文化
美国打造新型超音速喷气客机 采用奇特复翼设计
美国麻省理工学院的科学家设计的超音速喷气客机，在以超音速飞行时所受到的阻力只有协和式飞机等常规超音速飞机的一半
英国航空公司的协和式飞机最后一次降落在伦敦希思罗机场，从此退出历史舞台
二战期间的舰载“箭鱼”鱼雷机，也采用复翼设计
据国外媒体报道，2003年协和式飞机进行最后一次飞行，标志着超音速商业旅行时代的结束。现在，美国麻省理工学院的科学家设计了一种新型超音速喷气客机，解决了协和式飞机面临的很多问题，可用于跨大西洋航空旅行。这款概念客机采用复翼设计，与协和式飞机截然不同。
借助于电脑模型，麻省理工学院的研究人员对复翼客机进行了测试。测试结果显示这种设计受到的阻力更小，燃油效率更高同时能够降低音爆。麻省理工学院研究员王奇奇(Qiqi Wang，音译)表示：“音爆是超音速飞机产生的冲击波，就像炮火一样震耳欲聋，令人非常厌烦。因此，超音速飞机不准在陆地上空飞行。”
协和式飞机从纽约飞往巴黎的用时只有短短3个半小时。但由于机票昂贵，燃料成本居高不下，座位有限以及飞行时产生的音爆，人们对协和式飞机的兴趣日益减弱，机票销量也不断呈下降趋势。王奇奇和同事设计的超音速客机采用复翼结构，一个机翼在另一个机翼上方，这一设计能够降低每个机翼产生的冲击波。他们的设计灵感来源于德国工程师阿道夫-布斯曼。上世纪50年代，布斯曼便提出了复翼设计，旨在消除超音速飞行时产生的冲击波。不过，他的设计浮力性能较差。
王奇奇和同事在不同速度环境下对700种机翼结构进行测试，最后采用一种新机翼外形解决这个问题。根据他们的研究发现，每个机翼的内表面略微平滑一些便可形成一条更宽的通道，让气流穿过。在以超声速飞行时，他们设计的概念飞机受到的阻力只有协和式飞机等传统超音速喷气机的一半。通常情况下，当传统喷气机接近音速时，空气便开始向喷气机前部和后部施压。随着速度达到和超过音速，气压会突然升高，形成两个巨大的冲击波，向飞机两端扩散，产生音爆。
王奇奇表示降低阻力能够将燃耗减少一半以上。他说：“客机起飞时，除了搭载乘客外还要携带燃料，如果能够降低燃耗，便可减少所需携带的燃料数量，进而减小油箱的体积。这是一种连锁反应。”
王奇奇等人的下一步工作是设计一个三维模型，研究影响飞机的其他因素，进而找到超音速复翼飞机的最佳设计。在设计布斯曼风格的复翼飞机方面，日本的一支研究小组取得不小进步，他们设计的复翼飞机采用运动机件，机翼能够在飞行时改变形状以达到超音速。王奇奇说：“人们提出了很多改进复翼飞机设计的想法，有望让这种飞机取得巨大进步。未来几年，复翼飞机可能成为一大热门。”(孝文)
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美国工程师发明神奇机械水母 氢为燃料游动灵活
“机械水母”在水中可以像真正的水母一样伸缩游动。
水母游动的动作简单有效，因此这可以作为水下机器人的理想模型。
为了模拟水母的运动机制，机器人必须要使用有形状记忆能力的合金。
目前机械水母可以同时伸缩8节身体。
这是第一个采用外部氢作为燃料来源的水下机器人。
据国外媒体报道，美国弗吉尼亚理工大学工程师约纳斯-塔德塞等人近日在美国海军研究所的赞助和支持下，发明了一种氢气动力水母机器人--“机械水母”，这种神奇的机器人在水中可以像真正的水母一样游动。目前，机械水母仍处于研发早期阶段，但研究人员表示这种机器人最终将可应用于水下营救作业。
塔德塞等人的研究成果发表于《智能材料与结构》杂志之上。塔德塞介绍说，水母游动的动作简单有效，因此这可以作为水下机器人的理想模型。此外，机械水母以氢作为燃料，从理论上讲，它的能量将取之不尽用之不竭。塔德塞表示，“据我们所知，这是第一个采用外部氢气作为燃料来源的水下机器人。”
人造“肌肉”
水母是利用其伞状体内部的环肌进行移动的。当它们收缩时，伞膜将水母的身体关闭于其中，并排出水流，从而推动身体向前移动。当肌肉放松时，伞膜又会恢复原来的形状。为了模拟水母的运动机制，机器人必须要使用有形状记忆能力的合金，也就是说所使用的材料能够记住原始形状。然后，再将这些材料包装于碳纳米管中，并涂上一层铂黑粉。
