地球的磁場可以用來發電嗎？| No.184_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-12-06 14:01
原創：中科院物理所
法拉第電磁感應定理告訴我們
磁通量的變化產生感生電動勢
閉合電路中的導體切割磁感線
會產生感應電流
那麼，問題來了
地球作為一個巨大的磁鐵
我們可以利用地球的磁場發電嗎？
1
Q
1×0=0到底是因為1乘任何數都等於原數還是因為0乘任何數都得0？
by 一毫秒的永恆
A
這個問題實際上比較辯證。如果在這裏假定“1×0”是實數域上的乘法，我們可以查閲一下實數域的公理：“對每個a∈R，存在R中唯一的元素，記為0，稱為加法零元（或加法中性元）；對每個a∈R，存在R中唯一的元素，記為1，稱為乘法單位元（或乘法中性元），使a+0=a，a·1=a”。所以，這個問題如果是在這個實數域公理的框架下回答，那麼答案就應該是，題目中的兩種説法都對。
參考：百度百科：實數公理
By Luna
2
Q
多大的電壓才能擊穿空氣？
by 匿名
A
這個問題非常的複雜，這個電壓與需要擊穿（讓氣體導電）的氣體厚度d，氣體的壓強p、温度T、氣體分子的種類等都有關係。這個式子長這個樣子（是的，非常複雜非常麻煩）：
為了直觀地給出我們需要多大的電壓才足以擊穿空氣，可以舉一個特定條件下的例子：在一個標準大氣壓和零攝氏度的條件下，讓兩塊平行板中間厚度為1m的大氣導電，所需要外加的電壓大約為3.4MV。
By Luna
3
Q
徹底擰乾毛巾需要多大的力?
by 月餅
A
很遺憾，毛巾是無法被徹底“擰”乾的，毛巾的主要由脱脂純棉製成，主要成分是纖維素，而纖維素中有大量親水性的-OH基，水分子會通過非共價鍵的形式吸附於纖維表面形成結合水，這是毛巾吸水的主要原因。
由於水的表面張力，毛巾中的縫隙也可以儲存水分，可以從毛巾中擰出來的水就來源於此，此時仍然會有部分水分以結合水的形式儲存於毛巾中，可以通過曬太陽來去除這一部分水。
如果非要通過手擰的方式儘可能的達到理想的效果，參考1200轉/分的洗衣機脱水功能，假設滾筒半徑0.2m，毛巾平均質量為500g，我們通過“甩”的方式需要維持約1579N的力，利用此力大約可以舉起161Kg的物體。（嗯…接近69KG級舉重抓舉的世界記錄水平……）而且，這是“甩”不是“擰”，通過甩我們可以將離心力實實在在的作用到水分上，擰並不會直接作用到水分，此時水仍可以通過粘滯力吸附在毛巾上，也就是説，即便我們使出了世界記錄水平的力氣去擰一塊毛巾，也不可能把它擰到像洗衣機脱水過的那樣幹。
By GUOmazing
4
Q
可不可以利用地球的磁場發電？
by 自旋玻
A
答案是肯定的，在我們小學二年級的時候就知道了電磁感應現象，如果閉合電路中的一段導線在做切割磁感線運動時就會在導線中產生感應電動勢：E=BLv。
1992年美國“阿特蘭蒂斯”航天飛船進行過一次利用地球磁場發電的實驗，在距離赤道約3400km處發射一枚衞星，之間通過一根約20km的金屬繩鏈接，在飛船航行過程中進行切割磁感線運動，產生了約3A的電流。所以説利用地磁發電是可行的，但是實現有效率的轉化還是很遙遠。地表最大的磁場強度約68μT，處於南極附近，若兩人牽扯10m長金屬線以正常跑步速度（3m/s）在此冰原上奔跑，會產生約0.002V電壓，這麼點電壓可能不會滿足我們一路火花帶閃電的想象，但是也不要灰心，如果有一個人願意與你在南極牽繩奔跑，還是有可能產生愛情的火花的。
By GUOmazing
5
Q
過冷水和過沸水的原理是什麼，為什麼突然改變液體環境就會導致其凝結和沸騰？
