①所谓纳米材料,就是组成材料的颗粒尺寸在0.1~100纳米间。
②研制发射一颗重量为1000千克的卫星,其费用至少需要1亿美元,这无疑是一笔巨额支出。而一颗纳米卫星的造价不到100万美元,所以研制纳米卫星的负担并不重。
神木巨型脚印化石探谜
①9月18日,在第三次全国文物普查中,普查人员在陕西神木县栏杆堡乡邱井沟村一带发现巨型脚印化石。陕西省考古研究院考古专家前往实地调查,看见在东西长达8米,南北宽2~6米的砂岩石平台上,横竖交错,分布着各式各样、大小不一、深浅不同的100多个脚印遗迹化石,计有脚印化石40余个,其中可辨三趾动物脚印20余个、不明动物脚印13个,最奇特的是,还有10多个状如人类的脚印,但是远比人脚印巨大。这些脚印均保存在中生代浅黄色砂岩中,其形成年代至少在1.5亿年前。
②经过实地测量,发现每个脚印长约41厘米,最大宽24厘米,步长约58厘米,与现在成年男子一般在25厘米长的脚印相比,这个脚印化石显然要大得多。脚印遗迹化石有的呈鞋底状,有的则明显有三四个大脚趾。三趾状的脚印大小和人的手掌接近,也有的同脚掌接近。
③脚印既是生命活动的信息符号,也是生命曾经存在的历史遗迹,还是留给未来的“哥德巴赫猜想”之谜。
④这些巨大脚印化石,仿佛异常强烈的向今天的人们传递出神秘的生命信息,曾有原始生物在这一代顽强地生存过。那么1.5亿年前,是谁在神木县留下了大量的“脚印”?是远古人类,还是其他动物?
⑤当初,这些巨大脚印化石疑似为直立行走的远古人类所留下的。有的称其为大脚古人类遗迹者,以至联想到与陕西远古环境及人类起源研究有关。但考古专家经过研究后认为:是恐龙留下的!专家称:“可以肯定这批足迹是恐龙的脚印,而非古人或古猿人的足迹!”通过对足迹的初步的研究与分析,这些脚底状的脚印是食草性的小型蜥脚类恐龙足迹,而三趾型足迹则是由食肉的兽脚类恐龙所留下的。从脚印的保存情况看,至少有两三种不同的恐龙,对比陕西境内其他地方曾经发现的恐龙足迹,新的足迹类型明显有所不同,相关的分类学还有待今后进一步研究来完成。
⑥在全国发现的恐龙蛋、恐龙骨架比较多。2004年曾在重庆市江北大石坝嘉陵江边出土过的恐龙化石,体长18米,高3.5米,死于距今1.5亿年前的侏罗纪晚期。它是一种大型蜥脚类恐龙,虽身形巨大,但生活在森林边缘、河湖岸边获沼泽附近,以树叶,嫩枝等为食,是马门溪龙科的成员之一。
⑦而发现恐龙脚印化石并不多。据报道,2009年6月,在四川省富顺县海拔约400米的罗贯山脉中,发现疑似“犀牛”的巨大脚印化石。当地还流传这一个与“犀牛脚印”有关的美丽民间神话:一条犀牛,为了救自己的主人,到处寻求千年灵芝,在罗贯山顶上看到了流光溢彩的千年灵芝。看守灵芝的白鹤使了千斤坠,想把犀牛压住,但是犀牛却顽强地爬了上去,采到了灵芝,于是犀牛便在石上踩出了一个个深深的牛脚印……
⑧当然,据专家们考察后认为,四川省富顺县发现的这18个“犀牛”足迹化石,应该是恐龙脚印。因为,罗贯山的地层时代比较早,属距今2亿年前的三叠纪晚期或侏罗纪早期。那个时候,唯有恐龙才能创造出如此巨大的脚印,而犀牛是4000万年前的始新世才出现的一类动物,故该足迹化石不可能是犀牛脚印化石。
⑨然而,在陕西神木县发现的恐龙脚印分布密度之大、种类之多、保守之完整程度却十分罕见。这些脚印为进一步研究陕北地区古地层、古环境和恐龙的演化、迁徙,提供了不可多得的实证资料。
⑩脚印为啥能保留下来呢?专家们认为,这需要合适的砂岩,这种岩石不能太软,也不能太硬,只有如此才能保存恐龙的脚印遗迹化石。如何保护好““脚印”呢?目前已联系北京自然博物馆的专家对这些脚印进行进一步研究,岩石周围可能还会存在“脚印”,将申请在发现“脚印”的地方建地质公园或遗址博物馆,对其进行保护。
美国人民抗击鲤鱼“殖民者”
①为了抵抗亚洲鲤鱼“军团”,美国人准备打一场持久战。
② “敌人”最初是以国际主义战士的面目出现的。上世纪70年代,为了解决南方一些水域水藻和微生物泛滥的问题,美国人从东南亚引入鲤鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼等八类鱼种,统称为“亚洲鲤鱼”。
③刚开始,这些没跳过龙门,却一举跳出国门的鱼儿非常敬业。它们在规定的范围内,吸溜着异国他乡的浮游生物,堪称清道夫中的战斗夫。只是没有人注意,它们惊人的食量,比如,一条成年亚洲鲤鱼一天能吃掉5公斤的食物。
④渐渐地,这些外来户不再满足于自己旅居美利坚的身份。当密西西比河遭遇大洪水时,它们趁乱逃出了控制水域,进入自然河流,并迅速扩散。如今,在美国地质调查局绘制的“亚洲鲤鱼分布图”上,美国国土中部由南向北的区域,被上百个红色圆点密集布满,都是亚洲鲤鱼的势力范围。
⑤在短短40多年的时间里,亚洲鲤鱼在密西西比河连通的水系中游荡,所到之处,所向披靡。因为吃嘛嘛香,它们几乎霸占了本土鱼类所有的口粮。因为没有天敌,它们也从未受到任何抵抗。一位“超级鱼妈”一年可产卵300万颗,成活率极高。
⑥它们不怕氧气少,不怕水温低,在那水草茂密的河底,到处都是鲤鱼们的宿营地,在那静静的湖泊中,有它们无数的好兄弟。
⑦每当有船经过,它们便高高跃起。少则几十条,多则上千条。有的把水面拍得啪啪响,有的直接落入船舱,有的则过于“友好”——直接扑面而来。
⑧美国人用“灾难”来形容这看起来喜气洋洋的情景。事实上,平均体重10公斤的鲤鱼从天而降,会威胁小船的安全。且因为这些非法移民的胡吃海塞,野蛮生长,使得河流生态系统受到严重破坏。
⑨美国政府官方认定亚洲鲤鱼为“最危险的外来物种”。科学家认为,一旦它们继续向北,进入五大湖区,会给湖中其他生物种群带来灭顶之灾。
⑩从2009年起,美国政府开始大规模捕杀亚洲鲤鱼。大规模的民间捞鱼比赛每年都在举办。防护网和电网也曾被安装到河道中,但这些“游击战士”总是能巧妙躲避和穿越。美国地质调查局还把“飞鱼,美味!”的视频广告放在官网上宣传。可美国民众嫌脏嫌刺多,就是不愿吃。
