今天小編分享的科學經驗：為了能在晚上曬太陽，他們在衛星上裝了大鏡子……，歡迎閱讀。
大家好，這裡是環境小喇叭欄目的第 17 期。這一期，我們為大家搜羅了以下值得一看的環境研究和新聞：
1）" 人造陽光 "：晚上也能曬太陽
2）把 " 空調 " 穿在身上
3）紫細菌，環保塑料的加工廠
4）空氣污染會加劇雷暴天氣出現
5）天氣太熱，樹木自斷手臂？
" 人造陽光 "：晚上也能曬太陽
最近，初創公司 Reflect Orbital 因為一條神奇的視頻受到熱議。在視頻裡，只要在手機上定位自己想要照亮的地方，再點擊 " 申請陽光 "，本來是黑夜也變成白天了。
哪裡想亮點哪裡｜@colecallina/X
" 人造陽光 " 的靈感來源于一個科普視頻，其中提到德國太陽能發電板平均部門面積接收的太陽光只有撒哈拉地區的 1/3，遠不能滿足德國發電需求。
于是，公司創始人本 · 諾瓦克（Ben Nowack）設想，能否像國家電網一樣，建立一個大型的光網呢？他一開始想在地面設立大型的鏡子，将光反射到激光束真空管中，這些真空管如同電線一般遍布各地，進而将陽光輸送到各個地方，供人們随時使用。
然而，這種方式有着高昂的經濟成本。諾瓦克轉向了另一個思路：直接給人造衛星裝上巨大的反光鏡，用衛星來反射和傳輸陽光。為此，諾瓦克自行設計了一款準直器，它可以将發散的光線聚攏成光束，并能被做成面積很大的器件。
本 · 諾瓦克設計的準直器含有大量抛物線凹槽｜Ben Nowack
今年 3 月，諾瓦克在熱氣球上完成了 " 人造陽光 " 裝置的初步測試，反射光成功被地面的太陽能發電板接收到。下一步就是把裝置安到真正的衛星上，來驗證該設計的成效。
Reflect Orbital 也開啟了 " 人造陽光 " 服務的預約，該服務一次可照明 4 分鍾，範圍直徑 5 千米，預計将在 2025 年第四季度開始陸續交付。
不過，" 人造陽光 " 也引發了擔憂——夜間陽光可能會對照亮地區周圍的生物造成負面影響。
把 " 空調 " 穿在身上
香港理工大學壽大華及其團隊研發出首款自适應高溫的服裝，并将研究成果發表在了《先進材料》（Advanced Materials）上。在高溫環境中，這款衣服能自動适應溫度變化，讓人感覺到舒适。
熱防護服的設計受到了自然界動物——鴿子的啟發。鴿子對溫度變化有着一套自适應機制。當溫度下降時，鴿子會讓羽毛蓬松起來，增加空氣層，從而增加熱阻。熱阻增加之後，熱量的轉遞會受到阻礙，鴿子不容易因為溫度降低而變冷。
鴿子：我可不止會咕咕咕｜Pixabay（左），2024 Research and Innovation Office, The Hong Kong Polytechnic University（右）
同樣的原理，增加熱阻、減少熱量交換，不僅可以 " 冬暖 "，也能 " 夏涼 "。利用這一點，研究團隊設計了一種獨特的面料，由最外層的阻燃層、透氣防水防潮層以及保暖内襯層 3 層組成，在内襯層中還加入了無毒、不易燃、低沸點的液體。當外界溫度變高時，液體便會轉變為氣體，使内襯層膨脹起來。液體變成氣體的過程不僅能吸收一定熱量，膨脹後内襯層的熱阻也會增大，從而起到隔熱的效果。在極端條件下，熱防護服可以使内表面溫度比傳統耐熱服裝低至少 10 ℃。
研究團隊對防護服的性能進行了測試。雖然新設計中加入了少許液體，測試發現液體封裝完整，不會發生洩露，且液體也能反復轉變成氣體，讓防護服能長期使用。
紫細菌，環保塑料的加工廠
紫細菌是一類比較特殊的微生物，它們和植物一樣可以進行光合作用，但體内卻不含葉綠素，而是通過其它色素來固定二氧化碳。
最近，來自華盛頓大學（University of Washington）的兩個研究團隊不約而同地發現，得益于紫細菌的固碳能力，它們是生產生物基塑料的一匹黑馬。
大多數紫細菌體内都含有紫紅色的色素 | Joe Angeles
在保證光照穩定的前提下，其中一個研究團隊設計了多種實驗方法培養紫細菌，結果發現，紅微菌屬的兩種紫細菌在光養條件下能夠產生聚羟基脂肪酸酯（PHA），經過提純後便可成為生物基塑料的原料。實驗還發現，在少量電力激發和氮氣的供養下，這兩種紫細菌生產的 PHA 會更多。
另一個研究團隊則采取了截然不同的實驗思路：基因工程。研究人員以一種沼澤紅假單胞菌 TIE-1 為受體，将與光合作用相關的酶—— RuBisCO 的基因插入到細菌中。結果發現，TIE-1 細菌的活動發生了顯著變化。根據過往文獻，TIE-1 細菌并不生產聚合物來儲存碳源，然而經過基因編輯後，研究團隊從細菌體内提取出大量 PHA，成功将這種細菌改造成生物基塑料的原料生產廠。
