科学家|水力发电为什么会影响地球自转速度?一天不足24小时,问题在哪?


科学家|水力发电为什么会影响地球自转速度?一天不足24小时,问题在哪?
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目前世界上 , 每年的水电资源可利用量约为40000~50000亿千瓦时 , 完全可以满足整个地球的用电需求 。 而在享受水能带来便利的同时 , 对于水力的利用也给地球带来了许多影响 。 比如巨大的水库可能引起地表活动 , 水利工程建设影响鱼类生存 。 甚至 , 连水电站都在真实地影响着地球的自转速度 。
地球之所以要自转 , 是因为它具有一个角动量 , 至于这个角动量是从哪里来的 , 那需要追溯到太阳系形成之初了 。 我们只需要知道一点 , 这个自转动量是守恒的 , 等于转动惯量乘以自转角速度 , 是一个定值 。
而转动惯量通俗点理解 , 可以把它当成旋转体的质量分布情况 , 两个质量相同 , 形状不同的陀螺 , 即便给予它们同样的角动量 , 它们也不会具备同样的自转速度 。 就是由于它们质量分布是不同的 , 所以地球自转速度发生变化 , 也是由于转动惯量的改变 。 而其中 , 水坝的修建就是一个重要因素 。
根据国际大坝委员会的统计 , 截止到2020年4月 , 全球已经登记大坝数量为58713座 。 这并非是一个小数字 , 要知道 , 几乎所有的河流 , 都是从高纬流向低纬的 , 赤道是它们最终的归宿 , 而水坝就意味着截留 。
试想 , 五万多条的河流被阻断 , 大量的水都被留在了高纬地区 , 地球质量分布自然会发生改变 。 因此 , 转动惯量就会增大 , 自转速度也就相对应着降低 。
根据英媒《Time and Date》报道 , 2020地球自转速度达到了1960年以来的最高速 , 在此之前 , 有记录的最短一天是2005年7月5日 , 比正常一天的86400秒少了1.0516毫秒 。
而2020一年 , 就打破了这一记录8次 , 并且这一趋势还有进一步延续的趋势 。 根据科学家预计 , 2021年一整年 , 原子钟将累计慢整整19毫秒 , 而修建大坝这样的人为因素 , 就是自转加快的重要原因之一 。
那么 , 自转速度的加快 , 对我们的日常生活有影响吗?
短期来看 , 这几毫秒的变化不会带来什么实质性的影响 。 但试想一下 , 有朝一日 , 地球自转速度会增加到现在的两倍呢?
首先 , 海水会向赤道汇集 , 两极海平面下降 , 企鹅和北极熊会第一个遭殃 。 其次 , 自转速度的加倍 , 不仅台风海啸更加频繁 , 板块移动带来的大地震也会一个接着一个 , 哪怕是没有上述“不可抗力” 。 到时候人类可能不得不向火星迁徙了 , 仅仅是昼夜加快带来的时间体系崩盘 , 也会引发不少社会问题 。
其实就长远来看 , 地球自转速度应该是变慢而非变快的 , 这是由于地球和月球之间存在一种“潮汐锁定”现象 。
【科学家|水力发电为什么会影响地球自转速度?一天不足24小时,问题在哪?】地球上的潮汐现象是因为月球引力的存在 , 而潮汐过程中的各种摩擦是会消耗地球自转能量的 , 久而久之地球自转就会变慢 , 这个速度大概是一年0.5秒 。 然而 , 由于包括人类活动在内的各种因素影响 , 近几年地球自转速度反而加快了 , 其实也是对于人类的一种警示 , 人类对于自然的改造 , 是否早已越过了了平衡的红线 。