能源与环境
总主编 韩启德
主 编 褚君浩
副主编 杨平雄
高 炜
图书在版编目（CIP）数据
十万个为什么（第六版）/韩启德总主编.-上海：少年儿童出版社，2014.1
ISBN 978-7-5324-9285-5
I.①十……II.①韩……III.①科学知识-青年读物②科学知识-少年读物IV.①Z228.1②R-49
中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第055411号
十万个为什么（第六版）
总主编 韩启德
出 版 上海世纪出版股份有限公司少年儿童出版社
地 址 200052上海延安西路1538号
发 行 上海世纪出版股份有限公司发行中心
地 址 200001上海福建中路193号
易文网 www.ewen.cc 少儿网 www.jcph.com 电子邮箱 [email protected] 印 刷 上海中华印刷有限公司
上海中华商务联合印刷有限公司
常熟市华通印刷有限公司
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上海一众印务中心
浙江新华数码印务有限公司
开 本 889×11941/16
印 张 221.5
出版日期 2014年1月第1版第1次印刷
书 号 ISBN 978-7-5324-9285-5/N.962
定 价 680.00元（全18册）
版权所有 侵权必究
十万个为什么 第六版 编辑委员会
总主编
韩启德
编辑委员
（以姓氏笔画为序）
干福熹 马宗晋 王 越 王占国 王阳元 王威琪 王振义 王恩多 王梓坤 王绶琯 王鼎盛 韦 钰 方 成 尹文英 邓子新 邓中翰 卢耀如 叶叔华 叶铭汉 叶朝辉 付小兵 匡廷云 戎嘉余 朱能鸿 刘嘉麒 池志强 汤钊猷 许健民 许智宏 孙 钧 孙宝国 孙晋良 孙鸿烈 严东生 严加安 李三立 李大潜 李幼平 李载平 李家春 杨 槱 杨芙清 杨宝峰 杨雄里 杨福家 吴启迪 吴征镒 吴孟超 吴新智 何积丰 谷超豪 汪品先 沈文庆 沈允钢 沈自尹 沈学础 沈寅初 张弥曼 张家铝 张景中 陆汝钤 陈 颙 陈 霖 陈凯先 陈佳洱 陈宜瑜 陈晓亚 陈润生 陈赛娟 林 群 林元培 欧阳自远 周又元 周良辅 周忠和 周福霖 冼鼎昌 郑时龄 郑树森 郑哲敏 孟执中 项坤三 项海帆 赵东元 赵忠贤 俞大光 洪国藩 洪家兴 费维扬 贺 林 秦大河 倪光南 倪维斗 郭景坤 唐孝炎 黄荣辉 黄培康 戚发轫 崔向群 葛均波 韩启德 韩济生 程 京 傅家谟 焦念志 童坦君 曾溢滔 雷啸霖 褚君浩 滕吉文 潘云鹤 潘建伟 潘家铮 潘德炉 戴汝为 戴尅戎
十万个为什么 第六版 能源与环境
主编
褚君浩
副主编
杨平雄 高 炜
撰稿人员
（以姓氏笔画为序）
王 雯 王令朝 王军仁 方鸿辉 朱先征 伍宜胜 刘九山 刘朝顺 刘歆颖 安佑志 苏秋成 李 皓 杨平雄 吴 沅 何 岩 沈仙霞 张 远 张 律 张庆麟 张承慈 陆 酊 周 戟 胡立业 施润和 夏建宏 顾敦罡 徐 超 谈宏淦 陶奇伟 黄民生 隋淑光 景卓鑫 童 敏 褚君浩
责任编辑：熊喆萍 郝思军
美术编辑：陈艳萍
整体设计：袁银昌 李 静
版面设计：王 晖 王永容 董 鑫
科技插图：雨青工作室 费 嘉 陈艳萍
美编助理：施喆菁 戴书尧 余姣卓 赵 诣 范艳佳 汤思佳 王传林
特别鸣谢：章树荣 郭揆常
序言
韩启德
经过数百位编委、作者和编辑历时三年的辛勤努力，第六版《十万个为什么》终于与广大读者见面了。对于中国的科技界、教育界和出版界，以及千千万万的少年儿童来说，这都是值得高兴的一件事。
《十万个为什么》是由少年儿童出版社于1961年出版的一套科普图书。在半个世纪的岁月里，这套书先后出版了五个版本，累计发行量超过1亿册，是新中国几代青少年的启蒙读物，在弘扬科学精神、传播科学知识、提高全民科学素质方面发挥了巨大作用。在我国，至今还没有一套科普读物能像《十万个为什么》那样经得起如此长时间的检验，并产生如此巨大的社会影响。
进入21世纪以来，科学技术的发展日新月异，尤其在网络通信、低碳环保、基因工程、航空航天、新能源、新材料等领域，研究进展更是一日千里，乃至从根本上改变着人们的生活与工作方式。为适应科技发展带来的深刻社会变革，提高国家的综合国力和竞争力，党和政府高度重视加强科学技术普及，重视提高全民科学素质，并将国家科普能力建设作为建设创新型国家的一项基础性、战略性任务，这对我国的科普出版提出了更高的目标。