机械水母的动力来自于水中的氧和氢以及表面的铂之间的化学反应所产生的热量。化学反应产生的热量传递到机械水母的人造“肌肉”上，使其达到伸缩变形的目的。这就意味着机械水母可以从其周围的水中获得再生燃料，而不是仅仅依靠有限的电池能量。研究团队认为，机械水母的能量应该取之不尽用之不竭。
目前，这个机械水母可以同时伸缩8节身体。研究人员正在考虑如何改进，以更方便的方式单独控制每一节身体。如果能够找到解决方案，那么改进版的机械水母活动将更加灵活。
这项研究由美国海军研究所提供赞助和支持。他们希望这项发明将能够应用于美国海军和海军陆战队中。(彬彬)
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完美视频展月球形成史 数十亿年的死寂荒凉世界
原始月球遭到小天体的剧烈撞击，这些撞击体从较大型的陨星到微小的小天体，在月球表面留下了满目疮痍
月球是一个死寂而荒凉的世界，毫无生气。似乎这个世界一直以来都是如此，从未改变。当然事实并非如此
据国外媒体报道，月球是一个死寂而荒凉的世界，毫无生气。似乎这个世界一直以来都是如此，从未改变。当然事实并非如此。美国宇航局近日制作了一段录像，展示了这颗地球唯一的天然卫星在其45亿年的漫长岁月里所经历的狂暴历史。这颗星球上每一个坑洼都是一次陨星撞击留下的伤疤，每一处月面都是那段狂暴历史后的结局。
这段录像的制作的本意是为了纪念美国宇航局月球勘测轨道器(LRO)在轨运行1000天，但它也确实为我们提供了一个机会，去以旁观者的身份亲眼目睹一颗处于熔融状态的碎片和岩浆混合体是如何逐渐演变成为今天我们所见的这样一颗灰色的天然卫星的。
美国宇航局表示：“年复一年，月球看起来似乎永不改变。遍地的陨石坑和其它痕迹似乎都是永恒的。但是月球并非一直如此。感谢月球勘测轨道器，我们现在对于这颗星球过去的历史有了更多的了解。”
现有的主流理论认为月球是大约在45亿年前由于一颗火星大小的天体撞击地区，导致大量炙热的物质被抛射进入太空，当这些物质逐渐聚拢，冷凝之后便形成了月球的雏形。自那以后，大量的陨星撞击事件，从大型陨星的撞击到微小陨石颗粒的撞击，造就了今日月球表面的千疮百孔。
在宇航局的这段视频中速度先慢后快：月球首先遭受一些我们看得到的陨星体的撞击，随后速度加快，大量陨星体不断撞击月球。月球勘测轨道器的工作已经为我们提供了大量有关月球的新的信息，其运行的轨道距离月面最低处仅有15英里(约合24公里)左右。
而从今年开始，美国宇航局的双星月球探测器“圣杯”号将联手展开科学工作，绘制迄今最详尽的月球重力场分布图，从而为了解月球组成和内部结构铺平道路。(晨风)
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咸水鳄咀嚼力媲美暴龙 颌骨撞击力达16460牛顿
美国佛罗里达州立大学古生物学家格雷高里-埃里克松正在测量一条美洲鳄的咀嚼力。
据美国国家地理报道，美国佛罗里达州立大学古生物学家最新研究发现，鳄鱼可能是当今世界咀嚼力最强大的动物，其咀嚼力甚至可以与恐怖的暴龙相媲美。在古生物学家直接测量的所有动物中，至少目前为止鳄鱼的咀嚼力是最大的。
美国佛罗里达州立大学古生物学家格雷高里-埃里克松对所有23种现存的鳄鱼物种实施了一次前所未有的咀嚼力测试。测试结果显示，在鳄鱼物种中咸水鳄的咀嚼力是最强大的，它们的颌骨闭合时撞击力可达16460牛顿。形成鲜明对比的是，我们撕咬牛排的力量大约只有890牛顿。鬣狗、狮子和老虎的咀嚼力大约是4450牛顿。2008年，一个计算机模型估算，一条6.5米长的大白鲨可以产生17790牛顿的咀嚼力，不过这一数据并不是直接测量得到的。
埃里克松与研究团队实地直接测量了许多种咸水鳄的咀嚼力，这些咸水鳄包括尼罗鳄、美洲鳄、凯门鳄、马来鳄等，它们的身长都在5.2米左右，有些种类的鳄鱼是首次接受直接测量。在美国佛罗里达州圣奥古斯丁美洲鳄农场动物公园，埃里克松研究团队花费大量精力与这些爬行动物周旋。他们引诱鳄鱼们咬住咀嚼力传感器，这种传感器防水耐用，但制作成本非常高。