這樣的 " 微生物加工廠 " 不僅可以通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，還能生產可完全生物降解的塑料原料，為塑料生產的綠色轉型帶來希望。
空氣污染會加劇雷暴天氣出現
雷公上班的時間怎麼變長了？發表在《大氣研究》（Atmospheric Research）上的一篇研究發現，空氣污染正在加劇夏季雷暴。
空氣污染會排放大量顆粒污染物，它們随上升氣流升至雲中，然而，由于顆粒自身的沉降作用，大氣中的對流會進一步分離顆粒物，同時實現電荷的分離，進而導致出現更多閃電。
在不穩定的大氣環境中，污染加重可能加劇閃電的出現｜Pixabay
這項研究主要針對美國華盛頓特區和堪薩斯城地區的雷暴數據進行了分析，其中包括了數十萬次雷暴事件。通過分析雷暴事件的發生時間、氣象條件等，研究人員不僅總結了雷暴出現的規律，同時也探究了雷暴發生與大氣顆粒物之間的聯系。
結果發現，這兩個地區在下午至傍晚的時段更容易出現雷暴，且周四往往是雷暴發生的高峰時間，研究推測高峰時段可能與當地空氣質量變化有關。
此外，大氣顆粒物作為助推雷暴發生的一大因素，相較于顆粒的大小，其濃度高低對雷暴的嚴重程度影響更大。當顆粒物濃度較低時，大氣環境不太穩定，污染加重容易加劇雷暴的發生；而當顆粒物濃度過高，超過了一定阈值後，大氣穩定度反而可能增加，雷暴出現的次數反而可能受到抑制。
天氣太熱，樹木自斷手臂？
你有沒有注意過，夏天的時候，有些看起來好端端的樹會突然掉落樹枝。這些樹枝并不是被台風刮斷的，而是樹 " 自斷手臂 "。
樹枝斷落的現象仍然是一個謎。科學界對此有不同的解釋。
因為樹枝斷落大多發生在夏天，有些學者認為這可能是與高溫天氣有關。春天，春雨綿綿，潮溼的空氣和适宜的溫度滋養着樹木，讓它們茁壯生長；可到了夏天，氣溫飙升，炎熱的天氣加速了樹木水分的蒸發，為了保證自身水分充足，樹木則可能自行 " 修剪 " 掉部分樹枝，減少水分的逸失。
極端高溫或許成了樹枝生存的最後一根稻草｜Pixabay
另一種解釋則認為，在冬季時，樹木飽受低溫的折磨，内部變得脆弱、不健康。來年新枝萌發、長大，新生的壓力讓樹木不堪重負，只能斷掉樹枝。
根據記錄，以往樹枝無端掉落常常發生在澳大利亞、南非和美國西南部地區等氣候炎熱的地方。但是，自 20 世紀 70 年代以來，這一範圍已經擴大到了美國北部和英國等地區。
2023 年，研究人員曾針對葡萄牙四座城市中樹枝突然掉落的情況進行了研究，認為樹枝掉落不僅僅與樹枝生長狀态有關，環境條件也會有所影響，而氣候變化便可能是加劇這一現象的主因之一。
綜合來看，樹木本身可能就存在健康問題，而極端高溫更是火上澆油。站在樹下的人，除了小心被雷劈以外，還需要留意樹枝掉落了……
參考文獻
[ 1 ] https://x.com/colecallinan/status/1826683972207661499
[ 2 ] https://www.reflectorbital.com
[ 3 ] https://36kr.com/p/2918189124852354
[ 4 ] https://www.eurekalert.org/news-releases/1054689
[ 5 ] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202309605
[ 6 ] https://artsci.washu.edu/ampersand/turning-bacteria-bioplastic-factories
[ 7 ] https://enviromicro-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1751-7915.14552
[ 8 ] https://phys.org/news/2024-08-year-air-pollution-thunderstorm-danger.html
[ 9 ] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169809524001844?via=ihub#s0030
[ 10 ] https://phys.org/news/2024-08-fall-trees-scientists.html
作者：小小澤