by 匿名
A
過冷水和過沸水分別是温度低於冰點的水和温度高於沸點的水。從一般的熱力學理論我們可以知道，物體總是偏好自由能最低的狀態。但是對於一杯完全勻質且完全純淨的水來説，大自然實際上是必須要去通過演化來找到這個自由能最低的狀態的。在找到這個狀態的過程中，我們可以想象，所有的粒子，也就是阿伏伽德羅常數級別的粒子必須要從一個運動非常混亂的狀態，通過自己的運動和粒子間相互作用到達一個非常固定的狀態，這件事情非常難發生，以至於現實中我們幾乎看不到。這就是凝結過程需要凝結核的原因。
在有凝結核的時候，也就是各種各樣的小顆粒雜質的時候。以水的結晶為例，實際上晶體並非一瞬間全部凝結，而是慢慢生長的。凝結核分散在液體內部，周圍的結晶就不需要滿足全晶體的勻質而只需要滿足局部的勻質即可，這讓結晶變得簡單很多。
過沸騰水的原理則可以用另一個現象解釋，在水的沸騰中，因為水的壓力，實際上偶然出現的非常微小的水蒸氣氣泡會因為水壓而無法膨脹。而各種各樣的雜質表面一般會吸附很多小氣泡，也有可能液體中本來就已經有了這些小氣泡，這些氣泡已經足夠大而不會被水的壓力控制住膨脹，因而也就可以繼續吸收液體中的水，最終形成了沸騰的時候我們看到的咕嚕咕嚕的氣泡。
綜上所述，在過冷和過熱的水中，相變實際上是需要一些雜質的輔助的，改變液體環境往往引入了這樣的雜質或者小氣泡，這就會瞬間引起液體的相變。
By Luna
6
Q
甘油能自由穿過細胞膜，為什麼甘油能作滲透壓調節劑？
by 匿名
A
滲透壓的產生是由於半透膜（只允許離子和小分子物質通過的薄膜）兩側溶液濃度不同，為了防止水從低濃度側無限制地滲透到高濃度側而在高濃度側產生了一個額外壓強。滲透壓與溶液中不能通過半透膜的微粒數目和環境温度有關。看到這裏你可能產生了如題的疑問，其實，甘油穿過細胞膜可以近似看作某種物質穿透半透膜的情形（實際上細胞膜是一種選擇透過性膜，其透過性不止與物質尺寸有關），當要維持細胞內外的滲透壓時當然不能讓溶質自由出入細胞，否則細胞內外就會達到同樣的濃度，可能會造成細胞吸水脹破或失水乾癟，但如果要調節滲透壓，説明細胞的濃度不處於正常狀態，這時就需要藉助可以穿過細胞膜的物質來調節細胞內外的濃度差達到調節滲透壓的目的。比如我們平時在醫院常見的生理鹽水（0.9%的氯化鈉溶液）和葡萄糖溶液都可作為滲透壓調節劑來使用。當然，不同的滲透壓調節劑會用於不同的情況，這就涉及到一些醫藥方面的知識，在這裏就不討論了。
By 懶懶的下午三點半
7
Q
特效為什麼要用綠幕，而不是辨別度更高的白幕，綠色有什麼優勢嗎？
by 華殤
A
摳像的要求是純色背景，純度越高越好，背景越均勻越好，因此理論上來説赤橙黃綠青藍紫任何一種顏色都可以，只要被摳的物體上沒有大面積相近色就好，當然，這個相近是對於計算機的分辨率而言的。相對於其他顏色，綠色確實較少出現，同時攝像機感光芯片採集的色彩就是紅、藍、綠三原色。而紅色服飾的演員和物體太常見，所以，藍綠兩色常作為摳像背景，且綠色感光點較多，可採集的信息量也最大，因此被廣泛應用於特效拍攝的就是綠幕了，除非要分離的物體本身就是綠色的，比如植物人[滑稽]。如果你是綠巨人就不用綠幕，當然，也不用特效[Doge]。
權力的遊戲劇照
權利的遊戲實際效果圖
By 懶懶的下午三點半
8
Q
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by 官方求贊君
A
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