对于每一种接受测量的鳄鱼，传感器都会记录下它们强大的咀嚼力。研究人员介绍说，“仅仅为了测量某一条鳄鱼，往往需要十个或更多的人参与。我们认为它们的进化是非常成功的，它们那非凡的身体结构设计，可以保证产生强大的咀嚼力，并在当时水边的小生境中占据支配地位长达8500万年。”
天生咀嚼力
令研究人员惊讶的是，不同种类鳄鱼产生的咀嚼力也是不同的。研究结果显示，鳄鱼的咀嚼力主要取决于该种类的体形大小。在许多动物身上，这种差异一般与颌骨形状和齿形有关，然而这些特征在此次鳄鱼测量过程中并没有产生较大的影响。这表明，鳄鱼的这种特殊能力从其进化一开始就拥有了。
埃里克松等人的研究成果发表于《公共科学图书馆—综合》之上。埃里克松表示，“我认为，鳄鱼最原始的进化基本上与力量产生机制有关。嘴和牙齿是后来才产生变化的，强大的撕咬能力有助于捕食猎物，如鱼类、蛇、鸟类、哺乳动物，甚至还包括昆虫。”在典型的鳄鱼环境中，“大猎物都在水边。鳄鱼可以在那里寻找猎物。”
美国芝加哥大学古生物学家劳拉-伯劳并没有参与到这项研究中，但伯劳是鳄鱼研究专家，她曾利用模型模拟灭绝爬行动物的生物力学。伯劳表示，“人们经常地讨论嘴巴形状和牙齿形状以及食物对鳄鱼生物力学的影响。但是此前从来没有人收集过这些数据。”根据最新测量数据，古生物学家还可以据此推断鳄鱼家族祖先的相关情况。
伯劳表示，“这项工作还可以帮助我们验证模型的有效性。然后，我认为可以将这种模型推广应用于鳄鱼化石上，从而弄清楚古代鳄鱼与现代鳄鱼的异同点。我们测量了一些大约5米长的鳄鱼。如果鳄鱼的身长更长，那么它们的咀嚼力估计可达34250牛顿，这可能是暴龙咀嚼力的下限。如果你想了解暴龙的咀嚼力，只要测测这些鳄鱼的咀嚼力就行了。”
此外，根据埃里克松的计算，已灭绝的恐鳄，其咀嚼力高达102750牛顿。古生物学家表示，“这种咀嚼力简直是难以想像。”伯劳介绍说，由于没有暴龙肌肉可以研究，因此对暴龙咀嚼力的估测主要是根据体形大小、头骨的宽度和嘴部形状等因素决定的。
伯劳表示，根据暴龙骨骼化石，它们的咀嚼力看起来应该比任何鳄鱼的咀嚼力都要强大。“但是，如果你对鳄鱼头部实施解剖，就会发现它们那里有大量的肌肉和巨大的颌骨。”(彬彬)
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咸水鳄咀嚼力媲美暴龙：颌骨撞击力达16460牛顿
美国佛罗里达州立大学古生物学家格雷高里-埃里克松正在测量一条美洲鳄的咀嚼力。新浪环球地理讯 北京时间3月20日消息，据美国国家地理报道，美国佛罗里达州立大学古生物学家最新研究发现，鳄鱼可能是当今世界咀嚼力最强大的动物，其咀嚼力甚至可以与恐怖的暴龙相媲美。在古生物学家直接测量的所有动物中，至少目前为止鳄鱼的咀嚼力是最大的。
美国佛罗里达州立大学古生物学家格雷高里-埃里克松对所有23种现存的鳄鱼物种实施了一次前所未有的咀嚼力测试。测试结果显示，在鳄鱼物种中咸水鳄的咀嚼力是最强大的，它们的颌骨闭合时撞击力可达16460牛顿。形成鲜明对比的是，我们撕咬牛排的力量大约只有890牛顿。鬣狗、狮子和老虎的咀嚼力大约是4450牛顿。2008年，一个计算机模型估算，一条6.5米长的大白鲨可以产生17790牛顿的咀嚼力，不过这一数据并不是直接测量得到的。
埃里克松与研究团队实地直接测量了许多种咸水鳄的咀嚼力，这些咸水鳄包括尼罗鳄、美洲鳄、凯门鳄、马来鳄等，它们的身长都在5.2米左右，有些种类的鳄鱼是首次接受直接测量。在美国佛罗里达州圣奥古斯丁美洲鳄农场动物公园，埃里克松研究团队花费大量精力与这些爬行动物周旋。他们引诱鳄鱼们咬住咀嚼力传感器，这种传感器防水耐用，但制作成本非常高。
对于每一种接受测量的鳄鱼，传感器都会记录下它们强大的咀嚼力。研究人员介绍说，“仅仅为了测量某一条鳄鱼，往往需要十个或更多的人参与。我们认为它们的进化是非常成功的，它们那非凡的身体结构设计，可以保证产生强大的咀嚼力，并在当时水边的小生境中占据支配地位长达8500万年。”
天生咀嚼力
令研究人员惊讶的是，不同种类鳄鱼产生的咀嚼力也是不同的。研究结果显示，鳄鱼的咀嚼力主要取决于该种类的体形大小。在许多动物身上，这种差异一般与颌骨形状和齿形有关，然而这些特征在此次鳄鱼测量过程中并没有产生较大的影响。这表明，鳄鱼的这种特殊能力从其进化一开始就拥有了。
