在地球上造一个“太阳”
假如你是太阳世界上最顶尖的科学家之一 ,每天都在探索未知的地球奥秘 。一天晚上,上造你所在的太阳城市忽然断电,接着,地球世界各国均宣告化石能源即将枯竭 ,上造呼吁人们节约用电。太阳全人类都陷入恐慌中。地球地球快要没电了——你要怎么做,上造才能拯救人类,太阳让地球熬过这场能源危机?地球 化石燃料——来自远古的太阳能 能源是人类社会最重要的资源之一 ,煮饭需要天然气 ,上造开车需要汽油,太阳手机需要电,地球而发电需要煤。上造没有能源 ,人类就没法活下去了 。那么,你知道吗?所有这些能源都是太阳给的 。 自然界的太阳能板就是植物,植物吸收太阳光来进行光合作用 ,草食动物吃植物填饱肚子
,肉食动物则以其他小型动物为食
。动植物死后 ,它们的残骸与泥土混合 ,随着地质运动而被深埋在海底或地底,发生了复杂的化学变化 ,最终转变成了石油、煤等化石燃料,被人类开采出来使用 。没有阳光的话,植物无法生存,就不会有化石燃料出现了。 而这些残骸转化成化石燃料的过程非常漫长,耗费的时间少则数百万年
,多则上亿年,而人类使用的速度却超快,储存了上亿年的燃料在短短几百年内就消耗了一大部分 ,石油、天然气资源在几十年内就会消耗殆尽,到时候人类该从哪获得能源呢? 太阳的能量来自于核聚变 人类不可能等待几百万年,让太阳能再次变成化石燃料。你不停地思考
,终于,一个发光的小灯泡启发了你——为什么不制造一个人造太阳 ,直接利用它释放的能量? 为了制造这颗人造太阳,你需要了解太阳的真实面貌:太阳是一颗巨大而炽热的气态恒星 ,它的能量来自于核聚变 。 想象一下弹玻璃珠的游戏,当一颗玻璃珠撞上另一颗时
,它们很快就会弹开。但是有一种特殊的“玻璃珠” ,它们相撞时不但不会分开,反而会融合在一起;不过“玻璃珠”里的一些小碎片会被“撞飞”,产生巨大的能量
。这种“玻璃珠”就是原子,这个过程就是核聚变 。在太阳的中心 ,有一种叫做氢的“玻璃珠” ,它们相撞并融合,变成另一种“玻璃珠”——氦 。在太阳内部,这样的碰撞无时无刻不在发生,因此太阳可以不停地向外界释放自己的光和热。 人造太阳设计图 如果能利用核聚变原理,制造一个与真实太阳类似的装置 ,就能化解能源危机。但是 ,氢原子要达到很高的温度和速度才能发生核聚变,并不是这么容易实现的。你和同事们不断钻研 ,终于 ,一张设计图被绘制出来 。 开始实验 人们在这个设计中看到了希望
,大家团结起来
,齐心协力进行人造太阳的建设。其实 ,这是一个真实存在的项目 ,它的名字叫“国际热核聚变实验反应堆”。早在1985年,这个项目就被提出,目前仍处于建设当中,预计2021年建成
,它将有5层楼高,直径30米长。 据科学家们计算,在人造太阳开始运转的几百秒内,它就会放出巨大的能量。它的发电速度和效率比人类以往的任何一种技术都要高得多;而核聚变所需的原料——氢原子可以从海水中获得,取之不尽,用之不竭;与传统的核裂变相比
,核聚变的产物也几乎没有放射性,不会对人体和环境造成损害 。如果能在各个国家的沿海地区建造人造太阳
,那么,这些“小太阳”产生的能量加在一起,就能成为人类一个巨大的能量之源! 在未来…… 人造太阳虽然前途无量,但还有许多问题需要解决,如实际运行温度不够高 、核聚变时间不够长等
。尽管你现在还不是科学家,而是在校园里读书的少年,但通过刻苦的学习,你也有机会成为一名真正的科学家 ,为解决人类的能源问题付出努力 。 太阳VS人造太阳 太阳 年龄
:约46亿岁 与地球的距离:1.496亿千米 质量 :相当于333000个地球 大小 :直径1392000千米 组成 :91%是氢
,其余几乎都是氦 温度:核心温度高达1.5×107℃ 能量:3.8×1026瓦特/秒 人造太阳 年龄 :正在建设之中 与地球的距离:0千米 质量:2×106千克 相当于400头大象 大小
:主装置直径30米 组成
:人造合金 、磁铁等 温度
:理论运行温度超过2×107℃ 能量 :5×108瓦特/秒