⑪“野鱼杀不尽,水涨鱼又生”,2012年,美国总统奥巴马向亚洲鲤鱼正式“宣战”。他宣布将斥巨资,防止五大湖遭到亚洲鲤鱼入侵。美国陆军工程兵正式发布一项研究报告,建议在密西西比河通往五大湖区的河道上建造一道巨型堤坝,阻挡鲤鱼。该工程预计需要25年完成,预算金额为180亿美元。为了消灭鲤鱼之患美国如此不惜巨资,实在令人叹惜。
⑫也许就在这一分钟,又有一支亚洲鲤鱼小分队,绕过电网,跳过堤坝,一路向北,朝着占领五大湖的目标奋进。就在去年10月,美国科学家已经宣布首次掌握“亚洲鲤鱼”在五大湖水域成功繁殖的证据,他们在桑达斯基河“逮捕”了4条草鱼,发现皆是土著当地繁殖的。
⑬抗击持续进行中……
雪的功能令人惊奇
窦光宇
①从天而降的片片雪花给人们带来欢乐,同时也给人们带来了无须额外投入的清洁能源。
②专家推算,10万吨雪换算成等量制冰所需能耗,相当于1.2万吨石油。如果用来进行存雪制冷,节约的燃油为数十分可观。现在,无能耗的“雪能源”正在日本北方市民生活中扮演越来越重要的角色。入冬以后,人们随时把降雪积存起来,集中保管在专用的雪库里。来年夏天,把它循环往复地送入各户以达到制冷的目的。据报道,日本北海道的美呗市,最近出现了一座以存雪为制冷剂的6层空调住宅楼,这一奇特方式目前尚属世界首例。虽然一个夏天的用雪量为数不小,但美呗市每年的降雪量很大,一个冬天郊外地面积雪可厚达2米。一间雪库可积存___吨,足以满足夏天需要。
③除了制冷以外,雪还可以用于空气净化。雪的晶粒结构非常复杂,即使攥成雪团,内部的微孔仍可保持足够的空间,含有甲醛、花粉等有害物质的空气从中经过,这些化学成分就会吸附在上面,把空气流量调整至适当程度,可滤除90%以上的甲醛、花粉等有害成分。
④雪水是水经过蒸发后重新凝结而成的冰状水,是一种超软水。它不含钾、钠等矿物质,具有很强的渗透力。因此,对人体有着奇妙的保健作用。对治疗红眼病、皮肤烫伤、冻伤都有效果,尤其对于轻患者,只需每三四个小时涂洗一次,可不用其他药物,45天就能痊愈。常用雪水洗澡,可以增强皮肤的抵抗力,促进血液循环,减少疾病。清纯的雪水还是一种美妙的天然饮料。研究表明,雪水中所含酶化合物比普通水多,所以当今医学界普遍认为,每天饮12杯雪水,可使血中胆固醇含量显著降低,能防治动脉硬化症。俄罗斯的医学专家还提醒人们,随着年龄的增长,体内冰结构水会日显不足,从而加速人的衰老。所以,上了年纪的人喝雪水更有好处,可以延年益寿。
⑤目前已收集到的试验数据表明,户外4米高的雪堆,盖上30厘米厚的木屑、枝叶等,到8月份仍可保持2.5米高度。同样方法,如果将雪堆改为半地下方式,按照高25米,边长100米规模堆放,可存雪20万立方米,夏天可从这里源源不断地取用,在空调或粮库恒温系统中发挥作用。来自大自然生态环境的雪,回过头来又开始为保护生态做贡献。
——选自《百科知识》2008年第2期 有删改
为寻找清洁能源用激光创造微型太阳
①科学家计划用世界最强大的激光系统在试验中复制太阳炽热的核心,这可能最终为人类提供一种清洁能源。
②经过50多年的试验,物理学家希望研制出第一种产生的能量多于消耗能量的核聚变技术。
③在今后两星期内,总部设在加利福尼亚州的国家点火装置项目(NIF)的研究人员将发射192条单独的激光束。这些激光束能够在不到1秒钟内产生500万亿瓦特的能量,是美国国家电网量的1000倍。这一能量脉冲将集中于一个微小的氢球,尝试模仿太阳内部发生的反应。
④科学家希望在明年完善这一过程,直至他们能引发一种能量产生大量的核反应。
⑤“我们希望这些燃烧试验将显示,我们制造的能量能超过投入的能量,核聚变能成为一种无碳能源的来源。”NIF负责人埃德·摩西说:“如果我们成功了,那么公众对核聚变的看法就会改变,因为它将是最终的能源——无碳、无限、安全可靠。”
⑥最初建立NIF的目的是检测热核武器的设计。不过,其研究结果也将显示,如何有可能将核聚变用作一种和平能源。它是致力于核聚变的少数几个国际项目之一。
⑦法国已开始建立造价80亿英镑的国际热核聚变实验堆(Iter)项目。该项目利用磁场而非激光创造核聚变条件。不过,Iter的首次“燃烧”或核反应预计要等到2022年。
⑧英国领导的一个项目——高能激光项目(HiPER)计划于2020年在位于牛津郡的拉瑟福德·阿普尔顿实验室建造一个核反应堆。
⑨NIF的核聚变过程模仿太阳内部发生的反应。与原子分裂开来的和聚变反应不同,核聚变过程通过巨大的压力和温度把原子挤压在一起,直至原子发生聚合,并释放发出巨大的能量。
不可小觑的光污染
①人类对黑暗的憎恶、对光的追求,古今中外,概莫能外。然而,亮丽的玻璃幕墙,让黑夜如同白昼的城市灯光,竟带来了灾难性的光污染,一座座寄予着人类文明和希望的不夜城,正在一步步地侵蚀着生态环境和人类健康。
②现代社会,光照的不合理使用带来了一种可怕的灾难——光污染。对于污染,我们的思路是“先污染、后治理”。在日常生活中,我们常见的因人为因素造成的光污染主要有:玻璃幕墙反射眩光带来的是“白亮污染”,亮度过大的夜景照明是“人工白昼”,娱乐场所的彩色光源构成了“彩光污染”。
③建筑物外墙反射的眩光造成的白亮污染。当太阳光照射强烈时,城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、大理石等装饰反射光线,眩眼夺目。夏天,玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内,增加了室内温度,影响正常的生活。有些玻璃幕墙是半圆形的,反射光汇聚还容易引起火灾。烈日下驾车行驶的司机会遭到玻璃幕墙反射光的突然袭击,眼睛受到强烈刺激,很容易诱发车祸。
④亮度过大的夜景照明造成的白昼污染。夜幕降临后,商场、酒店的广告灯、霓虹灯令人眼花缭乱。人工白昼使夜晚如同白天一样。在这样的“不夜城”里,夜晚难以入睡,人体正常的生物钟被扰乱,导致白天工作效率低下。夜晚的华灯造成的光污染也给天文工作带来了阻碍,在远离城市的郊外夜空,可以看到两千多颗星星,而在大城市却只能看到几十颗。人工白昼还会伤害鸟类和昆虫,强光可能破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。光污染还会破坏植物体内的生物钟节律,有碍其生长。
