科技能否将自然灾害化破坏为神奇？-科教台-中国网络电视台

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　　新闻缘起

　　据日本NHK电视台3月14日消息，日本气象厅观测，14日下午6时44分(北京时间下午5时44分)，日本三陆地区发生的6.8级地震引发的第一波海啸到达北海道地区，据观测此次海啸高度约为20厘米。随后6点52分，气象厅再次观测到10厘米海啸。据报道，此次地震震中在日本北海道钏路、青森县和岩手县的太平洋沿岸地区。该地区正是一年前发生3.11大地震的三陆近海地区。

　　伴随日本地震而来的依然是海啸。

　　瞬间，闪电、火山喷发、地震以及飓风等自然现象一起浮现。那一幅幅令人震撼的场景彰显出大自然惊人而可怕的力量。但，你知道它们的威力到底有多大？科技能否将这些大自然的力量化破坏为神奇呢？

　　——海啸——

　　海啸在1000秒蕴含的能量相当于690万桶原油

　　2011年3月11日，巨大的水墙推进到日本岩手县东北地区的宫古。在距离日本仙台这座城市东部大约80英里(129公里)处发生的大地震引发的巨型海啸，彻底摧毁了这个岛国东部沿海的很多城市。

　　据地质流体动力学专家、伊利诺斯大学的地质学家苏珊-基弗儿说，这场海啸释放的能量事实上远远超过了1945年轰炸广岛和长崎的原子弹的破坏力。这次海啸蕴含的能量可能也超过了一兆吨黄色炸药发生爆炸释放的能量，大约相当于两颗轰炸日本的原子弹的总能量的28倍。不过基弗儿称，也许它的破坏性更加强大，可能是10兆吨或者相当于两颗原子弹释放能量的280倍。这种差异主要取决于海啸持续的时间长短，据她估计，海啸持续的时间在100秒到1000秒之间。

　　在最上限时，海啸蕴含的能量相当于690万桶原油，或者相当于日本每天消耗的总石油的50%。这种评估结果还考虑了波浪的速度，据基弗儿估计，海浪的速度大约是每秒220米，30分钟抵达海岸线。她利用海浪估计开阔海域的浪高是7米，并估计波浪的长度大约是800英里(1300公里)，或者相当于本州岛海岸线长度的一半。

　　——地震——

　　日本3.11大地震产生的能量可满足全球4天的用油需求

　　2011年3月14日，日本北部岩手县的野田村，身穿橙色制服的救援人员正在废墟中寻找遇难者遗体。据美国地质调查局的科学家估计，为了引发足以摧毁岩手县以及日本东岸的海啸，3天前发生在太平洋东北部的地震至少需要产生相当于475兆吨TNT的能量。这一能量相当于3.26亿桶原油，可满足全球4天的用油需求。

　　借助于仪器，科学家只对少数自然现象释放的能量进行测量，其中就包括地震。地震仪获取的数据能够帮助科学家评估地震释放的能量——可怕的能量撕裂地表，同时撼动附近和远处的建筑。不过，仪器并不能描绘出完整的地震能量图像，部分能量通过摩擦产生的热量的方式消散。日本2011年发生的地震震级达到9级，是日本发生的最严重的地震之一，同时也是有史以来进行测量的最大地震之一。

　　——巨浪——

　　太平洋波浪每年蕴含的能量约美国年电流需求量的1/3

　　美国电力研究所的一项分析发现，不断冲击阿拉斯加州太平洋海岸大陆架的波浪每年蕴含1360太瓦时能量。这相当于日本每年的电流总产量的40%，大约相当于美国电流需求量的三分之一。

　　阿拉斯加州的太平洋海岸线拥有的可利用波能比美国所有其他海岸线的总和更多。这是因为它是美国最大的海岸线，从阿留申群岛一直延伸到威尔士王子（点击观看王子影视作品《精舞门2》）岛及其狭长地带。但是除此以外阿拉斯加近海还能获得能量，因为这片海域被海洋学家称之为“浪区”，海风在开阔水域形成的波浪不断拍击这个美国最后边疆。