埃里克松等人的研究成果发表于《公共科学图书馆—综合》之上。埃里克松表示，“我认为，鳄鱼最原始的进化基本上与力量产生机制有关。嘴和牙齿是后来才产生变化的，强大的撕咬能力有助于捕食猎物，如鱼类、蛇、鸟类、哺乳动物，甚至还包括昆虫。”在典型的鳄鱼环境中，“大猎物都在水边。鳄鱼可以在那里寻找猎物。”
美国芝加哥大学古生物学家劳拉-伯劳并没有参与到这项研究中，但伯劳是鳄鱼研究专家，她曾利用模型模拟灭绝爬行动物的生物力学。伯劳表示，“人们经常地讨论嘴巴形状和牙齿形状以及食物对鳄鱼生物力学的影响。但是此前从来没有人收集过这些数据。”根据最新测量数据，古生物学家还可以据此推断鳄鱼家族祖先的相关情况。
伯劳表示，“这项工作还可以帮助我们验证模型的有效性。然后，我认为可以将这种模型推广应用于鳄鱼化石上，从而弄清楚古代鳄鱼与现代鳄鱼的异同点。我们测量了一些大约5米长的鳄鱼。如果鳄鱼的身长更长，那么它们的咀嚼力估计可达34250牛顿，这可能是暴龙咀嚼力的下限。如果你想了解暴龙的咀嚼力，只要测测这些鳄鱼的咀嚼力就行了。”
此外，根据埃里克松的计算，已灭绝的恐鳄，其咀嚼力高达102750牛顿。古生物学家表示，“这种咀嚼力简直是难以想像。”伯劳介绍说，由于没有暴龙肌肉可以研究，因此对暴龙咀嚼力的估测主要是根据体形大小、头骨的宽度和嘴部形状等因素决定的。
伯劳表示，根据暴龙骨骼化石，它们的咀嚼力看起来应该比任何鳄鱼的咀嚼力都要强大。“但是，如果你对鳄鱼头部实施解剖，就会发现它们那里有大量的肌肉和巨大的颌骨。”(彬彬)
世界最丑宠物狗尤达去世 最丑称号可保持到六月
当心爱的宠物去世，主人总会说一些好听的话、以纪念逝去的伙伴。但是对于这只名叫“尤达”的小狗，说它丑陋，绝对是对其最好的称赞。据美国媒体3月15日报道，获得2011年“世界最丑狗”称号的15岁美国小狗尤达近日在睡梦中去世。
尤达是一只混有吉娃娃和中国冠毛犬血统的小狗，它的毛十分凌乱、舌头总是吐在外面、腿上没有毛而且细长。尤达的体重只有1.81磅(约400克)。它一度因为自己丑陋的相貌被主人抛弃，颠沛流离，直到现在的主人特里·舒马赫发现并收养了它。
尤达凭借“相貌突出”而有幸折桂2011年“世界最丑狗”奖项，并收获了1000英镑的奖金和一座相当于身高15倍的奖杯。从此，尤达和它的主人舒马赫小姐变成为一对”名人”，并参加了电视访谈节目。
“世界最丑狗”比赛的负责人则表示，尤达虽然已经去世，但它的“最丑”称号仍可以保持到今年6月。人们纷纷猜测，下一个冠军也会是吉娃娃。最近几年，面相古怪的吉娃娃一直是比赛的夺冠热门。
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世界首辆"老爷飞车"正式开卖 售价达八十万英镑
“空中轿车”在3600米的空中时速可达177公里，在公路上的最大时速为96公里
据英国媒体今晨报道，早在1946年就有人把第一款飞行汽车送上了天，现在这款“老爷飞车”正以80万英镑（约合800万元人民币）的价格待售。
报道称，这辆飞车被称为“空中轿车”，是美国人莫尔顿·泰勒在1946年制造的，并且在1949年拿到了上路行驶的许可。这辆“空中轿车”只有两个座位，驾驶舱不比小型飞机的座舱大。该车装备了一台4缸5.2升排量的发动机，在飞行时，发动机通过驱动车身后部的一个螺旋桨来提供推力。
在公路上行驶时，该车的“飞机部分”，如机翼、后机身和螺旋桨等，可以拆卸并折叠，拖在“汽车部分”的后面。想要变成飞机时，则需要驾驶员自己动手安装。不过，发明人泰勒表示，驾驶员可以在几分钟内把汽车改装成飞机的样子并起飞。
在完成了首次飞行后，泰勒制造出了6辆“空中轿车”，并以2.5万美元的价格成功卖掉了3辆。不过，由于未能得到大规模生产的订单，泰勒的“空中轿车”就此绝迹，只有一些航空博物馆还有收藏。这次出售的“空中轿车”归美国黄石航空公司所有。
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<中国国家地理>2012年第03期封面筛选故事(图)