⑤娱乐场所的彩色光源构成的彩光污染。舞厅、夜总会都安装有黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源。据测定,黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线,对人体有害且影响持续时间长。人如果长期接受这种照射,可诱发多种疾病,甚至导致白血病和其它癌变。彩色光源让人眼花缭乱,不仅对眼睛不利,而且干扰大脑中枢神经,使人出现头晕、恶心、呕吐、失眠等症状。最新研究表明,这种污染不仅影响人的生理功能,还会影响人的心理健康。
⑥当许多国人为美丽城市夜景感到骄傲的时候,并没有考虑到:这些所谓的“不夜城”恰恰是中国光污染的重灾区。改善城市形象的初衷或许可以理解,但目前我国的城市规划中,照明规划仍然处于无序状态。
⑦看美国大片,我们曾误以为纽约是一座不眠的城市。其实纽约市对夜间照明设计和规划是有严格的规定的,像霓虹灯这种设施只允许集中建在时代广场周围,其他地方要么不允许出现,要么对面积和亮度进行限定。纽约并非每天都是一种表情,只有在节假日才会出现灯火通明的景象,而且凌晨两点后必须关灯。站在帝国大厦俯瞰纽约全城,只见中心商业区有一大片亮光,四周很多地方是漆黑一片。
⑧当国际上的城市开始摒弃“不夜城”思维的时候,国内大多数城市还在不惜重金打造一座座“不夜城”。面对日益严重的光害,我们难道又要重蹈“先污染、后治理”的覆辙?
⑨随着人类社会和科学技术的进步,随着人们环保意识的不断增强,我们相信在不久的将来,我们一定会依靠自己的能力和智慧逐步解决困扰我们的光污染。
调好你的“食物钟”
①中学上生物课的时候就听老师讲过“生物钟”。生物钟是人体的一套复杂的调节机制,以24小时为周期,掌管着生物的“觉醒”与“睡眠”节奏。但也许你还不知道,人体中除了管理睡觉的生物钟,还有个管理“吃东西”的食物钟。
②食物钟,顾名思义,主要负责调节我们的进食、消化和营养摄取的时间。通常情况下,食物钟与生物钟是一致的,日常的运作程序几乎与生物钟保持着同步。人的大脑、胃和肝等内脏器官中部有感受器,可以接受食物钟传递的信号,这种信号一般被称为“食物相关的生物节律器”。依赖食物钟的调节,我们才有了一日三餐的吃饭习惯。
③食物钟对人体健康有十分重要的作用。如果食物钟发生紊乱,健康就会受到影响。研究发现,食物钟紊乱会导致胰岛素紊乱,可能增加糖尿病和肥胖的风险,还与心血管疾病存在一定联系。但日常的一些生活习惯还是会扰乱食物钟,甚至造成食物钟紊乱。目前,常见的可能导致食物钟紊乱的饮食习惯有:不吃早餐、节食、暴饮暴食等。
④现在很多年轻人喜欢晚睡晚起,生活毫无规律,早上都不怎么吃早餐。大量研究发现,经常不吃早餐会干扰食物钟,也会给健康造成影响。台湾研究发现,每周吃早饭次数低于一次的人,肥胖的几率更高;哈佛大学研究发现,不吃早餐的人患糖尿病的风险也更高;在儿童心血管健康方面的研究发现,长期不吃早餐还会增加罹患心血管疾病的风险。
⑤节食,通常在爱美的女士中比较多。但节食其实不利于减肥,节食会造成饮食紊乱,食量反而不能得到很好的控制,更容易发胖。
⑥暴饮暴食,主要就是指平时吃东西没有节制,大量进食。研究发现,暴饮暴食会给食物钟调控基因增加负担,进而可能扰乱食物钟,也会给健康增加隐患。所以,就算是过节,我们还是最好保持平时的饮食习惯。
⑦总之,保持良好的饮食习惯有利于维持良好的食物钟,让“人体机器”更有效的运行,对健康更是有极大的益处。
即便地球要“流浪” 不该让太阳“背锅”
今年的世界气象日主题是“太阳、地球和天气”,乍看上去似乎又蹭了科幻电影《流浪地球》的热点,电影里科学家发现太阳异常,并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段,想要地球存活,唯一的出路就是带着地球“流浪”。
不过现实恐怕要让科幻迷失望了。过去30年的卫星测量显示:太阳的能量输出并没有增加。换句话说,即便将来有一天地球要去“流浪”,也不能让太阳“背锅”。
在过去超过45亿年的时间里,作为距离地球最近的恒星,太阳的确一直是天气、气候和地球生命背后的驱动力。按照中国气象局局长刘雅鸣的说法,太阳是地球气候系统最基本的能量源,也是空间天气扰动的主要源头。太阳辐射变化影响着大气运动,也带来地球冷暖变化、四季轮替。
不过,最近地球上观测到的气候变暖,却不能归因于太阳活动的变化。世界气象组织秘书长佩蒂瑞·塔拉斯在今年世界气象日致辞中就提到,地球上的冰雪融化和海洋升温,是由大气中的长寿命温室气体驱动的。
具体来看,2017年二氧化碳浓度达到了百万分之405.5,并在继续上升。自1990年以来,长寿命温室气体的总辐射强迫气候增温效应增加了41%。在过去的10年中,二氧化碳在增加的辐射强迫中约占82%。
按照佩蒂瑞·塔拉斯的说法,如果延续目前温室气体浓度增长的趋势,到21世纪末,全球温度可能上升3℃至5℃,远高于《联合国气候变化框架公约》《巴黎协定》的目标,即将全球平均温度的升高控制在2℃以下,并尽可能接近1.5℃。
3月21日,中国国家气候变化专家委员会和英国气候变化委员会联合编写的《中-英合作气候变化风险评估——气候风险指标研究》报告发布,其中提到,如果各国继续推行现行政策会使世界处于高排放路径,会导致2100年全球升温5℃,“最坏情况”为升温7℃。
这将会在全球范围内带来严重的风险。佩蒂瑞·塔拉斯根据气候模型预测:大多数陆地和海洋区域的平均温度将升高,大多数人居地区出现极端高温的现象将增加,一些地区将出现更多强降水,而有些地区将有更大的干旱和降水不足的可能性。
相比于《流浪地球》里的太阳膨胀巨变,地球上的气候变化才是人类社会面临的最大威胁。
