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太阳和月亮的潮汐力能直接用来发电吗?

 灵魂出窍KKK 2019-05-03

:最初的问题是:如果一台封闭在建筑里的机器可以(我想可以)探测到太阳河月亮对地球的潮汐引力,它是否可以从潮汐力中提取有用的能量,而这又会对地球的运动产生怎样的影响?

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物理学家答:“可用”的能量;是的。但是也许不会太有用。你可以计算出月亮和太阳的潮汐作用在和一幢大楼差不多体积和质量的东西上所产生的总能量,你会发现这能量实在是太小太小了。

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为了在一座设备齐全的建筑里直接获得潮汐力来发电,你需要在地心引力“减小”时提起非常重的东西,然后在引力“增大”时降低位置来发电。然而这其中的差距不是非常大,最多是三百万分之一(对于太阳来说更少)。更遗憾的是,目前有效率超过99.99996%的发动机和发电机还没有被造出来,所以即使是那很小的三百万分之一也可能是零,因为它没有考虑无用功所消耗的能量。

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地球,月球,和它们之间的空间(按比例)。这就是为什么你不会注意到重力的差别。

使用效率完美的机器,一座哈利法塔大小的建筑可以产生的能量的绝对最大值是大约100兆焦,每天产能两次(因为有两次潮汐)。这不过相当于一个巨大的铁块在合适的时候被举起然后被放下所产生的能量。所以,即使在这样理想化、不现实的条件下,这样的建筑每天所提供的电力不足以维持美国半毫秒的用电时间。

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但是,从潮汐中获取能量是一件可能也可行的事情。基本上你只需要找一个有小的进口的海湾,然后在进口放入一台自动径流式水轮机来获取海洋潮汐的流进和流出。你不需要建造一个重物并用一堆机器去提起和放下它,你只需要在海湾的底部锚定一些涡轮机,简单了许多。现在这些涡轮机已经有一些在使用了,它们远远比风力涡轮机来得更少占空间和强劲。水相比空气密度更大,因而携带了更多能量并且更强劲。

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最终,所有从潮汐力中获取的能量需要从别处而来,而别处是指地球的旋转动力能量。因此,当你试图从潮汐中发电时,地球的运动可以说是被减慢了。但是这种减慢不用担心,海洋还有地球本身的地壳,减缓的程度都已经超过这部分了。

现在地球上的“涨潮”引领着月球(因为围绕着运动需要花一点时间),这样带来的影响是减缓了地球的自转和加速了月球在轨道的运行。

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地球被月球潮汐力拖慢了一点点。但是随着地球转动,海洋不会立即恢复到原来的形状,所以总是存在一个超大质量引领着月球。超大质量的拉力加速了月球在轨道的运动,同时减缓了地球的自转。

每种尝试从潮汐获取能量的方法最终都使得超大质量保持比“应该”的高度更高的时间延长了一点,而这使得每次涨潮更大了一点点。但即使我们在世界的每个海岸都“抓住了潮汐”,我们的努力和整个海洋带来的搅动相比起来也仅仅是统计学上的噪音。

相关知识

潮汐力是将物体压缩或拉伸的一种假想力,是由于引力场强度不同所导致的。潮汐力引发的现象如潮汐,潮汐锁定,天体分解,在洛西极限内环的生成,并在极端的情况下,造成物体的面条化。潮汐力产生的原因是一个物体的不同部分受到来自另一个物体的引力场强度不相同,在靠近引力场源那侧受到的引力大于远离的那侧,引力不均造成了物体被拉伸。所以,潮汐力是一种差动力,也是引力场的次级效应。

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潮汐力造成银河对的合并MRK 1034.

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