光总是使人愉快的，即便那些守候星空的人，也是为了寻找另一种光。在山东沂蒙山区，得益于天时地利，摄影师拍下了璀璨的星空(2号封面)：天空似纯净的蓝色幕布，幕布四周缀满了疏密有致、明暗相间的繁星，中央最为夺目的，是众星拱卫的木星——它曾频繁出现在东西方的神话里，古罗马人以众神之王朱庇特为它命名。时值4月，地面上树木的“羽翼”尚未丰满，黑色的剪影显得遒劲而轮廓分明，这是公园的一角，这里常年都能观赏到繁星，浪漫的当地人于是为公园取名“星光湖”。公园的地底下还有一个喀斯特湖泊，因为萤火虫常聚集于此而有“萤光湖”的美称，似乎是对天上这幅胜景的回应。但这张暗含了东方哲学意味的照片，终究因为画面构图的不够大气而被淘汰。
地处四川省荥经县的新添古镇(3号封面)始建于清代，原是茶马古道上的重要站点。画面中央的坝子便是当年的驿站，镇上的百来户人家以驿站为中心，在四周井然有序地铺展开来，并将古镇的范围推向更远处的河流和青山。中国最好的传统就是建筑和自然完美融合，这在新添古镇有最好的体现。乡民对自然有直接的了解，向自然取材，尊重自然功法。可惜，关于古镇的话题有些陈旧。
4号封面呈现了海蜇惊人的美。它的顶端像是完美的华盖，下端则似发达的根须妆扮成的粉色地窖，藏在这两者之间最娇嫩、最精贵的部分，像是半遮半掩的寝宫。但它的极度漂亮，削弱了我们想要表达的主题：光。
只有1号封面恰当地道出了我们想说的话。一位天文爱好者在珠三角的罗浮山顶拍下了这张因为地球自转而划下的星星流动弧线。它们看似密集，其实不多，因为地面的灯火太过辉煌，快把远处的地平线烧起来了。灯火勾勒了城市的形状，和星辰一样使人心醉神迷。但是毕竟，电灯发明的历史不过100多年，而星空，早在此前几十亿年便已伫立此地。作为后来的客人，人间的灯火还是客气一点比较好，地面上再伟大的景观终将灰飞烟灭，唯有天上的银河才是永恒。
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美宇航局研制神奇"透视眼镜" 装扮酷似未来战士
美国国家航空航天局研制了一款神奇的增强型护目镜
据国外媒体报道，近日，美国国家航空航天局研制了一款神奇的增强型护目镜，其主要的功能是可帮助航空公司的飞行员们在大雾弥漫的天气中看清机场跑道，也被称为“透视眼镜”。这款眼镜可以固定在飞行员的头部，并随着头部的运动而转动，液晶屏幕上将会显示出跑道的叠加线、塔台位置以及机场上其他飞机的活动情况，这对民航飞行员而言无疑是一个宝贵的工具，尤其是在降落的时候。
镜中画面
当飞行员转动头部时，“透视眼镜”将会实时地反映出虚拟的场景，就如同在真实的环境中一样，保持一种动态的虚拟变化。根据位于弗吉尼亚州的美国国家航空航天局兰利研究中心电子工程师特雷亚瑟（Trey Arthur）介绍：如果飞行员对一个机场并不熟悉，那么他们不得不拿出地图来研究。而这个“透视眼镜”可以帮助他们解决这个问题，眼睛中会显示出新机场的航线，并以数字标明，还可以告诉他们去哪些地方走哪条跑道，以及如何才能在降落或者起飞的时候将机头正对在跑道中心线上。
美国宇航局研制的这款神奇眼镜使得飞行员在大雾天气可更加安全地飞行，尽管目前在民航飞机驾驶舱内有许多液晶显示屏，上面显示了许多类似的信息，但毕竟需要飞行员分散注意力去观察液晶屏上的内容，如果将这一切通过技术手段缩小到一个小屏幕上，并佩戴在头部，可反映出真实世界的所有信息，因此是一种非常好的创新，可以阻止潜在的灾难发生。
在民航客机降落时遇到大雾天气被证明是一个真正的危险，比如在1977年发生在西班牙特内里费岛的重大空难事故，震惊了整个航空界。当时荷兰皇家航空的波音747在加速起飞过程中与泛美航空的波音747高速相撞，两架满载燃料与人员的大型波音747宽体客机燃烧的大火造成了583人死亡。电子工程师特雷亚瑟认为：如果机场上空因为大雾而看不到塔台和机场的其他部分，我们将会在“透视眼镜”中通过真实环境的虚拟而呈现出来，可增加飞行员对机场态势的感知能力。
“透视眼镜”中还包括了全球定位导航信号、传感器、头戴式显示器（HWD）以及图像处理设备，眼镜的工作原理是通过监控分布在驾驶舱周围的传感器，使用这些标记坐标和内置陀螺仪，就如同我们日常使用的智能手机中的类似功能，可使“透视眼镜”计算出飞行员的视线角度和对可视化的周围环境进行叠加，这些参数包括机外空气速度、高度以及方向，这些空速仪分布在飞机的顶部。根据最新的飞行员测试报告，这副“透视眼镜”受到的评价比目前民航客机上使用的液晶显示器要高，美国国家航空航天局正在向合作运营商提供这项技术。（Everett/编译）