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室研究员张华说,全球变暖并不仅会带来高温热浪,还有干旱、严寒、暴雪、超级台风、暴雨等极端天气气候事件。当原有的自然规律被打破后,“老天爷”就时常“不按常理出牌”了。
那时,无论在地方日常层面还是国家、区域和全球层面,气候变化都可能导致极端高温现象的增加以及新的温度纪录。正因为气候变化,一年中热浪将出现得更早、结束得更晚,并日益频繁和剧烈。
刘雅鸣说,面对全球气候变暖这一事关人类前途命运的挑战,要不断提高气象灾害监测的基础能力、预报的核心技术能力、信息的有效覆盖能力、风险的科学防范能力,发挥气象防灾减灾“第一道防线”的重要作用。
虽然太阳对地球的影响不可小觑,但正如中国气象局风能太阳能资源中心研究员申彦波所说,环绕太阳的还有其他的行星,如木星、金星、火星、水星、土星等,它们也都有来自太阳提供充足的能量,之所以没有生命的繁衍,很重要的一个原因就是没有大气层。
还是要先“扫好门前雪”!地球真要“流浪”,外面的大气也得带着跑,人类的生命才能够继续延续。
(节选自中国青年报有删改)
“红灯停”背后的科学
齐月园
①“红灯停,绿灯行,黄灯亮了等一等”,这是我们从小就耳熟能详的交通安全规则。交通信号灯一直都是维护交通秩序、交通安全和畅通的重要保障。
②红绿灯的历史可追溯到19世纪英国中部的约克城,红绿分别代表女性的不同身份。着红装的女性代表已婚,意为“我已经结婚,不能向我求爱”,而着绿装的女性则代表未婚,意为“小伙子向我靠拢吧”!后来由于伦敦议会大厦门前经常发生马车轧人事故,英国政府于1886年在大厦门前的马路上安装了两盏煤气标志灯,借鉴前面提到的服装颜色的差别,使用红色灯表示禁止通行,绿色灯则表示可以通过。同一年,汽车也问世了,红绿灯作为标志灯很快流行起来。
③1912年,美国盐湖城的一名警察发明了电气信号灯。1914年,这种信号灯出现在美国克利夫兰市的街道上。真正意义上的红、绿、黄三色信号灯,直至1922年才出现在美国底特律市的街道上,它采用黄色信号灯作为警示信号,提醒行人和车辆谨慎行进。
④无论是火车的信号灯还是汽车的信号灯,都是用红色表示停止前进,这是为什么呢?
⑤根据物理学原理,光线在通过空气传播时会发生散射,对于相同媒质来说,光线的波长越短,散射的作用就会越强,反之就会越弱。在所有的可见光中,红光的波长最长,空气对红光的散射作用最弱,它可以传播得更远。特别是在下雨天或大雾天,空气的透明度会大大降低,红光的这种作用就会更加明显。
⑥此外,使用红色信号灯作为停车的信号,可以使行驶中的司机在很远的地方就看见红色的信号,以便及时做好刹车准备,减速慢行。如果司机在比较近的地方才看到停车的信号,由于车的惯性而不能及时刹车,非常危险。同时,红色也会引起人们的视神经细胞的扩展反应,它是一种令人兴奋的扩张色,因而用红色信号灯就会更加醒目,便于提醒司机及早做好刹车等各种应急措施,从而防止事故发生。
⑦除了交通信号灯外,人们还常常在城市的高大建筑物顶端安装一些红色闪烁灯来保障夜航飞机的飞行安全,防止发生撞机事故。红色还用来表示危险、紧急之意。例如,消防部门就采用了红色标志,而且一些消防器材和消防设备也都被涂成了红色。
(选自《科普时报》2019年2月10日)
低头玩手机=脖子负重50斤
①如今是手机和网络的时代,电子设备已经广泛侵入在我们的生活中,手机和平板电脑成为我们必不可少的伙伴。如今,我们的生活越来越依赖手机了,有人说,我出门只要带了手机,可以什么都不带。
②确实,智能手机的出现,给我们的生活带来了极大的方便,如:电子支付、通讯导航,甚至蓝牙遥控和开门等都可以做到。但同时手机也给我们的健康带来了潜在的危害,据有关资料显示,长期使用手机可以造成眼和手的损害;走路的时候因玩手机,而导致摔伤、车祸和溺水的事件时有发生。
③低头看手机,头都变大了。仔细观察一下,我们玩手机的时候,都会有一个共同的动作:低头或者前倾,低头会使得颈部承受更大的负荷,我们有“项上头颅”的说法,意思是人的头颅位于颈椎之上,尽管人体的颈椎是前曲的,有着生理的曲度,但头颅和人体的轴线是吻合的。力学知识告诉我们,物体垂直的摆放是最牢固的,承受的力量是最小的,那么,人的头颅“放在”颈椎上是最为合适的。
④欧洲脊柱协会的资料显示,一个人的头部重约5kg,当其前倾看手机等电子设备时,通常呈60°角,那么这时由于物理杠杆作用以及重力作用,一个人颈部肌肉就要承受25kg以上的重量,换句话说,“低头一族”会使颈椎承受5倍的重量,好像头都变大了。长此以往,就会引起颈椎的病变。
⑤成天玩手机,变成手机脖。最近,欧洲脊柱协会发出警告称:“短信脖”(Texting Neck)是新一代的全球性疾病,这是因为外国人的手机主要是用来打电话和发短信的。中国人的手机除了打电话、发短信外,还要发微信和朋友圈,有人认为在中国应该叫“微信脖”。笔者认为,中国人手机还要玩游戏和看新闻,应该叫“手机脖”才名副其实。但无论叫什么名字,实质上就是长期玩手机等电子设备引起的颈椎的病变。
⑥由此看来,中国人的手机功能比西方人更为丰富。因此,中国人与手机相伴的时间也比西方人长,颈椎损害发生率也会增高。
⑦预防手机脖,可以这样做。“手机脖”的表现是长时间使用电子设备后,出现颈部不舒服、疼痛、僵硬以及头痛、头昏等表现,出现上述症状后,应该及时停止使用手机等电子设备,活动颈椎,按摩放松颈部。否则,如果长此以往,这些症状将会加重,造成永久性的损害。
⑧预防“手机脖”主要是控制手机等电子设备的使用时间,使用时尽量不要低头,可以抬高手机的位置,平视手机,这样可以避免低头,增加颈椎的负担。
古人的智慧一一榫卯①
①“山无陵,江水为竭,冬雷震震,夏雨雪,天地合,乃敢与君绝。”②陪伴是最深情的告白,有一种地老天荒的相守,有一种生死相随的浪漫叫——榫卯。
②榫卯是在两个构件上采用凹凸部位相结合的一种连接方式。凸出部分叫榫,凹进部分叫卯,一凸一凹,凸的榫嵌入凹的卯里,两个木构件便咬合在一起。不用钉子,也不用绳子,两个需要连接的物体, 各自一点改变, 可以形成一个结构整体。一连二,二连三,三接万物,这个整体想要多大就可以有多大。
