机废物，在一定温度，湿度，酸碱度和在隔绝空气的条件下，经过厌氧细菌的作用，发酵产生出来的。
　　沼气是一种清洁、方便、价格低廉的能源，可以广泛地运用在农村。既为农民解决生活上的燃料，又为农作物生长提供优质的有机肥。
　　沼气将比其他能源较早地在世界各地推广，并以制造方便，成本低廉的优点被广大农民欢迎。
　　当前，世界各国在"能源危机"面前，正以巨大的投资，千方百计地研究、寻找、探索新的能源。除了煤的气化、液化已得到重视外，各国科学家又高瞻远瞩地探索着本世纪末的能源，他们预计到二十一世纪时，太阳能、风能、海洋能、潮汐能、地热能以及氢能、生物能、光化学能、磁流能等等一系列新型的能源将闯入人类的生产和生活中间，以它们无与伦比的优点，方便廉价的优点，无穷无尽的特点获得人类的欣赏和称赞，并将渐渐地取代传统燃料，改变传统的生活方式，以更现代化的面目跨进新世纪。

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海洋能以及人类对它的利用

　　水利资源的利用主要是发电，而且已有几十年的历史了。人类的科学技术已经能够锁住奔腾不息的大江大河，使它不再泛滥成灾，而为人民作出贡献。但是，将大江河流拦腰截断，往往会破坏整个水域和地区的自然生态平衡，还会因蓄水过多而造成轻微地震，类此情况，在人类发展史上都有详细记载，其中埃及的阿斯旺水坝可称典型。阿斯旺水坝建成后严重破坏了尼罗河水体及其两岸的生态平衡，并造成上游泥沙淤积，蓄水量减少，发电量也没有达到设计指标；而下游原有良田竟被沙漠侵吞，两岸血吸虫病也逐步蔓延。因此，水利资源的利用是令人神往的，但在开发时一定要谨慎而严肃地进行环境评价，作出正确的估计。
　　现在，科学家们正开始向海洋索取巨大的能量。人们常把海洋能称之为"蓝煤"，它是一个巨大的蓝色煤田，"潜在的发电厂"。据估计，海洋能源占世界能源总量的百分之七十以上，是取之不尽，用之不竭的廉价动力资源。海洋的动力资源有潮汐能，波浪能。还可利用温差发电，扬水发电，以及将海水分解成氢、氧作为二次能源加以利用。