奇妙的太阳能湖

在烈日当空、热浪袭人的盛暑，人们都喜欢到江河湖海去洗澡、游泳， 好解解心里的闷热。尤其在匈牙利的梅德韦等一些小湖泊里，湖面的水温冷热宜人，但当人们潜入湖水深层的时候，就会被滚热的湖水烫得大叫起来。原来这些湖泊的湖面一层的水温只略高于 20℃，而大约 1.3 米深以下的水温却高达 60℃。这些小小湖泊，并没有地下温泉，上下水层深度相差也并不大， 而温度竟如此悬殊。这究竟是什么奇妙的奥秘在作怪呢？

原来，照射到湖面上强烈的太阳光，除极少部分被反射到大气中去外， 绝大部分射入湖水里。随着太阳光射入湖水深处路程的增长，光线就会逐渐减弱，最后终于完全被湖水吞没。这就是海洋深层永远是锅底一样黑的缘故。这时，射入湖水的太阳光能转换成水的热能。这一点，我们可以从湖水温度升高看得出来。

然而，一个普通湖泊的水温，实际上并不比外界环境温度高些。那是因为太阳照射而升高的温度，被从湖面吹拂而过的清风和湖面水分蒸发冷却了，即使是较深层的湖水也不会被阳光照射而温度升高，因为温度较高的水层，比重较轻，有一股浮力，并向湖面流动，在湖面冷却后又重新流到湖底⋯⋯ 。这种被物理学家们称为自然循环现象，就像一个无形的搅拌器， 把湖泊里的水不断地搅拌着，所以湖泊深处的水温始终不会升高。地球上绝大多数类型湖泊都是属于这种性质的。

可是，匈牙利那些奇特的小咸水湖则不同。湖的面层，由流入的溪水不断补充淡水，使面层的含盐量比深层湖水的少，湖水的含盐量随深度的增加而增加。而含盐的湖水比不含盐的湖水重，而且热的含盐湖水比冷的淡水更重。这正如一块用铁压沉而仍能向上浮起水面的本板一样，能够在比重大的盐水里总是在原位静止不动。在这样的湖泊里，就不存在自然循环现象，而且湖泊的贮水量始终保持不变。静止不动的湖水的导热能力也极差，这种在较低温度面层之下的热水层，深度愈大，向周围散失的热量就愈少，因为在它上层的水起着隔热作用。这样，整个湖泊就起着贮存太阳能的作用，因而被人们称为天然的太阳能湖。

天然太阳能湖贮存太阳能的奥秘，早已在上个世纪和本世纪初就为科学家所发现，并且从物理学理论上作了正确的解释。自从工业发达国家发生能源危机以来，匈牙利、芬兰等一些国家，尤其是美国和以色列，调拨大笔资金研究和发展人造太阳能湖或太阳能水池，以寻求人类简单而又经济地利用太阳能的蹊径。

与匈牙利的天然太阳能湖对比，人造太阳能湖的水温就高得多了。为了使下层湖水达到尽可能高的温度，必须使湖面以下 1 米半湖水的盐浓度始终保持不变，否则整个湖里的水也会出现自然循环，下层湖水里的盐分就会慢慢扩散，最后上下各层湖水达到盐度完全均匀，湖里的水温与较低温度的外界气温也完全相同为止。因此，必须采取措施防止下层湖水盐分的扩散和自然循环。天然太阳能湖靠溪流持续不断地维持独特的盐浓度变化；在人造太阳能湖里则通过一个管道系统来维持，而管道里的水用泵抽汲。

根据太阳能湖研究人员的计算，即使在西德那种日照时间较短的地理条件，一个 160 平方米面积、 4 米深的太阳能水池，池底温度就可达到 100

℃。这样，一个太阳能水池就能给一个家庭的住宅提供采暖和日用热水所需

的热量。这样的太阳能水池即使在冬季，池水温度也有 60℃，足以保证池水不会冷冻。根据试验结果，在南北极圈的冬季，虽然太阳照射极微弱，但冰层之下的太阳能水池却始终保持着 50℃的温度。

太阳能水池的另一个优点是池水温度完全不受日夜交替节律的影响，而且季节变化对水温的影响，也需要推迟很长时间才反映出来。也就是说，实际测得的太阳能池水温度是，最高为十月份，最低为三月份，而三月份已是冬季的结尾，那时家庭住宅耗热量已明显减少。

与利用太阳能的其他装置（如屋顶上的太阳能集热器等）比较，太阳能水池的优点是把太阳能集热器和热能贮存器合为一体了。只是由于太阳能水池的物理特性，使它能将夏季多余的太阳能挪到冬季使用，而不需要另外用昂贵的贮能设备。因此，太阳能水池在获取太阳能方面，完全可与太阳能集热器媲美。

（夏风 叶方秋）