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第一节 节能的概念
第二节 清洁煤利用技术
第三节 智能电网
第四节 节能汽车
第七章 世界和中国的能源和气候变化政策
第一节 世界气候政策
第二节 中国应对气候变化国家方案
第三节 中国政府关于哥本哈根气候变化会议的立场
第八章 未来的能源体系 txt小说上传分享
第一节 地球的能量平衡
如果地球某一区域发生了地震,或者是某一地方出现了山体滑坡,实际上都是地球在释放能量。地球释放能量,有时是在局部强烈爆发,有时则是在大范围内缓慢进行。不管是天翻地覆的巨变,还是沧海桑田式的演化,总之,地球在其形成的46亿年历史中,始终是在不停的地运动和变化着。
产生地球变化的力量源泉是能量,地球能量按产生方式的不同,又分为内能和外能两种。地球的内能,是指地球本身产生的能量,它来自于地球旋转的动能,地球内部的热能和地球的策略能三方面。
地球是太阳系的九大行星之一,它除了围绕太阳进行公转外,本身还在不停地自转,地球自转产生的惯性离心力,能够给予地球体巨大的能量,这种能量就称为旋转能,或叫动力能,有人计算这种能为×1029焦耳,如果换算成电能,它相当于全球发电总量的数亿倍。
地球内部是一个巨大的热库,它储藏着惊人的热能,地球从地面至地心,随着深度的增加,温度也在不断地提高,地下2900公里处的温度可达3700℃,而地心的温度则高达4500℃。地下热能的来源主要是由于地球内部放射性元素蜕变而产生的。
地球的策略能,主要是指地心引力给予地球体本身的能量,重力能可转换成热能,也可以转化为动力能。
地球的外部能量,主要有太阳的辐射能和日、月的引力能。太阳辐射能是地球表面最主要的能源,也是地表水和大气运动的主要动力,它能使地球表面发生风化,剥蚀而改变原来的外貌。日、月的吸引可以对地球产生作用力,作用力本身也可转化为能量。另外,地球上有数以万计的河流,不停地奔腾流淌着,有的河流把本流域的大量泥沙,冲向异处。同时我们人类为了得到各种矿产资源,而大规模开采矿藏,为此每年都有数亿立方米的矿物被搬动,结果它同样可改变区域性地壳平衡,并与之相伴产生一定的能量。
由于地球始终要受以上各方面的影响,所以地球的能量,也就在不断地产生和积累着,当能量积累到一定的程度时,就要释放出来。当然,能量释放有多种形式,而且不同方面的能量也是可以互换的,如重力能可转换成热能,热能又可转换成动能等。不管地球能量以何种方式释放出来,它都要产生相应的后果。而这种后果对人类及所有生命的影响是多方面的,有时它会造成巨大的破坏力,改变地球的生态,有时通过地壳运动变化,产生新的矿产资源。
地球能量的产生与释放,都是人类不可抗拒的,但人类可对它进行分析研究,从而加强适应自然的意识。
地球能量积累到一定程度时,就要释放出来,释放的形式有几种。
发生地壳运动,这是在地球动力能的作用下,使构成地壳的岩石形态、位置发生变化,我们在野外,常常看到岩层出现弯曲、破裂或错断等现象,地质学中称为褶皱和断层。这些现象的发生,都是由于地球内部应力释放所造成的。地壳运动,可分为垂直运动、水平运动及组合类型。运动的结果可造成高山深谷和海陆位置的变迁。例如,喜马拉雅山原来是一片海洋,它的崛起是由于组成地壳的两个巨大岩石体,相互水平挤压,其中的一个插到另一个岩体之下,将其抬升,成为今天的世界最高峰,至今这种挤压还在进行着,同样喜马拉雅山的抬升也在继续着。
岩浆作用,也是地球能量释放的重要方式之一。当地球体的部分区域所承受的压力达到一定程度时,地下的岩浆就会沿着地壳的薄弱带上升,喷出地表形成火山爆发。而岩浆冷凝成岩石,就造成了对周围岩石的侵入。不管岩浆喷发或侵入,都能够使地球内部积聚的部分热能得到释放,从而形成新的平衡。岩浆作用可以给人类带来灾难,也可留下美丽的火山景观,及形成与岩浆、热液有关的各种矿床。