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揭秘十大自然灾害猛烈威力 飓风强大闪电最危险
据美国国家地理网站报道，这组照片展示了闪电、火山喷发、地震以及飓风等自然现象。一幅幅令人震撼的照片彰显出大自然惊人而可怕的力量。
1.闪电
闪电
美国犹他州峡谷地国家公园，壮观的闪电弧在空中舞动。闪电是我们最熟悉的大自然“力量秀”。据估计，地球每秒钟被闪电击中的次数达到45次。美国国家海洋与大气管理局的闪电专家堂-麦克格曼表示，闪电是一种大气放电现象，所释放的能量在100兆焦到3万兆焦之间，通常在1000兆焦到5000兆焦之间。
在科幻影片《回到未来》中，埃米特-布朗博士利用闪电驱动他发明的时间旅行汽车，将主人公送到过去。在现实世界，闪电虽无法帮助我们实现时间旅行的梦想，但所产生的能量足以让一辆美国普通乘用车行驶大约180到910英里(约合290到1450公里)，相当于8到38加仑(约合30到144公升)汽油产生的能量。
影片中，布朗博士称闪电的电量可达到“1.21 jigawatt”，实际上应该在280到1390千瓦时之间，足以满足普通美国家庭大约9天到1个月的用电需求。闪电能量范围如此之大的原因在于其自身的复杂性。闪电最初在云层中形成，而后通过一个通道袭击地面，与地面接触时发生闪电回击，浪涌电流沿通道返回。在此过程中，绝大多数能量被转移到地面。人眼看到的一道闪电实际上由多道闪电构成，足以持续近半秒钟。如果每道闪电间的缝隙足够大，闪电会出现闪烁。
虽然较为短暂，但闪电的电压强度极高，可迅速将空气加热到接近5万华氏度(约合3万摄氏度)。相比之下，太阳的表面温度在大约1万华氏度(约合5500摄氏度)左右。温度升高的气体快速膨胀，形成冲击波，也就是我们听到的雷声。
虽然被闪电击中具有致命性，但与足以夷平整座城市和摧毁海岸线的其他自然灾害相比，闪电的能量显得微不足道。2011年3月11日，日本东北部发生9级大地震并引发海啸，是大自然展示力量的一个令人恐怖的例子。目前，科学家正想办法测量火山、野火、飓风以及海啸的能量。与这些自然灾害相比，人类利用的地热能、风能和太阳能简直不值一提，只是大自然能量中极少的一部分。
2.飓风
飓风
2005年8月29日，美国路易斯安那州肯纳，一家饭馆的屋顶被卡特里娜飓风掀开并吹到半空。我们可以将飓风理解为一个发动机，收集温暖湿润的热带海域的能量，而后以旋风的方式释放这些能量，能够造成惊人的破坏。
在2005年8月登陆路易斯安那州前大约17个小时，卡特里娜飓风达到峰值，强风从中央延伸的距离达到105英里(约合169公里)，速度达到每小时175英里(约合每小时282公里)。根据麻省理工学院大气学教授克里-伊曼纽尔的计算，卡特里娜飓风产生的能量大约相当于20万亿瓦电量，是路易斯安那州所有发电站夏季用电高峰时总发电量的近1000倍，后者为2.6万兆瓦。
计算飓风能量不仅仅是一种学术研究。目前，美国联邦政府的科学家正在研发一个新的评级系统，进一步测量飓风的破坏力。这个新系统将对飓风的动能进行更广泛的测量。新评级系统的支持者表示，这一系统能够进一步预测风暴潮。风暴潮是指飓风导致的水位暴涨，袭击沿岸地区。发生飓风灾难时，风暴潮造成的死亡人数最多。以卡特里娜飓风为例，风暴潮共夺去了近1000人的生命。
3.火山喷发
火山喷发
2010年4月16日，冰岛南部的埃亚菲亚德拉冰盖火山正在喷发，喷涌而出的火山灰云遮住了天空。火山喷发标志着地球内部的热量逃逸。目前，地热成为一种越发受人关注的能源。在冰岛，几乎所有建筑和热水设施都利用地热能，地热能的发电量在冰岛总发电量中的比重达到大约三分之一。
