捕风的大风车
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小朋友们一定都玩过玩具小风车，它像花瓣一样的扇叶被风一吹就会骨碌碌地旋转起来。你可能会觉得这是风在和小风车玩耍，但事实上是小风车分享到了风的能量。明白了这个道理的大人们，建造起了更大的风车来收集风中的能量。
在电力还没出现的很久以前，人们就搭建起了房子那么大的大风车，让风成为农民伯伯的好帮手，帮助他们碾磨谷物或者抽水。在轮船发明以前，航海者们也懂得借助海风的力量扬帆起航。
现在的我们仍旧在利用风的力量，只不过把它变成了更有用的电能。捕风的道具依然是“大风车”，更准确地说是长得像风车的风力发电机。它们一定是你见过的最大的“风车”，就像城市里的楼房那么高大，拥有3片大而修长的扇叶，甚至可以比操场还长。和传统的风车不同的是，它们不止是把风能变成扇叶的机械能，还会通过内部的发电装置进一步转化成电能。
在风力发电厂，我们像种树一样，立起了一棵棵开着“大白花”的风力发电机，它们迎着风转啊转，巨大的扇叶会发出呼啦啦的响声。这种响声非常大会影响到附近居民的生活，因此风力发电厂会建在远离居民区的偏远郊区。
风力发电的另一个问题是大自然的风并不听人类的指挥，总是任性地想来就来，想走就走，或者有时风力很强，有时又很弱。这样风力发电机就无法稳定地工作，所以为了尽可能充分地利用风能，我们会挑选一些大风经常光顾，而且风速很高的地方，比如高海拔地区来建造风力发电机，或者把风力发电机本身建的很高，现在大多数风力发电机的高度都至少有80米。
其实在地球大气层中一直都有大风在不停地吹，但是当它们到了靠近地表的地方，会遇到山坡、建筑等等阻挡它们的障碍物，风力就渐渐被削弱，因此在远离障碍物的高处风力通常比地面更强。在高空中，风速有时能超过160千米/小时，比高速公路上的汽车还快。
那么风又是从哪里来的呢？我们用嘴可以吹出风，大自然的风难道是某个巨人吹出来的？你也可以这么认为，不过这个巨人和你想的不太一样，它就是我们头顶上的太阳公公。太阳公公没有嘴，怎么能吹风呢？它不需要吹，只需要把温暖的阳光播撒到地球上，就可以制造风了。这是因为太阳公公并不能很平均地给地球上的各个地方分配热量，一些地方比如赤道更热，而另一些地方比如南北极更冷。温度影响了空气的密度，受热的气体会膨胀，密度变小，压强也随之减小，热空气上升，冷空气下沉，气压高的气团也会向气压低的气团移动，正是这些气流的运动形成了风。所以，风能在本质上也是一种太阳能。
不过我们捕捉风能的效率要比直接捕捉太阳能的效率高得多，可以达到20%~40%。德国物理学家贝茨曾提出贝茨定律，认为风能转化为动能的极限是59%，看来这些钢铁“大风车”还拥有更大的潜力等我们去开发呢！
参考资料：
https://www.awea.org/wind-101/basics-of-wind-energy
https://study.com/academy/lesson/wind-energy-lesson-for-kids-definition-facts.html
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A2%A8%E8%83%BD
作者：Mirror
审稿：于颖卓，中科院地理科学与资源研究所博士
