當(dāng)海嘯排山倒海而來(lái)的時(shí)候，幾乎沒(méi)有東西能阻擋。但是從牛頓時(shí)期就開(kāi)始的水波研究，最近有了一個(gè)重大的突破——復(fù)旦大學(xué)昨天宣布，由該校先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室胡新華教授帶領(lǐng)的課題組與他的合作者研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)由低頻共振器排成的周期陣列能夠完全阻擋住水波，這一阻擋的過(guò)程轉(zhuǎn)化為電能，即便是海嘯也可能變成發(fā)電的能源。這項(xiàng)最新成果發(fā)表在物理學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)刊物、最新一期的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
后浪并非比前浪有力
人們總說(shuō)“長(zhǎng)江后浪推前浪”，似乎后浪的“力氣”肯定比前浪大。實(shí)際上，波浪從泛起一直到平靜，不管浪花走了多少路，它所包含的能量幾乎不會(huì)衰減。也就是說(shuō)，無(wú)論是普通的風(fēng)浪波還是海嘯的水波，水波的長(zhǎng)度周期不會(huì)使它的能量減少。
胡新華教授介紹說(shuō)，水波有兩個(gè)特點(diǎn)：一是它是重力作為回復(fù)力的一種機(jī)械波，也就是說(shuō)，如果沒(méi)有重力，水波是不可能傳播的，這也是為什么太空中不會(huì)出現(xiàn)水波，即便是在小小的杯子里，水也一直是平靜的，不會(huì)有動(dòng)蕩的感覺(jué)。另一個(gè)特點(diǎn)是，水波是在水的表面上傳播。普通的風(fēng)浪波周期是1秒到25秒，海嘯的波濤周期更長(zhǎng)，周期是10分鐘到兩個(gè)小時(shí)。一般的風(fēng)浪波是由風(fēng)吹動(dòng)水引起的波，而海嘯則是水從海底上升或者從海面卷下來(lái)形成了波，并且造成了整個(gè)水體都在震動(dòng)。
人類對(duì)水波的研究開(kāi)始得很早，即牛頓時(shí)期。而對(duì)海洋能的運(yùn)用，到現(xiàn)在已經(jīng)研究了30多年。從1975年開(kāi)始，科學(xué)家們把海浪能的研究作為一個(gè)熱門(mén)課題，但5年之后，隨著石油價(jià)格回落，對(duì)海浪能的研究投資出現(xiàn)大幅度下降。但在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，仍有不少科研機(jī)構(gòu)在從事這方面的研究。
共振器陣列使海浪動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能
胡新華教授和他的合作者研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)低頻的共振器產(chǎn)生的周期陣列可以完全阻擋住往常人們認(rèn)為不能阻擋的長(zhǎng)水波。因?yàn)檠芯拷Y(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水波的頻率在共振器頻率附近時(shí)，共振器陣列會(huì)完全反射水波，并且使共振器上下運(yùn)動(dòng)，這種強(qiáng)反射戲劇性地改變了共振器的海浪能吸收效率。
胡新華介紹稱，所謂的共振器，是一種開(kāi)縫管，它和實(shí)心的柱子不同，是空心的，而且在管壁上有一些縫，通過(guò)這樣的共振器排成一種陣列，而且在共振器的下方有一些可上下浮動(dòng)的特殊設(shè)備，當(dāng)水波頻率和共振器頻率相同時(shí)，就能高效地吸收海浪能量，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。而這些特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備未來(lái)可用于提取海浪能，成為海浪能發(fā)電廠的核心部件。
海浪能的效率是風(fēng)能的1000倍
相對(duì)于我們熟悉的風(fēng)能來(lái)說(shuō)，海浪能是它的1000倍，因?yàn)樗拿芏仁?A target=_blank>空氣密度的1000倍，所以能量的密集程度也是風(fēng)力發(fā)電的1000倍，海浪能里面的能量密度則更高。但胡新華教授表示，這一領(lǐng)域的缺點(diǎn)是海浪能的測(cè)試和研發(fā)成本要比風(fēng)能高很多。
因?yàn)楹＠说念l度很寬，有各種波長(zhǎng)，就像陽(yáng)光一樣，光線頻譜中既包含可見(jiàn)的部分，這就意味著需要各種頻率的共振器，如果想要利用海嘯的海浪能發(fā)電，按照海嘯在遠(yuǎn)海中500公里的波長(zhǎng)，近海中1到2公里的波長(zhǎng)，要阻擋海嘯的話，這個(gè)共振器就必須做得非常龐大。
課題組目前已經(jīng)在部分海域嘗試放置了共振器陣列，發(fā)現(xiàn)這個(gè)共振器陣列除了可以發(fā)電以外，還有另外的效果，就是阻擋海浪后，在這個(gè)陣列后面形成一片比較安靜的水域，魚(yú)類可在其中迅速地繁殖。不過(guò)目前來(lái)說(shuō)，還很難將之用于漁業(yè)的發(fā)展。
臺(tái)風(fēng)藍(lán)色預(yù)警