③榫卯结合,岿然不动,山西应县木塔就是最好的说明。这座始建于公元1056年的木塔,历经很多次地震袭击,依然高高耸立,其功臣之一,就是榫卯。全塔有数以万计的木构件,全以榫卯咬合的方式连接、固定,以至于牢固不破。
④木质材料由纵向纤维构成,只在纵向上具备强度和韧性,横向容易折断。榫卯通过变换其受力方式,使受力点作用于纵向,避弱就强。另外,本质材料受温度、湿度的影响比较大,榫卯同质同构的链接方式使得连接的两端共同收缩或舒张,整体结构更加牢固。而铁钉等金属构件与木质材料在同样的热力感应下,因膨胀系数的不同,从而在连接处引起松动,影响整体的使用寿命
⑤在牢固的基础上,不同的榫卯满足于不同的应用方式,结构样式更是丰富多样。历数榫卯样式,其大致可分为三大类型:一类主要是作面与面的接合,也可以是两条边的拼合,还可以是面与边的交接构合,如“燕尾榫”、“穿带榫”等。另一类是作为“点”的结构方法,主要用作横竖材丁字结合,成角结合,交叉结合以及直材和弧形材的伸延接合,如“格肩榫”、“半榫”等。还有一类是将三个构件组合在一起并相互连结的构造方法,这种方法除运用以上的一些榫卯联合结构外,都是一些更为复杂和特殊的做法,如常见的有“托角榫”“长短榫”等。三种结构的优势也各不相同。
⑥榫卯结构在我国古代建筑、家具的主体建构中所占比例较大。建筑中的木构是梁柱系统,家具中的木构是框架系统,两个结构系统之间同样都靠榫卯来连接,构造原理相同。根据建筑物体积、材质、用途等方面的不同,榫卯呈现出不同的连接构建方式。我国古建筑梁柱之间多以馒头榫、箍头榫、半榫、透榫、燕尾榫这五种榫卯方式相互搭配,穿插配合。
⑦明清家具的制作几乎用到了所有的榫卯种类,展现了榫卯结构进化的最终样式。作为一种巅峰技艺,榫卯结构组合的家具比用铁钉连接的家具更加结实耐用。(甲)榫卯结构是木件之间多与少、高与低、长与短的巧组合,可限制木件向各个方向的扭动,而铁钉连接的家具就做不到。(乙)金属材质容易锈蚀或氧化,我们经常会发现许多明式家具虽已距今百年但木质仍坚硬如初,如果用铁钉组合这样的家具,很可能木质完好,但连接金属的锈蚀老化等因素,也会使家具散架。除耐用外,榫卯结构的制品还具有有利于运输和维修等优势。
⑧榫卯是古代劳动人民的智慧结晶。俗话说“榫卯万年牢”,不用一颗铁钉,便可做到扣合严密、间不容发,使用百年而依旧坚固美丽。当你看到颠三倒四、横七竖八的各个木构件依照一种关系被连接的天衣无缝时,你就会有一种顿悟:任何一个世界、组织、团体,都是有关系连接在一起的,而“关系”的精髓就是榫入卯眼。榫卯结构就是这样令人开悟,并深深地影响着中国人的思想和文化。
(出自《新华网》有改动)
[注音与注释]①榫卯:sǔnmǎo ②出自汉乐府民歌《上邪》。
各自一点改变, 可以形成一个结构整体。
①榫卯结构组合的家具的优点是:①;②。
②(甲)(乙)两处画线句能否删去其中的一句?请说明理由:。
最佳饮料——白开水
①随着生活水平的提高,各种各样的饮料走进了人们的生活。喝矿泉水、纯净水已是普遍现象,喝雪碧、可乐成了一种时尚,各种名目繁多的功能饮料更是赢得了青少年的青睐,而饮用白开水的人却越来越少。其实,从科学角度来看,任何其他的饮料都无法取代白开水。
②众所周知,水是维持人体正常生理活动所必需的物质,只有保证机体有足够的水分,体内产生的废物才能及时地通过肾脏排出体外。从医学角度上讲,任何饮料都不如白开水对生理健康有价值。白开水最容易解渴,有调节体温、输送养分及清洁身体内部的功能。而且,白开水具有较强的生物活性,对于促进细胞新陈代谢、能量转换、血液循环和维持电解质平衡,都大有益处。白开水不合卡路里,在进入人体后,很容易透过细胞膜,增加血液中血红蛋白含量,增强人体自身免疫功能,提高机体抗病能力。因此,白开水实在是人体最需要的天然“饮料”。
③白开水是由自来水煮沸而来的,其主要成分是水,其中还包含多种矿物质和一些人体需要量极少的微量元素,如钠、钾、钙、镁、锌、铁、铜、铅、氟、碘和硒等。矿物质和微量元素是人体必需的营养素,不能缺乏,但也不能过多。自来水所含的矿物质为矿泉水的1/10,又是纯净水的10倍。矿泉水的矿化度一般为200~300毫克/升,自来水为20~30毫克/升,而纯净水只有2~3毫克/升。有关研究表明,自来水中的矿物质和微量元素的含量对人体来说是最适宜的。
④其他的饮料所含糖分和热量一般都偏高,食欲旺盛且过量饮用的人,往往会因糖夯和热量摄入过多引起肥胖,食欲不振的人则由于饮料影响正餐,可能导致热量摄入不足而渐趋瘦弱。饮料中的果糖会阻止人体对铜的吸收,引起贫血等病症。饮料中的人工色素、防腐荆在体内蓄积,会干扰多种酶的功能,引起消化不良。再者,饮料中的大量电解质不容易很快从胃肠排空,而是较长时间存在于胃肠内,影响消化吸收,降低食欲,同时还加重了肾脏的负担。另外,通过蒸馏和逆渗透技术加以净化后的纯净水会失去如镁、锌、铁、硒、碘等对人体有益的矿物质,长期饮用纯净水,人体便会缺少某些必要的元素而造成营养失衡,这对处于生长期的青少年来说尤为不利。
⑤那么,如何科学地饮用白开水呢?首先要注意喝水时间。饭前饭后半小时和餐中都不宜大量饮水,以免冲淡唾液、胃液,导致消化不良;最好在两顿饭中间适量饮用。其次要掌握喝水的量。成人每天需500~3000毫升,要一次性将一整杯水喝完,这样有利于身体真正吸收:最好每隔1-2小时喝一杯,不要等到有口渴感觉时才饮水。再者要喝新鲜开水。饮用水储存时间不宜过长。否则其中的亚硝酸盐含量就会上升,可转换为有致癌作用的亚硝胺。将水加热到100℃并持续沸腾3分钟,等降温到30℃以下后最适合安全饮用。而生水、不开的水、重新煮开的水、千滚水(反复煮沸的水)、蒸锅水(蒸馒头等的剩锅水)和老化水(长时间贮存不动的水)等,是绝对不可饮用的。
极边名城腾冲
