Почему Солнце – главнейший источник энергии
Сегодня вопрос использования альтернативных источников топлива как никогда является актуальным. И этому есть несколько причин:
p, blockquote 1,0,0,0,0 —>
- Запасы нефти на нашей планете не бесконечны;
- Количество веществ, загрязняющих нашу атмосферу при использовании бензина и прочих видов топлива, изготавливаемого из нефтяных продуктов, превышает любые нормы;
- Альтернативные виды энергии имеют более низкую стоимость и бесконечный ресурс.
Именно поэтому люди сегодня так широко рассматривают вопрос перехода на электромобили, а крупнейшие мировые концерны занимаются их разработками. Кроме того, очень многие люди задумываются и об использовании солнечной энергии, оборудуя собственные дома соответствующими системами батарей.
p, blockquote 2,0,1,0,0 —>
p, blockquote 3,0,0,0,0 —>
И сегодня мы хотели поговорить о том, почему Солнце – это главнейший источник энергии на Земле.
p, blockquote 4,1,0,0,0 —>
Солнце – главный источник энергии на планете
Мы не зря упомянули о том, что сегодня человечество заинтересовано в том, чтобы использование электрической энергии стало максимально обширным.
p, blockquote 5,0,0,0,0 —>
И, казалось бы, какую роль в данной ситуации выполняет Солнце, ведь энергия берется отнюдь не от него.Разумеется, существует такое приспособление, как солнечная батарея, однако в промышленных масштабах добывать энергию таким путем достаточно проблематично.
p, blockquote 6,0,0,1,0 —>
Вспомним о том, что сегодня в энергетике широко используется получение энергии путем использования водных ресурсов нашей планеты, а также даже таких сил или явлений, как ветер. Именно так, например, в Голландии с недавнего времени все поезда перешли на энергию, получаемую путем использования ветряных электростанций. Такие ресурсы, в отличие от нефти и угля, считаются неисчерпаемыми, а значит – универсальными. Кроме того, получение такой энергии никак не влияет на ухудшение экологии в мире.
p, blockquote 7,0,0,0,0 —>
А теперь необходимо вспомнить о том, что Солнце – это центр нашей вселенной, это небесное тело, вокруг которого вращается не только Земля, но и любой другой объект, любое космическое тело. Солнце не только освещает нашу планету и обогревает её, но и создает условия, заставляющие двигаться все в таких слоях, как атмосфера или гидросфера. Соответственно, все движения водных ресурсов, а также такие явления, как ветер, зависят непосредственно от нашего естественного светила.
p, blockquote 8,0,0,0,0 —> p, blockquote 9,0,0,0,1 —>
Именно так и можно объяснить, почему Солнце – главнейший источник энергии. Даже если забыть о том, что без Солнца мы бы замерзли, и жизнь планете была бы невозможна, важно понимать, что без Солнца у нас попросту не хватило бы ресурсов и энергетических запасов в недрах Земли для дальнейшего существования.
Источник
Почему Солнце — это основной источник энергии на Земле?
Солнце называют основным источником энергии на Земле. Но почему? Ведь есть же и ископаемые ресурсы, и энергия ветра, и гидроэнергетика. Неужели и без Солнца мы не смогли бы согреть наши дома с помощью этих источников энергии?
Дело в том, что энергия не возникает из ничего, она просто переходит из одной формы в другую. Так, когда ветер крутит лопатки ветровой турбины, происходит преобразование ветряной энергии в электрическую. Когда же подключенный к розетке вентилятор создает прохладу в комнате, он наоборот, преобразует электрическую энергию в ветер. Однако в конце концов основным источником почти всей энергии на Земле является Солнце. То есть на Земле происходит круговорот энергии, но изначально на нашу планету энергия приходит от Солнца.
Именно солнечный свет разогревает атмосферу, в результате чего в ней возникают циркуляции воздуха. Так энергия звезды преобразуется в ветряную энергию. Также без солнечной энергии невозможен круговорот воды в природе, ведь именно под воздействием тепла нашей звезды вода испаряется с поверхности океанов. И именно благодаря круговороту воды на Земле регулярно происходят дожди, которые и наполняют наши реки водой и тем самым помогают добывать энергию гидроэлектростанциям. Все большей популярностью пользуются солнечные батареи, которые преобразовывают солнечное излучение в электрический ток.