　　当然，要想捕获所有能量并非易事。独立的非营利组织美国电力研究所根据当前的设计学状况，分析了从技术上来说能够捕获多少能量。他们通过漂浮或者浮标系统进行的这项研究工作，利用大洋涌浪的升、降驱动液压泵。如果波浪太过剧烈，或者是太微弱，这些装置就将无法工作，而且它们需要被布置在最合理的位置。

　　但是美国电力研究所的水力项目经理保罗-雅各布森指出，从技术上来说能够捕获的能量并不一定就是“实际”可捕获能量。很多地区可能都是未来波浪能项目禁止入内的区域，这是因为它们不是海洋航路、渔区，就是因为环境非常脆弱，或者该海域的海洋生命会被波浪能收集装置抑或它们的系泊处摧毁。如何淹没和安装输电线，把从海洋收集到的能量输送出去，为人所用的问题也很重要。

　　——火山——

　　木卫一 “ 伊奥”火山释放的热量相当美国所有发电站的78倍

　　2010年4月16日，冰岛南部的埃亚菲亚德拉冰盖火山正在喷发，喷涌而出的火山灰云遮住了天空。火山喷发标志着地球内部的热量逃逸。地热能也会以火山喷发的方式从地表冒出，但没有人知道如何安全利用这种形式的地热能。

　　美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的火山学家阿什利-戴维斯表示，2010年3月，埃亚菲亚德拉冰盖火山最初两次喷发产生的热辐射迅速飙升到10亿瓦特，而后又提升到60亿瓦特这一峰值。

　　实际上，60亿瓦特只占埃亚菲亚德拉冰盖火山2010年释放的总热量很小的一部分，并不涵盖伴随火山喷发出现的地震和爆炸释放的机械能或者所喷出的溶岩的热量。戴维斯指出，与其他一些星球上的火山相比，地球上的火山只能是小巫见大巫。以木卫一“伊奥”上的一座火山为例，这座火山于2001年喷发，所释放的热量达到惊人的78太瓦，是美国所有发电站装机容量的78倍。其一小时内释放的能量相当于大约4600万桶原油，达到全球每天总消耗量的一半左右。

　　目前，地热成为一种越发受人关注的能源。在冰岛，几乎所有建筑和热水设施都利用地热能，地热能的发电量在冰岛总发电量中的比重达到大约1/3。

　　——闪电——

　　闪电的电量足以满足普通家庭9天到1个月的用电需求

　　闪电是我们最熟悉的大自然“力量秀”。据估计，地球每秒钟被闪电击中的次数达到45次。美国国家海洋与大气管理局的闪电专家堂-麦克格曼表示，闪电是一种大气放电现象，所释放的能量在100兆焦到3万兆焦之间，通常在1000兆焦到5000兆焦之间。

　　在科幻影片《回到未来》中，埃米特-布朗博士利用闪电驱动他发明的时间旅行汽车，将主人公送到过去。在现实世界，闪电虽无法帮助我们实现时间旅行的梦想，但所产生的能量足以让一辆美国普通乘用车行驶大约180到910英里(约合290到1450公里)，相当于8到38加仑(约合30到144公升)汽油产生的能量。

　　影片中，布朗博士称闪电的电量足以满足普通美国家庭大约9天到1个月的用电需求。闪电能量范围如此之大的原因在于其自身的复杂性。闪电最初在云层中形成，而后通过一个通道袭击地面，与地面接触时发生闪电回击，浪涌电流沿通道返回。在此过程中，绝大多数能量被转移到地面。人眼看到的一道闪电实际上由多道闪电构成，足以持续近半秒钟。如果每道闪电间的缝隙足够大，闪电会出现闪烁。

　　虽然被闪电击中具有致命性，但与足以夷平整座城市和摧毁海岸线的其他自然灾害相比，闪电的能量显得微不足道。2011年3月11日，日本东北部发生9级大地震并引发海啸，是大自然展示力量的一个令人恐怖的例子。目前，科学家正想办法测量火山、野火、飓风以及海啸的能量。与这些自然灾害相比，人类利用的地热能、风能和太阳能简直不值一提，只是大自然能量中极少的一部分。

　　(本文来源：新华网 )

责任编辑：王巍