閃電、火山噴發(fā)、地震、海嘯以及颶風(fēng)等是地球上的自然現(xiàn)象。這些自然現(xiàn)象出表現(xiàn)出那一幅幅令人震撼的場(chǎng)景彰顯出大自然驚人而可怕的力量。但，你知道它們的威力到底有多大？科技能否將這些大自然的力量化破壞為神奇呢？

——海嘯——

海嘯在1000秒蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于690萬(wàn)桶原油

2011年3月11日，巨大的水墻推進(jìn)到日本巖手縣東北地區(qū)的宮古。在距離日本仙臺(tái)這座城市東部大約80英里(129公里)處發(fā)生的大地震引發(fā)的巨型海嘯，徹底摧毀了這個(gè)島國(guó)東部沿海的很多城市。

據(jù)地質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家、伊利諾斯大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家蘇珊-基弗兒說(shuō)，這場(chǎng)海嘯釋放的能量事實(shí)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了1945年轟炸廣島和長(zhǎng)崎的原子彈的破壞力。這次海嘯蘊(yùn)含的能量可能也超過(guò)了一兆噸黃色炸藥發(fā)生爆炸釋放的能量，大約相當(dāng)于兩顆轟炸日本的原子彈的總能量的28倍。不過(guò)基弗兒稱(chēng)，也許它的破壞性更加強(qiáng)大，可能是10兆噸或者相當(dāng)于兩顆原子彈釋放能量的280倍。這種差異主要取決于海嘯持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短，據(jù)她估計(jì)，海嘯持續(xù)的時(shí)間在100秒到1000秒之間。

在最上限時(shí)，海嘯蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于690萬(wàn)桶原油，或者相當(dāng)于日本每天消耗的總石油的50%。這種評(píng)估結(jié)果還考慮了波浪的速度，據(jù)基弗兒估計(jì)，海浪的速度大約是每秒220米，30分鐘抵達(dá)海岸線(xiàn)。她利用海浪估計(jì)開(kāi)闊海域的浪高是7米，并估計(jì)波浪的長(zhǎng)度大約是800英里(1300公里)，或者相當(dāng)于本州島海岸線(xiàn)長(zhǎng)度的一半。

——地震——

日本3.11大地震產(chǎn)生的能量可滿(mǎn)足全球4天的用油需求

2011年3月14日，日本北部巖手縣的野田村，身穿橙色制服的救援人員正在廢墟中尋找遇難者遺體。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的科學(xué)家估計(jì)，為了引發(fā)足以摧毀巖手縣以及日本東岸的海嘯，3天前發(fā)生在太平洋東北部的地震至少需要產(chǎn)生相當(dāng)于475兆噸TNT的能量。這一能量相當(dāng)于3.26億桶原油，可滿(mǎn)足全球4天的用油需求。

借助于儀器，科學(xué)家只對(duì)少數(shù)自然現(xiàn)象釋放的能量進(jìn)行測(cè)量，其中就包括地震。地震儀獲取的數(shù)據(jù)能夠幫助科學(xué)家評(píng)估地震釋放的能量——可怕的能量撕裂地表，同時(shí)撼動(dòng)附近和遠(yuǎn)處的建筑。不過(guò)，儀器并不能描繪出完整的地震能量圖像，部分能量通過(guò)摩擦產(chǎn)生的熱量的方式消散。日本2011年發(fā)生的地震震級(jí)達(dá)到9級(jí)，是日本發(fā)生的最嚴(yán)重的地震之一，同時(shí)也是有史以來(lái)進(jìn)行測(cè)量的最大地震之一。

——巨浪——

太平洋波浪每年蘊(yùn)含的能量約美國(guó)年電流需求量的1/3

美國(guó)電力研究所的一項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)，不斷沖擊阿拉斯加州太平洋海岸大陸架的波浪每年蘊(yùn)含1360太瓦時(shí)能量。這相當(dāng)于日本每年的電流總產(chǎn)量的40%，大約相當(dāng)于美國(guó)電流需求量的三分之一。

阿拉斯加州的太平洋海岸線(xiàn)擁有的可利用波能比美國(guó)所有其他海岸線(xiàn)的總和更多。這是因?yàn)樗敲绹?guó)最大的海岸線(xiàn)，從阿留申群島一直延伸到威爾士王子島及其狹長(zhǎng)地帶。但是除此以外阿拉斯加近海還能獲得能量，因?yàn)檫@片海域被海洋學(xué)家稱(chēng)之為“浪區(qū)”，海風(fēng)在開(kāi)闊水域形成的波浪不斷拍擊這個(gè)美國(guó)最后邊疆。

當(dāng)然，要想捕獲所有能量并非易事。獨(dú)立的非營(yíng)利組織美國(guó)電力研究所根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計(jì)學(xué)狀況，分析了從技術(shù)上來(lái)說(shuō)能夠捕獲多少能量。他們通過(guò)漂浮或者浮標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行的這項(xiàng)研究工作，利用大洋涌浪的升、降驅(qū)動(dòng)液壓泵。如果波浪太過(guò)劇烈，或者是太微弱，這些裝置就將無(wú)法工作，而且它們需要被布置在最合理的位置。