①腾冲位于云南省西南部,其名始于《旧唐书》,以后长期冠名腾越,1913年设腾冲县。公元1639年初夏,明代大旅行家徐霞客沿着西南丝绸古道翻越巍峨的高黎贡山来到腾冲,当他看到这座雄伟坚固的石城时,不禁感慨:“此城迤西(滇西)所无。”他在腾冲考察了40天,写下3万多字的游记,翔实准确地记述了腾冲的山脉水系、风光景致和历史古迹。
②许多人也许不知道,在我国西南部也有一条历史悠久的丝绸之路。这是一条始于先秦、盛于汉唐的商贸通道,比北方丝绸之路要早200年。此道被称为“蜀身毒道”。腾冲则位于这条古道的要津,有利的地理位置注定这里必将成为商贸重镇。
③“千年古道边关,百年翡翠商城。”依托这条古道,早在汉唐时期腾冲人就发现了翡翠的商业价值,并首开翡翠加工先河。“极边第一城”建立后,随着大量囤边军人和家属的到来,“蜀身毒道”上的马帮队伍开始络绎不绝。从此,腾冲商人成为翡翠商的代名词,清脆的铜铃和马蹄声响了几个世纪。
④抗日战争时期,腾冲石城毁于战火。如今,最能诠释“极边第一城”内涵的便是和顺古镇。据史书记载,和顺古称“阳温登”,因有河绕村而过,后改为“和(河)顺”,寓意“和睦畅顺”。
⑤和顺古镇有着田园的恬淡秀美,它位于腾冲县城西南4千米处的火山脚下。山上古树郁郁葱葱,松涛阵阵。在古老的火山台地之上,成千幢民居依山傍水,粉墙黛瓦,鳞次栉比,各具特色。镇边碧水绕村,小桥流水,稻浪鸟鸣,蜿蜒的大盈江水静谧,鱼翔浅底,荷叶片片,翠柳如烟。“远山茫苍苍,近水河悠扬,万家坡坨下,绝胜小苏杭。”李根源先生的诗作准确地描绘了和顺古镇的美丽景色。
⑥高黎贡山是一座自然与生命交融的山,也是腾冲人民的母亲山。这里有拔地参天的大树杜鹃王、秃杉之王、银杏之王;这里有云南山茶的始祖和世界上最大的人工秃杉林;这里有稀世的珍禽异兽,还有同纬度其他地区所没有的热带森林。由于动植物种属复杂多样,高黎贡山被誉为“物种基因库”。1992年,高黎贡山国家级自然保护区被世界野生动物基金会列为A级自然保护区。
⑦腾冲的神奇魅力远不止于此。在洪荒远古的漫漫岁月中,亚欧、印巴大陆整合时的剧烈撞击使高黎贡山成为中国大陆唯一的火山地热并存地区。腾冲境内“99座火山雄峙苍穹,88处温泉喷珠玉”。凝固的火山内流淌着沸腾的热海,火山地热相伴相生、和谐共存,其规模之大、景观之奇为世界罕见。走进高黎贡山腹地的腾冲县,就像走进了奇山异水的长轴画卷之中。
⑧“好个腾越州,十山九无头。”多次的岩浆喷发使高山剧变,腾冲成为庞大的火山景观群和天然的火山地质博物馆。火山弹、火山砾、火山灰、浮石、火山渣等火山喷发物比比皆是,纺锤状、面包状、麻花状的火山地质遗迹绮丽壮阔。其中,火山喷口保存完好、具有观赏价值的火山堆有22座。火山堆又因火山喷发情况的差异而各具形态,有如日本富士山般沉郁雄伟的打鹰山,有如埃及金字塔般峰锐坡陡的葱茏山……还有形貌秀丽的顺江“姐妹湖”,它由两个相邻的火山口积水形成。
⑨一面是凝固的火山,一面是沸腾的热水,高黎贡山的众多火山之间,热浪蒸腾,数百眼热泉和温泉镶嵌其中,构成了中国三大著名的地热风景区之一——“腾冲热海”。“热海”之称形象贴切,它位于腾冲县西南20千米处,面积约为9平方千米,有80余处较大的温泉群。进入热海,满眼的热带植物争奇斗艳,到处可见呼呼喷涌的热泉。千姿百态的热泉构成了各式奇观异景:“鼓鸣泉”回响着远古的激情,“眼镜泉”把晶莹的珍珠吐满地盘,“战火纷飞”演绎着人的杀伐,“狮子头”宣示着不屈的斗志,“花开遍地”寄托着美好的憧憬,“美女池”提供着时尚的享受。
⑩大自然的鬼斧神工在腾冲不但造就了火山群和地热群,还生成了火山奇观“神柱谷”、火山堰塞湖湿地“北海湿地”、全国唯一的城市瀑布“叠水河瀑布”、低温温泉暗河“坝派巨泉”和“黑鱼河”等系列地质奇观。
①石拱桥的桥洞成弧形,就像虹。古代神话里说,雨后彩虹是“人间天上的桥”, 通过彩虹就能上天。我国的诗人爱把拱桥比作虹,说拱桥是“卧虹” “飞虹”,把水上拱桥形容为“长虹卧波”。
②石拱桥在世界桥梁史上出现得比较早。这种桥不但形式优美,而且结构坚固,能几十年几百年甚至上千年雄跨在江河之上,在交通方面发挥作用。
③_________________________ 。其中最著名的当推河北省赵县的赵州桥,还有北京丰台区的卢沟桥。
④赵州桥横跨在洨河上,是世界著名的古代石拱桥,也是造成后一直使用到现在的最古的石桥。这座桥修建于公元605年左右,到现在已经1300多年了,还保持着原来的雄姿。到解放的吋候,桥身有些残损了,在人民政府的领导下,经过彻底整修,这座古桥又恢复了青春。
⑤赵州桥非常雄伟,全长50.82米,两端宽9.6米,中部略窄,宽9米。桥的设计完全合乎科学原理,施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它 “制造奇特,人不知其所以为”。这座桥的特点是:(一)全桥只有一个大拱,长达37.4米,在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形,而是像一张弓,因而大拱上面的道路没有陡坡,便于车马上下。(二)大拱的两肩上,各有两个小拱。这个创造性的设计,不但节约了石料,减轻了桥身的重量,而且在河水暴涨的时候,还可以增加桥洞的过水量,减轻洪水对桥身的冲击。同时,拱上加拱,桥身也更美观。(三)大拱由28道拱圈拼成,就像这么多同样形状的弓合拢在一起,做成一个弧形的桥洞。 每道拱圈都能独立支撑上面的重量,一道坏了,其他各道不致受到影响。(四)全桥结构匀称,和四周景色配合得十分和谐;桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝的张鷲说,远望这座桥就像 “初月出云,长虹饮涧”。赵州桥高度的技术水平和不朽的艺术价值,充分显示了我国劳动人民的智慧和力量。桥的主要设计者李春就是一位杰出的工匠,在桥头的碑文里刻着他的名字。
①《水经注》里提到的“旅人桥”,大约建成于公元282年,可能是有记载的最早的石拱桥了。
②我国的石拱桥几乎到处都有。
③我国的石拱桥有悠久的历史。
④这些桥大小不一,形式多样,有许多是惊人的杰作。
同样是看手机,你shū了吗?
