风从何而来?

在…的河岸上扎营我突然对可再生能源产生了兴趣

细雨把太阳能电池板冲进了沉睡状态，而风力涡轮机在微风中毫无用处地来回摇摆。

风从何而来?我问周围的人，希望风会对我的注意有所反应，并稍微提高一点。“从没想过”，“嗯——我真的不知道”，“西北!”我稍微修改了一下这个问题，寻找原因，普遍的回答是“重力”。我有点震惊。

如果我问古希腊人，他们会一致回答是西风之神造成了这些风。我们当然知道这不是真的。所以，风来自哪里的答案是:太阳。但为什么会这样呢?

地球表面的形状和一致性各不相同。我们有山脉、平原、峡谷、沙漠、森林、湖泊和海洋。它们吸收阳光的程度不同，导致了当地的温差。在较温暖的地区，热空气膨胀上升，造成气压下降。周围压力较高的空气被吸入，取代上升的空气。

这在海边是常有的事。在白天，陆地及其上方的空气比海洋温度更高，将较冷的海洋空气吸引到陆地上方，形成向岸微风。每年夏天，西澳大利亚州的居民都要依靠他们的“弗里曼特尔医生”(Fremantle Doctor)，每天下午2点左右，“弗里曼特尔医生”会为这座过热的城市降温。

尽管我在白尼罗河上的涡轮机做了一些微弱的尝试，但我们还是可以从风能中获取大量的能源。要做到这一点，我们需要把动能转换成机械能。然而，无论我们多么聪明，我们永远无法捕捉到全部的风能。撇开摩擦造成的损失不谈，根据德国物理学家、风力涡轮机技术先驱阿尔伯特•贝兹在1920年的计算，我们所能期望的最佳损失约为60%。

物理学家似乎总是忍不住要计算和预测。显然，风速越快，能量就越多，但多多少少呢?同样，更大表面积的风力涡轮机将捕获更多的风，并应该产生更多的电力——但多多少少呢?

这是相对容易预测的。计算风的动能的方法与计算任何运动物体的方法相同。它正比于它的质量(m)乘以速度(v)的平方或½mv2。对于风，我们讨论的是移动的空气的质量和风速。所以如果你把风速加倍，你可能会认为你得到了四倍的能量。但当速度加倍时，通过某一区域的风也会加倍。因此，要计算当风速翻倍时，涡轮机可能捕获的能量，你需要乘以4(速度的平方)和2(通过叶片的空气质量)。结果是，当风速翻倍时，能量增加了8倍。一般的规律是风能的增加与速度的立方成正比。

这就是风力发电如此吸引人的原因，也是风力发电占丹麦总发电量30%的原因。但当我抬头望着我那无力运转的涡轮机时，多风的丹麦似乎离我很远。

那么“风的成因是什么?”仔细想想，也许希腊人向诸神寻求解释并非完全错误。毕竟，是太阳神赫利俄斯让风刮起来的。