地热能也会以火山喷发的方式从地表冒出，但没有人知道如何安全利用这种形式的地热能。美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的火山学家阿什利-戴维斯表示，2010年3月，埃亚菲亚德拉冰盖火山最初两次喷发产生的热辐射迅速飙升到10亿瓦特，而后又提升到60亿瓦特这一峰值。10亿瓦特相当于一座大型发电站的装机容量，例如美国的哈德逊河发电站。这座发电站利用煤炭、天然气和石油发电，可满足75万户家庭的用电需求。60亿瓦特超过除大古力水电站以外任何一座美国发电站的装机容量。
实际上，60亿瓦特只占埃亚菲亚德拉冰盖火山2010年释放的总热量很小的一部分，并不涵盖伴随火山喷发出现的地震和爆炸释放的机械能或者所喷出的溶岩的热量。借助于卫星图像，美国宇航局对这座火山释放的热量进行了测算。此外，这种方式也用于观测太阳系其他星球上的火山。戴维斯指出，与其他一些星球上的火山相比，地球上的火山只能是小巫见大巫。以木卫一“伊奥”上的一座火山为例，这座火山于2001年喷发，所释放的热量达到惊人的78太瓦，是美国所有发电站装机容量的78倍。其一小时内释放的能量相当于大约4600万桶原油，达到全球每天总消耗量的一半左右。
2010年4月，冰岛埃亚菲亚德拉冰盖火山上演了规模更大的喷发，此次喷发在冰盖下方发生，所产生的能量在很大程度上躲避了宇航局卫星的观测。不过，卫星观测到的辐射能仍达到60兆瓦。一小时内观测到的能量释放相当于1648加仑(约合6238公升)汽油，可让一辆每年行驶1万英里(约合1.6万公里)的美国普通汽车使用4年。戴维斯表示，此次喷发中，溶岩与冰结合成形成蒸汽云和火山灰云，导致欧洲很多航班停飞。他说：“羽状火山灰云吞噬了欧洲。”
4.地震
地震
2011年3月14日，日本北部岩手县的野田村，身穿橙色制服的救援人员正在废墟中寻找遇难者遗体。据美国地质调查局的科学家估计，为了引发足以摧毁岩手县以及日本东岸的海啸，3天前发生在太平洋东北部的地震至少需要产生相当于475兆吨TNT的能量。这一能量相当于3.26亿桶原油，可满足全球4天的用油需求。
借助于仪器，科学家只对少数自然现象释放的能量进行测量，其中就包括地震。地震仪获取的数据能够帮助科学家评估地震释放的能量——可怕的能量撕裂地表，同时撼动附近和远处的建筑。不过，仪器并不能描绘出完整的地震能量图像，部分能量通过摩擦产生的热量的方式消散。日本2011年发生的地震震级达到9级，是日本发生的最严重的地震之一，同时也是有史以来进行测量的最大地震之一。
5.龙卷风的力量
龙卷风的力量
一名男子正在美国伊利诺斯州哈里斯堡查看已故岳母的住宅废墟。这座被毁的住宅遭受了龙卷风袭击，这是上周从美国中西部和南部地区经过的几十场龙卷风中的一场。这场龙卷风导致5个州至少39人丧生。速度高达每小时180英里(290公里)的这场龙卷风直径大约275码(250米)，在哈德斯堡着陆时强度是4级，藤田级数的强度一共5级。总部设在俄克拉荷马州纽曼美国国家海洋和大气管理局暴风雨预测中心的名誉退休主管约瑟夫-谢尔费博士称，它包含的能量相当于16万千瓦时。这是美国5000户普通家庭一天消耗的电量。
龙卷风能够产生更具破坏性的能量。2011年5月22日那场摧毁密苏里州乔普林的异乎寻常的5级龙卷风，可能风速高达每小时200英里(320公里)。谢尔费表示，据估计它蕴含的能量可能是袭击哈里斯堡的那场龙卷风的2倍。龙卷风的强度与它的直径有关。暴风雨预测中心的格雷格-卡尔斌说，过去20年间发生的龙卷风，其平均直径只有100码(91米)。其中一个例子是1999年在德克萨斯州坦比科郊外着陆的一场龙卷风。这场龙卷风未造成任何伤亡，也未造成经济损失。与之相比，典型龙卷风的直径通常有300英里(483公里)。
6.巨型海啸
巨型海啸
2011年3月11日，巨大的水墙推进到日本岩手县东北地区的宫古。在距离日本仙台这座城市东部大约80英里(129公里)处发生的大地震引发的巨型海啸，彻底摧毁了这个岛国东部沿海的很多城市。二战结束时在日本上空爆炸的原子弹的破坏性根本无法与之相比，尤其是海啸引发的大洪水摧毁了日本福岛第一核电站的备用制冷系统，引发级别仅次于1986年乌克兰发生的切尔诺贝利核事故的核危机。