新华网思客 新华网 5G富媒体实验室
4月23日是世界读书日,思客早前通过问卷调查了解受众①的读书习惯,累计回收有效问卷6660份。调查结果显示,43%的受众认为,大部分读书时间被短视频、即时通讯等娱乐活动占据。截至2021年2月,中国短视频用户规模达8.73亿,刷短视频已经成了“杀时间”第一利器。被短视频“霸屏”的你,有多久没读书了?我们分析了这6660份调查数据,为你描绘短视频冲击下读书人的变与不变。
(一)“理想很丰满”,可现实并非如此
“把书念下去,然后走出去”,71.45%的受访者表示读书是为了获得新知识、新技能。最近登上热搜的中科院博士的致谢,让我们更加坚信“知识改变命运”的道理。近七成受访者认为,读书主要可以开阔眼界、提高修养,有受访者说,“读书是认识世界的捷径”。
想读书,但多数受访者表示心有余而力不足。79.91%的受访者认为,读书的时间和精力不足,影响阅读完成率。有受访者说,“下班回家还要做饭看孩子,没时间念书”“阅读要动脑子,但有时候累了脑子就不转了”。
51%的受访者平均每天阅读时长低于1小时。30~60岁的中年阅读群体,平均每天阅读时长在1~2个小时的比例较高。
43%的受访者表示空余时间被短视频、游戏等活动占据,读书成为“相对靠后的选择”。有受访者说,“不是不想读书,实在是短视频太吸引人”“手机刷着刷着,天就黑了”。但也有受访者表示,“短视频里别人分享的书,我会找来读”“玩手机虽然占用时间,但也为读书提供了新入口”。
(二)受访者中,超八成是“地铁读书人”
从“一卷在手”到“一屏万卷”,电子阅读成为很多人的首选。调查显示,82.18%的受访者选择用手机读书,70.39%的受访者会读纸质书,有声书阅读的比例则超过三成。《2020年度中国数字阅读报告》显示,2020年人均电子书阅读量9.1本,人均有声书阅读量6.3本。人均纸质书阅读量6.2本,比2019年减少2.6本。2020年电子阅读付费用户中,26.8%的人每月平均花费100元及以上,越来越多的用户愿意为高质量内容买单。充分利用碎片化时间,书成了通勤②路上最好的陪伴。调查显示,85.4%的受访者会在地铁、公交等交通工具上阅读,且集中在20~49岁年龄段。城市化的进程滚滚向前,人们通勤的时间也有所增长,在每日枯燥无聊的上下班路上,时间完全属于自己,人们通过读书来“充电”、放松。
17~22点是阅读的“晚高峰”,超七成受访者一个月能读完1~3本书。对多数人来说,白天的阅读时间趋于碎片化,晚上时间相对完整,没有太多社会活动,在这个时间段用来读书的,人也更多。75%的受访者表示,一个月能读完1~3本书,13%的受访者每月能读完至少4本书。20岁以下受访者平均每月读完1~3本书的受访者比例最高,为83%。
(三)“硬核书籍”与“心灵慰藉”是多数人的阅读选择
过去的一年,人们重新审视自己的书单。据京东大数据显示,2020年以来,小说、文学、励志与心理学类书籍在不同性别、不同年龄段的读者群中都更受欢迎。法律类、童书教辅、科学与自然、历史政治、理财投资等“功能型”或“学习型”书籍也在不同人群中各有增长,且集中度更高。经历了疫情的洗礼,寻求心灵的慰藉与追求新知识成为一种迫切的需要。思客调查显示,20~29岁的年轻人,更偏好文学艺术类、人文社科类、专业学习资料书籍。
20岁以下的受访者中,文学艺术类、娱乐休闲类、专业学习类资料书籍更受青睐。90、95后的年轻人爱读哪些红色著作?京东大数据显示,《红星照耀中国》《苦难中国》等书籍受到许多年轻人的青睐。1985年以后出生的读者越来越愿意读《选集》等著作。无论是寻求心灵慰藉还是追求新知识,读书的真正目的,都要回归生活来观照。在充满诱惑与忙碌的时代,读书对于你的意义,或许时间能给出答案。
(摘自《新华网》,2021年4月23日,略有删改)
[注释]①受众:新闻媒体的传播对象和各种文化、艺术作品的接受者,包括读者、听众和观众等。②通勤:乘坐公共交通工具上下班。
《艾青诗选》 《红星照耀中国》 《儒林外史》
【链接材料】
硬核:指面向核心受众,有一定难度和欣赏门槛的事物。近年来,其含义进一步引申,人们常用“硬核”形容“很厉害”“很彪悍”“很刚硬”,如“硬核规定”“硬核妈妈”“硬核玩家”“硬核人生”等等。
(摘自《2019年十大流行语》,《咬文嚼字》2020年第1期)
材料一:
亚洲象四肢粗壮,几乎垂直于地面,像四根柱子。它体型庞大,雄性肩高可达3.2米,体重可达5.4吨。亚洲象有着很高的智商和独特的思维能力,更有堪比人类的记忆力,它们能精准记住大面积区域内食物和水源的位置。亚洲象常年都在行走,在寻找食物和季节迁移时,它们都能在丛林中开辟新的“象道”,偶尔也会借用人类开辟的道路。
在西双版纳,1991—1995年,有30头亚洲象因偷猎致死。1996—2005年,亚洲象得到严格保护,中国境内的大象基本摆脱了被猎杀的厄运。人象冲突的焦点,已经从盗猎和杀戮,变成了保护与发展的矛盾。
(摘编自刘东黎《观象》)
材料二:
2021年,一群来自西双版纳的野生亚洲象一路向北迁移,进入昆明。在当地政府的柔性引导和细心呵护下,终于,它们在外“游荡”数月后,向南跨过元江,重返家园。
这群陆地“巨无霸”的大胆行为吸引了全世界的目光。有日本媒体专门做了一期节目,详细介绍这次长达数百公里的“奇幻旅行”,称“中国政府对迁移中大象的呵护令人印象深刻”。而网友则表示:“追吃逛吃,一路溜达,大象之旅诠释了什么叫共建地球生命共同体。”
