《水力发电学报》
在古代,由于对于世界的认知不够,也没有足够的能力和工具去研究世界的真相,同时因为当时的皇权和神权也在一定程度上限制了民众追求真理和知识的能力,因此,在以前人们认为所处的地球既是世界的中心,世间的日月星辰都是围绕着地球而运转。
然而现代社会中,学过初中物理的我们都能够明白一个道理,那就是地球保持着自转和公转,围绕着太阳运动,并且太阳也并非是宇宙的“焦点”,而是身处在银河系一个偏僻角落的“乡村”。
地球常年环绕太阳自转,这是为什么呢?
要想了解地球自转的原理,我们得先清楚太阳系的形成,也就是根据现代恒星系形成的学说,太阳是因为一团慢速旋转着的星云中所拥有的引力,持续运动下产生了强大的惯性,直到发生了一些突变,再经过了一系列的运动和变化以后形成了太阳和太阳系。
而太阳本身以及处在太阳系的行星运动的动力,就是来自于一开始的星云最初形成时的旋转惯性。
而地球的自转就是因为强大的惯性,如同一个陀螺一样,拍一下就会不断旋转,直到力竭。而地球所处的是类似于真空的环境,周围没有阻力,因此它的自转其实是不需要有着持续不断的力量支撑,因为在物理学中,一个物体如果没有外力干扰,那么它就会保持最初的运动状态。
同时地球本身的质量也就非常大,例如一辆装满了货物的大货车的惯性是远远大于一辆小汽车的。也正是因此,地球可以保持长度几十亿的公转与自转,甚至还将会继续维持下去。
地球存在了很长的时间了,已经有46亿之久,它的自转和公转也保持了漫长的岁月很少发生了变化。然而在近些年来,科学家通过分析和研究发现,地球的自转受到了人类活动的干扰,比如水力发电工程。
大家都知道,水力发电是一件非常有利于人类的好事,坏处几乎很少——它的成本低效率高、经济效益大、对周围环境的影响较小,还能够控制洪水泛滥造成对下游的危害,能够提供灌溉所需要的水源,还能改善交通,甚至是发展旅游和水产养殖。
人类凭借着河流的自然落差,甚至是进行人工干扰,提高落差来获得河流的动力,从而用来发电,然而人类的这种行为,一定意义上来讲改变了地球的水流流向。
因为重力的作用,水是从高处流向低处,而地球上高纬度的水会通过河流流向低纬度,从而使得低纬度的水越来越多。然而人类的水力发电工程拦截了原本应该流向低纬度的水,也进一步减缓了水流的流速,也导致了地球的转动惯量变小。
转动惯量是什么?这其实说的就是一个旋转状态的物体沿着轴线的质量分布情况,当它的质量发生变化,比如质量往转动轴附近收缩,它的转动惯量就会变小,为了能量守恒,速度就会加快;同样的,质量向转动轴外部分布,速度就会减慢。
而地球的自转速度开始加快,也就意味着地球的质量往自转轴收缩了。
事实上,水力发电对于地球自转的影响其实并不大,根据国际上科学家的估算,2013年全球的人类活动一共消耗了5.67*10^20焦耳能量,然而如果想要使地球彻底停下脚步,结束漫长的自转行为,那么保持上面的消耗速度不变,那么人类需要大约3亿7700万年才能终止地球运动。
听到这里大家是否松了一口气呢?然而人类的活动虽然不会对地球自转造成过大的影响,但是随着人类持续不加节制的活动,对地球自转的影响也越来越大了。
要知道,上面的数据仅仅只是在2013年的消耗能量保持不变的情况下进行分析的,而人类本身的消耗是逐年增加,并且是大幅增加,很难说不会在什么时候对地球自转造成较为明显的干扰。
除了水力发电之外,人类不断地在地球上挖井索取能源、不断地建造建筑物等等活动,都在影响着地区的自转。
同时随着人类的发展,温室效应所带来的全球气候上升,冰川和冻土开始加快融化的速度,原本凝结成冰的水分来到了海洋,也促使了海平面不断上升,并且越来越多的垃圾也在人类的肆意投放中出现了在海洋深处,不仅仅对海洋环境造成了影响,也使得许多海洋生物因此而面临生命的威胁。
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