2006年，国务院正式颁布实施《全民科学素质行动计划纲要》，其中特别强调要提升未成年人的科学素养，因为只有从青少年时期就开始养成科学的思维方式与行为习惯，将创新精神与实践能力并重，才能最终使得全民的科学素质得到根本性的提高。为此，编辑出版一套崭新的适应时代发展要求的《十万个为什么》，使其在繁荣我国科普创作的进程中发挥“旗帜”作用，其意义是非常深远的。
好奇心是青少年的可贵特质，是驱使他们亲近和接受科学的动力，一定要保护好。从50年来的经验看，“一问一答”是个好形式，也是《十万个为什么》被大家喜爱的重要原因，在编纂第六版《十万个为什么》时我们坚持了这一好形式，并力争在传授科学知识的同时，引导读者去思索问题，去感受科学文化和科学精神，去体会科学探索的乐趣。
出于积极参与科学普及工作，提高全民科学素质的社会责任感，中国科学院和中国工程院共有百余位院士应邀担任了第六版《十万个为什么》的编委。其中20余位院士在百忙之中担任了各分册的主编，具体负责组织相关分册的编纂工作，有40余位院士亲自撰稿。此外，还有700余位来自世界各地、各个学科的优秀科学家和科普作家参与了新版《十万个为什么》的编写。这么多高层次科学家参与到一套科普图书的编纂工作中来，这在我国科普出版史上是空前的。阵容强大的编委会和作者队伍，为新版《十万个为什么》的科学性、前沿性、权威性和可读性提供了最可靠的保证。在此，我也谨向所有参与第六版《十万个为什么》编纂工作的编委、主编、作者和社会各界表示衷心的感谢和深深的敬意。
第六版《十万个为什么》在总结前五版成功经验，并广泛征求各方面意见的基础上，综合考虑时代的发展和青少年读者的实际需要，将全书分为三大板块共18个分册。基础板块包括数学、物理、化学、天文、地球、生命，是传统六大基础学科；专题板块包括动物、植物、古生物、医学、建筑与交通、电子与信息，是由基础学科衍生出来的重点传统学科；热点板块包括大脑与认知、海洋、能源与环境、航空与航天、武器与国防、灾难与防护，则是近些年发展特别迅速，引起社会广泛关注的热点领域。在编纂每一分册的过程中，我们根据这个学科或专题的内容，充分考虑知识体系的完整性和科学发展的前瞻性，问题的设计和分布尽量与学科或专题的内在结构相吻合，从而使每一分册都成为具有完整的内在知识体系的读物。现代科学技术发展的一大特点是学科之间的交叉融合，相信小读者们在阅读过程中也会在不同的分册中发现一些共性的问题。
第六版《十万个为什么》在形式上适应了当代青少年的阅读需求，与国际上同类图书的最新出版潮流相接轨，首次推出彩色图文版，用大量彩色图片向读者展示当代科技前沿的无穷魅力。内容上具有鲜明的时代特色，从基础、前沿、关键、战略四个方面来组织问题和编写稿件，重点关注科技发展的前沿和当代青少年关心的热点问题。尤其值得称道的是，书中的大量“为什么”是通过各种形式向全国少年儿童征集来的，力求将当前孩子们最关心、最爱问的问题介绍给他们。同时，新版《十万个为什么》更加注重思考过程，提倡科学精神，引导创造探索，关注科学与人文、科学与社会的关系，通过“微问题”“微博士”“实验场”“科学人”“关键词”等小栏目激发青少年的好奇心和探究心理。
我们相信，第六版《十万个为什么》将以全新的问题、全新的体系、全新的内容、全新的样式，以及数字化时代全新的技术手段，再现《十万个为什么》每一版都曾有的辉煌，掀起中国科普出版和科学普及的又一个新高潮。第六版《十万个为什么》的出版，必将引领更多青少年走向科学，使共和国涌现出更多的栋梁之材。同时，这套书的出版，对于贯彻落实《全民科学素质行动计划纲要》精神，促使当代中国广大青少年科学世界观的形成和科学创新能力的提高，推进全社会在讲科学、爱科学、用科学上形成更加浓厚的氛围，使全民科学素质再上新台阶，发挥不可替代的关键作用。
导言
为什么全世界都关注能源与环境问题
物质是无限的，大自然的能量也是无穷尽的，然而在人类居住的地球上，能源又是有限的。尽管在魔幻世界里可以看到力大无穷的奥特曼、变化无穷的孙悟空、呼风唤雨的龙王爷，它们随心所欲地把天地之能量据为己用，变得神通广大，但是在现实世界里，可供使用的能源是有限的，人们必须谨慎地获取和利用地球上有限的能源，否则会导致能源短缺而无法生存。