显然,“野象北移”事件已经成为一个缩影,见证了中国为生物多样性保护付出的努力,也向全球展示了中国生态文明建设取得的显著成效。近些年来,我国不断推进自然保护地建设,保护了重要自然生态系统和生物资源,在维护重要物种栖息地方面发挥了积极作用。
(摘编自《生物多样性保护:在美丽
中国,看生机如此盎然》,《光明日报》2022年4月25日)
材料三:
生物多样性不仅指生物种类的多样性,还包括基因的多样性和生态系统的多样性方面,每种生物都是由一定数量的个体组成的,这些个体的基因组成是有差别的,它们共同构成了一个基因库;每种生物又生活在一定的生态系统中,并且与其他的生物种类相联系。另一方面,某种生物的数量减少或灭绝必然会影响它所在的生态系统;当生态系统发生剧烈变化时,也会加速生物种类的多样性和基因多样性的丧失。因此,保护生物的栖息环境,保护生态系统的多样性,是保护生物多样性的根本措施。
(摘编自《生物学》,八年级上册,人民教育出版社)
材料四:
随着人类活动范围的扩大和经济社会的发展,生物多样性丧失已经成为全球性挑战。中国在生物多样性保护中体现的中国智慧,为全球生物多样性保护作出了巨大贡献。
中国传统思想重视“天人合一”,人与自然和谐相处的理念在客观上使生态环境得到了良好保护。进入现代社会之后,中国更以文明自觉的态度重视生物环境,保护生物多样性。面对庞大的人口规模和艰巨而迫切的经济社会发展任务,中国始终坚持在发展中保护、在保护中发展的理念。
在具体实践中,中国将生物多样性保护上升为国家战略,把生物多样性保护纳入各地区、各领域中长期规划,从法律、技术、人才等层面不断提升生物多样性治理能力。
中国在生物多样性保护方面取得了丰硕成果。目前,中国已经成为世界上生物多样性最丰富的国家之一。中国已记录陆生脊椎动物2900多种,占全球种类总数的10%以上:高等植物3.6万余种,数量居全球第三。
(摘编自(保护生物多样性的中国智慧》,(光明日报》2021年10月10日)
最具发展潜力的绿色二次能源——氢能
①在北京冬奥会开幕式上,以“微火”形态呈现的火炬成为许多人脑海中的经典瞬间。而这一瞬间的“幕后推手”,正是氢燃料。氢燃料燃烧过程不排放二氧化碳,氢燃料是如何做到的?这么好的能源,又为什么现在才使用?
②氢,化学元素符号为H,在元素周期表中位于第一位,是最轻的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的75%。氢能作为一种二次能源,与煤、石油、天然气等传统的化石能源不同,难以直接从自然界获取,但氢的热值很高,燃烧相同质量的燃料时,氢所产生的热量是焦炭、汽油等化石燃料的2-4倍;同时氢能具有能量密度高、存储形式多样的特点,可以调配太阳能、风能等作为能源载体。最重要的一点是,氢气仅仅含有氢元素,燃烧的产物中只有水,而传统的化石燃料因为含有碳元素,所以燃烧时会产生大量的二氧化碳,因此氢气作为燃料可以彻底实现零碳排放,在“绿色环保”方面意义重大,被视为21世纪最具发展潜力的绿色二次能源。氢能作为燃料有着丰富的优势,但它的开发和利用充满着诸多挑战。氢能的开发和利用,可分为制取、储运和终端使用三个环节。需要每个环节同时进步,战胜各自的技术壁垒,才能实现氢气的最终利用。
③虽然氢能是绿色能源,但氢的制取过程却并非完全零碳排。氢能按照其制取方式,可分为灰氢、蓝氢、绿氢气三种:灰氢,是通过化石燃料(石油、天然气、煤炭)燃料产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳的排放。灰氢的生产成本较低,制氢技术也较为简单,目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右;蓝氢,是天然气制氢,在产生室温气体的同时,会使用碳捕捉、利用与封存等技术,对室温气体进行捕获,从而实现低碳排放生产;绿氢,是通过再生能源(太阳能、风能、核能等)制造的氢气,比如通过可再生能源发电进行电解水制氢。在这一过程中,完全没有碳排放,也是制氢的终极目标,但由于目前技术限制,制绿氢成本较高,距离大规模应用仍需时间。
④氢气易燃、易爆,氢能的运输主要有期氢、液氢和固氢输送3种方式。在确保安全的前提下,提高储氢容量、降低成本、提高易取用性是储运技术的重点。储氢技术可分为物理储氢、化学储氢两大类。物理储氢主要有高压气态储氢、低温液态储氢、物理吸附储氢以及地下储氢等方式。高压气态储氢是将氢气在低温高压条件下液化后储存在容器中,具有储存容器体积小的优点;吸附储氢是通过分子间作用力,以物理吸附将氢气存储在大比表面的材料中;地下储氢是在地下盐层中挖出一个“容器”来储氢,与风光储一体化项目结合,可以充分利用地下空间、有效储存氢气。
⑤当我们足够了解氢的制取与储存之后,关于氢能的利用也被科学家提上了日程,目前氢燃料电池是氢能较为常见的终端应用,早在20世纪60年代,氢燃料电池就已被应用于航空航天,进入70年代后,随着技术的进步和成本的不断降低,氢燃料电池逐渐应用于各大领域,包括发电、汽车、船舶和无人机等。
——摘自2022.06.01《中国科普博览》,有改动
【链按材料】氢氧燃料电池通过电池内的氢气与氧气进行化学反应,将化学能转变为电能,这种电池与原电池的工作原理相同。它与一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的,因而电池容量取决于贮存的活性物质的量;而燃料电池的活性物质(氢气和氧气)是源源不断地输入的,因此,这类电池实际上只是一个能量转换装置。