Когда Солнце освещает растения, внутри них начинает происходить фотосинтез – образование органики. Таким образом энергия звезды переходит в химическую энергию растений, помогая им расти. Сами растения являются пищей, то есть источником энергии для травоядных животных, которыми в свою очередь питаются хищники, в том числе и человек. Другими словам, все пищевые цепочки на Земле начинаются с растений и водорослей, которые в свою очередь растут за счет солнечного света.
Все углеводородные ресурсы (нефть, газ, уголь) – это органика, образовавшаяся за сотни миллионов лет из-за умерших растений. Химическая энергия этого топлива была когда-то получена из солнечной энергии.
Лишь про ядерную и геотермальную энергию можно сказать, что она получена не из солнечного света, однако доля этих источников тепла ничтожно мала.
Для иллюстрации важности Солнца достаточно посмотреть на удаленные от него планеты и спутники. На Уране и Нептуне температура держится в районе –200° С, а на Плутоне не поднимается выше –220° С! Если бы не солнечный свет, на Земле было бы ещё холоднее.
Список использованных источников
Источник
«Солнце – это единственный основной источник энергии и жизни на Земле»: Интервью ко Всемирному дню Солнца
Ежегодно в начале мая отмечается Международный день Солнца. Решение о создании этого праздника было принято в 1994 году Европейским отделением Международного общества солнечной энергии (МОСЭ) с целью привлечения внимания общества к возможностям использования возобновляемых источников энергии. На Энергетическом факультете Политехнического института Южно-Уральского государственного университета изучают всю технологическую цепочку энергетической индустрии: производство, передачу, распределение, регулирование и потребление электрической и тепловой энергии. Особое внимание на факультете уделяется развитию новейших электротехнологий, которые включают в себя водородную энергетику, лазерные технологии, электросварочное производство, электрометаллургию, электролизное производство. В этом году кафедра Теоретических основ электротехники готовит первый выпуск бакалавров по этому профилю подготовки. На факультете утверждена и реализуется стратегия развития «Распределенная цифровая энергетика и интеллектуальный электропривод». В этой стратегии есть доля всех видов альтернативной энергетики, включая энергию солнца. Декан факультета Сергей Ганджа рассказал о потенциале солнечной энергии и ее дальнейшем развитии.
– Солнце – наша ближайшая звезда, что она дает нашей планете?
– Энергия Солнца стоит за всеми известными формами движения материи: механической, физической, химической, биологической и социальной. Солнце – единственный ближайший к нам источник, который наполняет энергией все формы живой и неживой природы. Так, на появление энергии ветра, волн, гидроэнергией рек, энергией углеводородов, включая биогаз на начальной стадии формирования, влияет Солнце. Энергия ветра обусловлена неравномерностью прогрева земной поверхности, энергия углеводородов рождается под влиянием фотосинтеза, гидроэнергия рек образуется от испарения воды и последующего выпадения осадков. Только несколько видов альтернативных источников не имеют солнечную природу. Это энергия приливов и отливов, обусловленная гравитационным притяжением Луны, ядерная энергия, запасенная вселенной много миллиардов лет назад и геотермальная энергия Земли, образованная при ее формировании. Эти виды энергии составляют незначительную долю в энергетическом балансе планеты. Можно сказать, что Солнце – это единственный основной источник энергии и жизни на Земле.
– Как добывается и используется солнечная энергия?
– Источником энергии в самом Солнце является термоядерный синтез, при котором атомы водорода, соединяясь друг с другом, образуют гелий, второй элемент таблицы Менделеева. При этом выделяется гигантское количество энергии, которая распространяется в виде радиации и доходит до Земли. Здесь и происходит ее преобразование в другие виды энергии. Солнечную энергию мы можем превратить, например, в электрическую, используя эффект фотосинтеза. Солнце в масштабах существования человеческой цивилизации является неисчерпаемым источником энергии. Альтернативная энергетика как раз и использует преобразованную солнечную энергию. Главное преимущество ее в том, что в основном – это экологически чистые источники энергии. Традиционная энергетика исторически сопровождалась выбросами вредных веществ, превышением нормы углекислого газа в атмосфере, что приводило к парниковому эффекту и глобальному потеплению. Солнечная радиация напрямую превращается в электричество, ветровые установки тоже не несут выбросов. Но у альтернативных источников есть один существенный недостаток. Это – нестабильность генерации энергии, которая зависит от природных условий. Промышленность и крупные мегаполисы не могут полностью полагаться на такой ненадежный источник. Альтернативная энергетика получит мощный импульс развития, если решит проблему по накоплению энергии, причем объемы накопления должны быть гигантские, соизмеримые с существующими запасами углеводородного топлива. Создание такой технологии накопления электричества названо McKinsey Global Institute одной из 12 прорывных технологий, которые существенным образом изменят глобальную экономику. На Энергетическом факультете ведутся такие работы на базе водородной энергетики.