当前，“能源”与“环境”已经成为人类今后50年面临的十个严峻问题中的两个问题。有人做过估算，按照已经查明的化石能源储量和人类目前利用的速度，全球石油还可以用45年左右，煤还可以用216年左右，天然气可以用61年左右，铀可以用71年左右，在中国，这些资源的可利用年数还要更少一些。在那以后人类用什么能源？这是非常严峻的问题。
地球上有限的能源和长期可用的太阳能
地球环境也在恶化之中，气候变化在威胁着人类。北冰洋冰层正在变薄和融化。北极熊过去靠打个冰洞就能抓鱼捕食，但冰层融化，不能打洞，于是就发生了大熊吃小熊的惨剧。格陵兰岛上覆盖的冰也正在融化，有人算过，这些冰如果都融化的话，海平面将大约上升7米，现在陆地的许多地方将被淹没。地球上多处冰川也在逐渐融化，人类的淡水来源也将受到威胁。地球家园的能源和环境问题日益突出。
北极熊的家园遭到破坏
北极格陵兰岛冰盖在缩小
然而人类仍在持续发展，阳光依旧灿烂，培育万物生长。人们只要了解了大自然，掌握了自然规律，就可以走出一条可持续发展之路；只要掌握各种能源的规律，了解了人类利用能源的历史和今天的状况，就能设法应对明天的能源问题。
地球上能源的种类繁多，例如煤炭、石油、油页岩、天然气、可燃冰、水力发电、核能、海洋能、太阳能、生物质能、地热能和风能等，不过，它们主要来自核能和太阳。
核能来源于原子核的裂变或者聚变，在裂变或者聚变时如果发生质量亏损，亏损的质量就以能量的形式释放出来，其量可以达到亏损的质量乘以光速的平方。但是可供裂变的材料有限，而聚变又难以控制。来源于太阳的能量包括生物质能、水能、风能和太阳能等。远古时代地球上积累的生物能以化石能如煤、石油、天然气等形式存在，并供人类利用了数百年之久，但是如果不加控制，总有一天要耗尽，而且这一天已经为时不远。然而在地球的生存期内，太阳能、风能、水能和生物质能可以长期供给人类即时使用，可以满足地球人类可持续发展的能源需求。
煤炭等传统能源的使用，大大增加了大气中二氧化碳（CO2）的含量，是全球变暖的主要原因
能源问题和环境问题是紧密联系的。传统能源以化石能源为基础，它的使用会产生二氧化碳气体。二氧化碳气体笼罩地球，使地球上热量不易辐射出去，改变地球辐射的“收支平衡”。专家分析，这是造成全球气候变化的一个原因。此外，传统能源的使用，如果没有有效的措施，会直接对环境造成影响。据测算，大气中70%的二氧化碳和烟尘来自燃煤，煤炭开发利用过程中产生的大量的腐蚀性水、煤泥、灰渣和尘垢等，已构成对工农业生产和生态环境的危害。另外，目前全球有20亿人仍无法享受正常的能源供应，发展中国家的农村主要依靠直接燃烧秸秆、柴草等提供生活用能，这不仅造成严重的环境污染，危害人体健康，还威胁生态环境。
地球上环境问题越来越严峻，环境恶化现象屡见不鲜。由于煤烟尘污染、汽车尾气和工业废气污染造成的城市烟雾，地球上时而发生的酸雨，全球变暖，臭氧层被破坏，城市热岛效应，矿山公害，废气污染，废水污染，废渣污染，水土流失，矿震，油轮泄漏对海洋的污染，核事故与核废料污染，废电池污染，电磁辐射，河流自然生态变化，生物多样性下降，水资源缺失，垃圾处理，还有噪声、污水治理等一系列问题，都摆在人类面前有待解决。
人类的出路在哪里？
用阳光驱动世界！太阳是地球生命之源，也是能源之源，可以源源不断地再生。发展可再生能源既能够逐步满足人类的能源需求，而且基本上不产生环境污染问题，因而发展可再生能源也是保护环境的迫切需要。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。太阳能作为可再生能源的一种，是指太阳能的直接转化和利用。太阳表面温度达5770开，核心温度达1.5×107开，辐射总功率为9.5×1022千瓦。上海地区海平面晴天正午太阳直射时的辐射功率密度约为1千瓦/米2，每年单位面积辐射总量约为4.73×106千焦/米2。计算表明，在上海地区，大约50平方千米的面积上一年接收到的太阳能与上海电网一年的发电量大约相当，可见太阳能是一种取之不尽、用之不竭、开发潜力极大的清洁能源。有人计算过，在中国只需要将13万平方千米土地的太阳能转化，就可以满足全国一年的能源需求。而中国荒漠总面积很大，达157万平方千米（其中沙漠68万平方千米，戈壁57万平方千米，沙漠化土地32万平方千米），具有巨大的太阳能资源。
能源的分类
人类只有一个地球。用阳光来驱动世界，解决能源和环境问题，是实现人类可持续发展的关键。这就是为什么今天我们要更加密切关注能源和环境问题的原因。（褚君浩）
【微问题】面对能源短缺、环境污染，我们能做什么？
【关键词】能源 环境 太阳能