如果你看过《回到未来》(1985),那么你无疑会记得Brown博士发明了一种新技术,能将Marty从1955年传送到1985年。启动这个时间机器需要巨大的能量,在没有钚作为能量源的情况下,Brown博士推测只有雷电拥有足够的能量来驱动时间机器。他精确地推算出雷击的发生时间和地点,最终利用闪电的能量把Marty送回未来!是不是相当环保?
照着这种思路,你有没有想过我们是否能够利用雷电的能量?
每次我们听到天空中的隆隆声,总是看到一些之字型的闪光划过天空。这种光主要是在云内形成的电流(有时在云和地面之间形成)——我们称之为雷电。
闪电不仅明亮,而且很热,其温度约为27000℃,约比太阳表面还高6倍!这意味着当雷击发生时,其高温情将灼烧周围的空气。雷电携带大约50亿焦耳的能量,这是一个惊人的数字。为了更好地理解,我们将它与汽油做个比较——一道闪电相当于145升汽油产生的能量。
在物理学中,我们知道电能和电力(电功率)有简单的关系:可以用电能除以时间来计算电力。由于大量的能量在极短的时间(不超过几微秒)内通过空气,所以雷电蕴含的电力非常高。
首先,利用雷电的能量是一个巨大的挑战,就是它那极高的电力。如前所述,每道闪电平均蕴含50亿焦耳的能量,这不是问题——但它仅能持续几微秒,就会使整个操作变得复杂。除此之外还有一个困难:雷电没有恒定的功率。一些闪电的功率可能比平均高得多,有时也相当低。因此,这使得建造一座闪电发电厂的想法从一开始就变得相当不切实际。
另外,雷电的出现比较随机,我们无法知道其确切的位置或时间。所以获取其中的能量就变得很困难。
即使事先知道这些细节,在如此短的时间内捕获这种巨大能量,仍然存在操作的问题。考虑到雷电能量实际上只有一小部分到达地面,用我们目前可用的设备来进行这样大规模地操作,变得更加不切实际。
毫无疑问,雷电确实是一个巨大的能量来源。但是,最好在你处于非常非常绝望的情况时再使用它,比如当你困在时间中,并且有幸身边有个像Brown博士一样的天才!<