中国优秀少年科普作品最精品书系 非凡的天文地理② 宇宙大爆炸的余波

天文
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倾听外星的呼唤

地理
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面对气候变化的思考
气象万千

《中国优秀少年科普作品精品书系·非凡的天文地理：宇宙大爆炸的余波》：
　　
　　人和动物都要吃食物，食物是什么东西？一位科学家曾形象地说过：“食物……就是太阳光线的罐头食品。”谁见过这种“罐头”？你吃的馒头是面粉做的，面粉是小麦磨成的，小麦是在地里生长的。要是把小麦种在一间黑屋子里，即使有充足的水和肥料，它也结不出麦粒来。只有在阳光下，它才能把空气中的二氧化碳和水在叶绿素的帮助下，变成碳水化合物，就是我们吃的食物。可见，食物只不过是把太阳能贮存起来而已。
　　“可是我吃的肉就和太阳无关！”有的小朋友会这样说。
　　你别忘了，牛要是不吃草，它也无法长大。而草呢？还是靠太阳生存。
　　不仅是吃的食物，就是用的煤和石油，也是太阳光线的“罐头”。
　　煤和石油是古代的植物、动物变来的。因此，追溯其源，它们的能量还是来自太阳。
　　“我可以用风力发电、水力发电，不烧煤，也不用石油。”江河里的水是从哪里来的？来自天上的雨水和雪水。正是天上的太阳把海洋和陆地上的水蒸发，变成云，云遇冷，水汽凝结才变成雨雪降到大地，汇集到江河形成了水力。而风呢？那只不过是地球上空气的流动。由于地球上有高山、平原、沙漠、湖海，它们接受太阳辐射的能力和多少都不同，因而各地的温度也不同。温度不同，气压也不同，大气便由气压高的地方向气压低的地方流动，这就形成了风力。
　　你看，风力和水力也是来自太阳。
　　地球上除了核能、地热能和潮汐能外，几乎所有的能源都直接地或间接地来自太阳。因此我们可以毫不夸张地说：人类生存的历史，就是利用太阳能的历史。只不过人类对这种利用在过去很长时期是不自觉的。
　　个有意识地利用太阳能的是谁呢？是我们中国人。早在三千多年前的西周时代，就有“阳燧取火”的记载。阳燧，是用青铜做的凹面镜，它可以把阳光聚集到一点，点燃艾绒之类的引火物。这就是现代太阳能聚光器的鼻祖。
　　在西方，也有“着火的镜子”的记载。那是希腊科学家阿基米德在公元前214年用太阳能袭击罗马船队的故事。传说他做了一些很大的金属凹面镜，并把它们擦得雪亮，在岸边排成一列。阳光通过凹面镜的反射，聚集到远处一点，就可以把在航行中或停泊在港口的船体和帆缆点燃起火，以致使罗马船队溃散。
　　在以后漫长的年代，太阳能应用多的地方还是在农业上：晒干谷物，温室里种菜，以及蒸发海水制盐等等。
　　台太阳能水泵是法国一个工程师在1615年发明的。
　　个太阳灶是瑞士一个学者提出的。
　　台太阳能发动机是法国一个教授在1860年制造的。1878年又在巴黎展览会上用太阳能造出了块冰。
　　座太阳能采暖房是美国人在1882年建造的。
　　然而，到了十九世纪下半叶，廉价而丰富的煤和石油把太阳能利用打入了冷宫。
　　1千克煤可以发出7000大卡的热量，1千克汽油可以发出11000大卡的热量，而收集1平方米面积上的阳光一天多才有4000～5000大卡的热量。煤和石油开采、使用都比较方便，而太阳能利用必须要有庞大而昂贵的收集器。随着蒸汽机、内燃机技术的日趋完善，煤和石油的大量使用，太阳能逐渐被人们遗忘了。
　　世界进入了20世纪70年代，情况发生了变化。能源危机席卷了西方世界。
　　1973年10月，中东爆发了战争，阿拉伯国家一度停止了对一些国家的石油供应。城市的夜晚一片黑暗。五光十色的霓虹灯熄灭了，“繁华”的景象突然消失。生产急剧下降，工厂倒闭，工人被解雇。飞机停止了飞行，汽车要人拉着走。旅馆里没有热水，公寓里冷得叫人发抖。
　　物价开始上涨，人们惊恐地抢购物品，小偷乘机大肆抢掠……这就是能源危机对西方世界造成的后果。由此引起人们很大的忧虑。因为世界上煤炭和石油的贮备不多了。有人悲观地估计，美国本土的石油只够开采7年，其他地区适合经济开采的石油也只够开采27年，至于煤，也不过开采300年……一个严肃的问题摆在人们的面前：当代文明而繁荣的世界是否要回到原始社会去？答案是否定的。人类社会总是不断地发展的，能源的组成也是不断地变化的。
　　新能源的寻找开始了。
　　被人遗忘的太阳能重新显示了它的优越性：取之不尽，无污染，不需运输。
　　现代社会高度发达的科学技术，为太阳能的广泛利用提供了坚实的基础。太阳电池初被认为是昂贵的、技术复杂的尖端产品，只能用在人造卫星上。1973年，用它生产1瓦的电力需200美元，5年后就降为11美元，下降了近20倍。如果今后再下降20倍，就可以和火力发电、原子能发电竞争了。
　　那时候，什么地方盖新房，再也不用架设输电线，只要在屋顶上铺上几块太阳电池板就可以了。
　　目前，在太阳能利用中应用广泛、前途远大的是太阳能热水器、房屋采暖和空调、太阳能发电等方面。在日本，1969年已有260万套热水器在工作；在澳大利亚，全国400万户居民有5万户都是使用太阳能热水器；在美国，已有5000户住宅安装了太阳能暖气或冷气设备，1万千瓦的太阳能电站即将建成。为了进一步利用太阳能，日本首先制订了“阳光计划”；美国政府从2000年开始，全部能源需要量的四分之一就由太阳能供给；瑞典也发表了雄心勃勃的“太阳瑞典”计划，要在2015年用太阳能取代超过耐用年限的原子能电站……目前，世界上有类似计划的国家已有63个。
　　展望未来，太阳能利用的前景无限光明。煤和石油终究有一天要耗尽。取而代之的，可能是原子核能、太阳能、地热能、海洋热能、氢能等等。然而，只有太阳能为巨大、丰富，可以与太阳“同寿”。
　　太阳能除了直接变成热能、电能，供我们使用外，还可以转换成生物能、化学能等。其中诱人的要算是太阳能制氢了。
　　氢是一种理想的燃料。1千克氢燃烧放出的热量是28900大卡，大约是煤的4.1倍，汽油的2.6倍。氢又是一种十分“干净”的燃料，它燃烧后生成水，既无废气，又无灰渣。
　　可是，制取氢要消耗巨大的能量。要想生产相当于目前全世界天然气产量那么多的氢，就必须倾注目前全世界所有电站发出的电力。然而，地球上接收到的太阳能，不是相当于全世界发电总量的数十万倍吗？可以用太阳电站提供的电能来电解水制氢。
　　可以用太阳能聚光器产生几千度的高温把水直接分解制氢。
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