地震是局部岩石圈的破裂,而突然释放地球内部能量的一种现象。地壳运动、火山作用、重力、塌陷等都可以诱发地震。地震是自然界一种经常发生的地质现象。一次地震的持续时间很短,一般仅几秒到几分钟。据不完全统计,地球上每年发生大大小小五百万次地震,其中能对一个地区造成巨大灾难的大地震约十来次,能给地面建筑造成一定破坏的强震不超过一千次。地震的发生,能使地球内部能量得到不同程度的释放。
科学家把通过岩石向外传导地球的热能称之为大地热流。并认为岩石散热,是地球热能释放的主要渠道。据测定,全球每年通过岩石散发的热能,相当于燃烧400亿吨煤所产生的热量。当地球通过岩石向外释放热能时,在一定的温度和压力下,能使原来的岩石发生变质,形成新的岩石类型。
地球能量释放的几种主要方式通常会相互伴生,有时也会同时进行。我们居住的地球,在不断的运动和变化着,同时也在不停地积累和释放着能量,而能量的积累和释放,总是在平衡与不平衡之间循环往复着。正因为地球能量不断的释放,从而改变和破坏了地球的原有的面貌,而随着地球新面貌的出现,我们也会发现和得到新的景观、新的矿床。总之,地球能量释放,是不可阻止的,它给人类带来的有灾害也有开发的新希望。
第二节 地球表面的能量平衡
第二节 地球表面的能量平衡
1、 地球表面的辐射平衡
地球表面与大气之间进行着各种形式的运动过程,太阳辐射是维持着平衡的主要源泉。因此,要研究地球的能量平衡,首先就要研究地球的辐射平衡。
由于地球距离太阳非常遥远,太阳释放的能量只有极微小的部分(20亿分之一)到达地球,以太阳常数计为1372Wm2。地球每分钟接受的太阳辐射相当于燃烧4亿吨烟煤产生的热量,是地球最主要的能量源泉。太阳常数的微小变化(或1%)都会引起地球能量系统包括气候的巨大变化。
太阳辐射到达地表以前,要经过大气的削弱作用(反射、散射和吸收),最后被地表吸收的太阳辐射约占47%。天气和气候就决定于接受的太阳辐射和散失热量(反射、散射和辐射)之间的平衡。
太阳辐射
。1太阳辐射光谱和太阳常数
辐射是指具有能量的称为光量子的物质在空间传播的一种形态,传播时释放出的能量称为辐射能。太阳表面温度约为6000K,具有非常强的辐射能力。太阳辐射中的辐射按波长的分布称为太阳辐射光谱。其可分为三部分:紫外区、可见光区和红外区。
。2 大气对太阳辐射的削弱作用
太阳辐射是通过大气圈进入地球表面的。由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射等作用,而使太阳辐射不能全部到达地表。
(1)吸收作用 太阳辐射穿过大气层时,大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。占大气体积99%以上的氮、氧对太阳辐射的吸收甚微,主要吸收物质是水汽、CO2和O3。O3能吸收~的紫外线。水汽在可见光区和红外区均有不少吸收带,但吸收最强的是在0.73~2.85um的红外区。水汽的吸收可使太阳辐射损失4%~15%。CO2的吸收带也主要在红外区,以1.5um和4.3um波长附近的吸收最强。
(2)散射作用 太阳辐射遇到空气分子、尘埃、云滴等质点时,要发生散射。散射可改变辐射的方向从前减少到达地面的太阳辐射能。当晴空时,空气分子起主要的散射作用,使波长短的蓝紫光散射强,所以天空是蔚蓝色;当阴天或大气中尘埃很多时,以致各种波长的辐射同时被散射,形成散射光长短波混合,使天空呈灰白色。
(3)反射作用 大气圈中云
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