但是美國(guó)電力研究所的水力項(xiàng)目經(jīng)理保羅-雅各布森指出，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)能夠捕獲的能量并不一定就是“實(shí)際”可捕獲能量。很多地區(qū)可能都是未來(lái)波浪能項(xiàng)目禁止入內(nèi)的區(qū)域，這是因?yàn)樗鼈儾皇呛Ｑ蠛铰贰O區(qū)，就是因?yàn)榄h(huán)境非常脆弱，或者該海域的海洋生命會(huì)被波浪能收集裝置抑或它們的系泊處摧毀。如何淹沒(méi)和安裝輸電線(xiàn)，把從海洋收集到的能量輸送出去，為人所用的問(wèn)題也很重要。

——火山——

木衛(wèi)一“ 伊奧”火山釋放的熱量相當(dāng)美國(guó)所有發(fā)電站的78倍

2010年4月16日，冰島南部的埃亞菲亞德拉冰蓋火山正在噴發(fā)，噴涌而出的火山灰云遮住了天空。火山噴發(fā)標(biāo)志著地球內(nèi)部的熱量逃逸。地?zé)崮芤矔?huì)以火山噴發(fā)的方式從地表冒出，但沒(méi)有人知道如何安全利用這種形式的地?zé)崮堋?/p>

美國(guó)宇航局位于加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的火山學(xué)家阿什利-戴維斯表示，2010年3月，埃亞菲亞德拉冰蓋火山最初兩次噴發(fā)產(chǎn)生的熱輻射迅速飆升到10億瓦特，而后又提升到60億瓦特這一峰值。

實(shí)際上，60億瓦特只占埃亞菲亞德拉冰蓋火山2010年釋放的總熱量很小的一部分，并不涵蓋伴隨火山噴發(fā)出現(xiàn)的地震和爆炸釋放的機(jī)械能或者所噴出的溶巖的熱量。戴維斯指出，與其他一些星球上的火山相比，地球上的火山只能是小巫見(jiàn)大巫。以木衛(wèi)一“伊奧”上的一座火山為例，這座火山于2001年噴發(fā)，所釋放的熱量達(dá)到驚人的78太瓦，是美國(guó)所有發(fā)電站裝機(jī)容量的78倍。其一小時(shí)內(nèi)釋放的能量相當(dāng)于大約4600萬(wàn)桶原油，達(dá)到全球每天總消耗量的一半左右。

目前，地?zé)岢蔀橐环N越發(fā)受人關(guān)注的能源。在冰島，幾乎所有建筑和熱水設(shè)施都利用地?zé)崮埽責(zé)崮艿陌l(fā)電量在冰島總發(fā)電量中的比重達(dá)到大約1/3。

——閃電——

閃電的電量足以滿(mǎn)足普通家庭9天到1個(gè)月的用電需求

閃電是我們最熟悉的大自然“力量秀”。據(jù)估計(jì)，地球每秒鐘被閃電擊中的次數(shù)達(dá)到45次。美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局的閃電專(zhuān)家堂-麥克格曼表示，閃電是一種大氣放電現(xiàn)象，所釋放的能量在100兆焦到3萬(wàn)兆焦之間，通常在1000兆焦到5000兆焦之間。

在科幻影片《回到未來(lái)》中，埃米特-布朗博士利用閃電驅(qū)動(dòng)他發(fā)明的時(shí)間旅行汽車(chē)，將主人公送到過(guò)去。在現(xiàn)實(shí)世界，閃電雖無(wú)法幫助我們實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行的夢(mèng)想，但所產(chǎn)生的能量足以讓一輛美國(guó)普通乘用車(chē)行駛大約180到910英里(約合290到1450公里)，相當(dāng)于8到38加侖(約合30到144公升)汽油產(chǎn)生的能量。

影片中，布朗博士稱(chēng)閃電的電量足以滿(mǎn)足普通美國(guó)家庭大約9天到1個(gè)月的用電需求。閃電能量范圍如此之大的原因在于其自身的復(fù)雜性。閃電最初在云層中形成，而后通過(guò)一個(gè)通道襲擊地面，與地面接觸時(shí)發(fā)生閃電回?fù)簦擞侩娏餮赝ǖ婪祷亍Ｔ诖诉^(guò)程中，絕大多數(shù)能量被轉(zhuǎn)移到地面。人眼看到的一道閃電實(shí)際上由多道閃電構(gòu)成，足以持續(xù)近半秒鐘。如果每道閃電間的縫隙足夠大，閃電會(huì)出現(xiàn)閃爍。

雖然被閃電擊中具有致命性，但與足以夷平整座城市和摧毀海岸線(xiàn)的其他自然災(zāi)害相比，閃電的能量顯得微不足道。2011年3月11日，日本東北部發(fā)生9級(jí)大地震并引發(fā)海嘯，是大自然展示力量的一個(gè)令人恐怖的例子。目前，科學(xué)家正想辦法測(cè)量火山、野火、颶風(fēng)以及海嘯的能量。與這些自然災(zāi)害相比，人類(lèi)利用的地?zé)崮堋L(fēng)能和太陽(yáng)能簡(jiǎn)直不值一提，只是大自然能量中極少的一部分。