第三十一章 天雷星系(上)

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下面是霍玉为柯小贝恶补的天文地理。
银河是怎么样的。
在乌黑的宇宙中,有数不清的闪烁旋涡。我们的银河星系就是其一。银河,无数颗星星组成的旋涡。宇宙没有边际,一片黑暗,银河就在黑暗中静静的独自旋转。它身长8光年。在它的身体里充满了无数耀眼的闪着璀璨光芒的恒星。这一个旋涡在宇宙的漆黑中是一朵盛开的洁白莲花。
你们千万不要以为只有太阳系的地球才有生命。因为在天雷座河外星系同样有。天雷座河外星系放射出夺目光芒的巨大漩涡之中有一个天雷星系,在这个系里有一颗星球叫做天雷星球。天雷星球先于地球两亿年前形成,上面居住着充满智慧的科曼人。
天雷星球上科曼人的发展比地球多了两千年。人类或多或少的可以从天雷星球的现在看见自己未来的影子。
科曼人是聪明的,也是智慧的。他们善于使用能源。从起初的煤炭、石油,再到太阳能、生物质能(沼气、生物质柴油、生物酒精、生物质气)、核能、风能、地热能、水能、海洋能、微波能等一次能源以及二次电源中的氢能……
能源的开发和利用,推动了天雷星球的发展,一度将天雷星球的进步推到顶峰。
但久而久之,就形成了一个恶性循环,科曼人的过渡使用能源,导致不可再生能源的缺乏,科曼人又把目光投向了可再生能源和非法新能源的研究,导致天雷星球笼罩了一片能源竞争和缺乏,还有能源使用带来的副作用中。
比如说地球上的太阳能吧。天雷星系同样有一颗巨大的恒星,能源远比太阳大能多,不过它的作用和太阳差不多,发光发热,提供能源。科曼人叫它能主。
看到柯小贝一脸的茫然,霍玉决定举地球上太阳的例子。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(约为3.75×1026W)的22亿分之一,但已高达1.73×105W,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点:一是能流密度低;二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响,不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。
“太阳能是洁净能源啊?它应该不会对地球造成什么影响啊?”柯小贝不解的问。
正因为这两个缺点,也同样大大限制了科曼人的使用。然而聪明的科曼人立刻想到了解决方法。
就比如说地球上:
大气层(aerosphere)又叫大气圈,地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氩气占0.93%;还有少量的二氧化碳、稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气氡气)和水蒸汽。大气层的空气密度随高度而减小,越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上,但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了。
对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5~6℃。动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显,故称对流层。对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在-55℃左右。平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温防高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。

除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米,实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的,使氧分子变成了臭氧。电离层很厚,大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大,我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点,来实现电磁波的远距离通讯。
在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外还有水汽和尘埃等。
根据各层大气的不同特点(如温度、成分及电离程度等),从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层(电离层)和外大气层。
对流层
接近地球表面的一层大气层,空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动,叫做“对流层”。它的厚度不一,其厚度在地球两极上空为8公里,在赤道上空为17公里,是大气中最稠密的一层。大气中的水气几乎都集中于此,是展示风云变幻的“大舞台”:刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。
对流层上面,直到高于海平面50公里这一层,气流主要表现为水平方向运动,对流现象减弱,这一大气层叫做“平流层”,又称“同温层”。这里基本上没有水气,晴朗无云,很少发生天气变化,适于飞机航行。在20~30公里高处,氧分子在紫外线作用下,形成臭氧层,像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击。
平流层以上,到离地球表面85公里,叫做“中间层”。中间层以上,到离地球表面500公里,叫做“热层”。在这两层内,经常会出现许多有趣的天文现象,如极光、流星等。人类还借助于热层,实现短波无线电通信,使远隔重洋的人们相互沟通信息,因为热层的大气因受太阳辐射,温度较高,气体分子或原子大量电离,复合机率又少,形成电离层,能导电,反射无线电短波。
中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。
暖层的特点是,气温随高度增加而增加,在300公里高度时,气温可达1000℃以上,像铅、锌、锡、锑、镁、钙、铝、银等金属,在这里也会被熔化掉。本层之所以有高温,主要是因为所有的波长小于0.175μm的太阳紫外线辐射,都被暖层气体所吸收。暖层中的氮(N2)、氧(O2)和氧原子(O)气体成分,在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下,已处于高度电离状态,所以也把暖层称作“电离层”。其中100~120公里间的E层和200~400公里间的F层,以及介于中间层和暖层之间,只在白天出现,高度大致为80公里的D层,电离程度都较强烈。电离层的存在,对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号,就是和大气层有此电离层有关。
热层顶以上是外大气层,延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高,可达数千度;大气已极其稀薄,其密度为海平面处的一亿亿分之一。
(上面内容,均参考百科全书,绝对真理!)
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