据地质流体动力学专家、伊利诺斯大学的地质学家苏珊-基弗儿说，这场海啸释放的能量事实上远远超过了1945年轰炸广岛和长崎的原子弹的破坏力。这次海啸蕴含的能量可能也超过了一兆吨黄色炸药发生爆炸释放的能量，大约相当于两颗轰炸日本的原子弹的总能量的28倍。不过基弗儿称，也许它的破坏性更加强大，可能是10兆吨或者相当于两颗原子弹释放能量的280倍。这种差异主要取决于海啸持续的时间长短，据她估计，海啸持续的时间在100秒到1000秒之间。
在最上限时，海啸蕴含的能量相当于690万桶原油，或者相当于日本每天消耗的总石油的50%。这种评估结果还考虑了波浪的速度，据基弗儿估计，海浪的速度大约是每秒220米，30分钟抵达海岸线。她利用海浪估计开阔海域的浪高是7米，并估计波浪的长度大约是800英里(1300公里)，或者相当于本州岛海岸线长度的一半。
7.有力的海浪
有力的海浪
美国电力研究所(EPRI)的一项分析发现，不断冲击阿拉斯加州太平洋海岸大陆架的波浪每年蕴含1360太瓦时能量。这相当于日本每年的电流总产量的40%，大约相当于美国电流需求量的三分之一。阿拉斯加州的太平洋海岸线拥有的可利用波能比美国所有其他海岸线的总和更多。这是因为它是美国最大的海岸线，从阿留申群岛一直延伸到威尔士王子岛及其狭长地带。但是除此以外阿拉斯加近海还能获得能量，因为这片海域被海洋学家称之为“浪区”，海风在开阔水域形成的波浪不断拍击这个美国最后边疆(last frontier)。美国电力研究所用来研究波浪强度的浮标得出的数字是阿拉斯加州近海每米平均高5.2万瓦特，大约是美国南大西洋近海最大读数的7倍。
当然，要想捕获所有能量并非易事。独立的非营利组织美国电力研究所根据当前的设计学状况，分析了从技术上来说能够捕获多少能量。波浪发电这项商业技术目前还未被广泛应用，不过已经有一些商用波浪能转化装置原型机被采用。他们通过漂浮或者浮标系统进行的这项研究工作，利用大洋涌浪的升、降驱动液压泵。如果波浪太过剧烈，或者是太微弱，这些装置就将无法工作，而且它们需要被布置在最合理的位置。也就是说，在阿拉斯加州近海能够发挥最大作用的波浪能转化器，将与在乔治亚近海工作效率最高的装置不太一样。
考虑到这项技术的局限性，美国电力研究所的科学家得出结论，最终只有大约29%的阿拉斯加州大陆架外缘波浪能和46%的内部大陆架的波浪能能够被人类捕获到。与之相比，美国东海岸南部地区大约有67%的内部大陆架波浪能和78%的大陆架外缘波浪能可以利用当前技术捕获到。即便如此，阿拉斯加州的波浪资源仍非常庞大，从技术上来说可以捕获的能量比大西洋南部近海的多15倍。
但是美国电力研究所的水力项目经理保罗-雅各布森指出，从技术上来说能够捕获的能量并不一定就是“实际”可捕获能量。很多地区可能都是未来波浪能项目禁止入内的区域，这是因为它们不是海洋航路、渔区，就是因为环境非常脆弱，或者该海域的海洋生命会被波浪能收集装置抑或它们的系泊处摧毁。如何淹没和安装输电线，把从海洋收集到的能量输送出去，为人所用的问题也很重要。
8.难以控制的野火
难以控制的野火
1988年，美国黄石国家公园里浓烟滚滚、火光四起。大量较小的火苗导致大约80万公顷土地被烧或者部分被烧，该公园超过三分之一受到影响。罗彻斯特理工学院的副教授鲍勃-克莱门斯从事野火研究，据他说，大部分破坏涉及到巨大的能量——野火持续71天，这期间产生大约779亿兆焦能量。这是2200兆瓦时，相当于加利福尼亚州和俄勒冈州在一个月内产生的电能之和。克莱门斯与美国农业部林务局研究与发展部的米苏拉消防科学实验室合作，该部已经为计算森林大火的蔓延速度和能量释放率提供了数据和公式。
该实验室研究并绘制了美国荒地、它们的生态、它们与野火的关系，以及它们的燃烧潜能的图表。这个机构的项目经理科林-哈代说，科学家还利用世界上最大的控制风洞和燃烧室进行实验，研究不同类型的植被和其他燃料燃烧产生的能量。这些数据有助于引导“野火行为分析师”评估野火燃烧的速度和方向，以及哪些资源存在被烧危险。相同的数据对预警系统做出了巨大贡献，它通过烟熏熊标志(Smokey Bear sign)和从绿(低)到红(高)的颜色，提醒土地管理者和游客哪些区域存在发生森林大火的风险。(孝文)
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