– Изучают ли на Энергетическом факультете возобновляемые источники энергии и, в том числе солнечную энергию?
– Структура Энергетического факультета построена таким образом, что все, что есть в энергетике – представлено на том или ином образовательном уровне: бакалавриате, магистратуре или аспирантуре. У нас хорошо развито изучение традиционной энергии: это электрические станции, сети, системы электроснабжения. Имеется направление магистратуры, на котором мы готовим специалистов по альтернативной энергетике. Также у нас имеются серьезные научные заделы в этом направлении, в том числе выполненные совместно с американскими учеными. В основном мы работаем в ветроэнергетике, солнечной, биогазовой и водородной энергетике.
– Какое будущее ждет солнечную энергетику?
– Энергетика идет по пути комплексного развития. Ориентироваться на один вид энергии нельзя. Энергетика может быть стабильной и надежной тогда, когда она использует различные источники энергии. Абсолютно неразумно, имея такую развитую, рентабельную углеводородную инфраструктуру, разрушать ее или неэффективно использовать. По мере истощения углеводородов она будет свою роль потихоньку терять, но произойдет это, по оценке Министра энергетики РФ Александра Новака, не ранее чем через 100 лет. Одновременно с этим традиционные источники энергии будут вытесняться альтернативными источниками энергии и атомной энергетикой. Солнечную энергетику ждет светлое будущее, но для этого надо решить еще очень много научных и инженерных задач. Энергетический факультет в этом направлении ведет активную деятельность.
Источник
Солнце и солнечная энергия
Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце – это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).
С момента появления на земле человек начал использовать энергию солнца. По археологическим данным известно, что для жилья предпочтение отдавали тихим, закрытым от холодных ветров и открытых солнечным лучам местам.
Пожалуй, первой известной гелиосистемой можно считать статую Аменхотепа III, относящуюся к XV веку до н.э. Внутри статуи располагалась система воздушных и водяных камер, которые под солнечными лучами приводили в движение спрятанный музыкальный инструмент. В Древней Греции поклонялись Гелиосу. Имя этого бога сегодня легло в основу многих терминов, связанных с солнечной энергетикой.
Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей населения Земли становится сейчас все более насущной.
Общие сведения о Солнце
Солнце – центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2.
Характеристики Солнца
629 тыс. км
Строение Солнца
В центральной части Солнца находится источник его энергии, или, говоря образным языком, та “печка”, которая нагревает его и не даёт ему остыть. Эта область называется ядром (см. рис.1). В ядре, где температура достигает 15 МК, происходит выделение энергии. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца.
Сразу вокруг ядра начинается зона лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглощение и излучение веществом порций света – квантов. Кванту требуется очень много времени, чтобы просочиться через плотное солнечное вещество наружу. Так что если бы печка внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя.
На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрачность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучением, а конвекцией. Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым.
Фотосфера – это излучающая поверхность Солнца, которая имеет зернистую структуру, называемую грануляцией. Каждое такое зерно размером почти с Германию и представляет собой поднявшийся на поверхность поток горячего вещества. На фотосфере часто можно увидеть относительно небольшие темные области — солнечные пятна. Они на 1500˚С холоднее окружающей их фотосферы, температура которой достигает 5800˚С. Из-за разницы температур с фотосферой эти пятна и кажутся при наблюдении в телескоп совершенно черными. Над фотосферой расположен следующий, более разряженный слой, называемый хромосферой, то есть окрашенной сферой. Такое название хромосфера получила благодаря своему красному цвету. И, наконец, над ней находится очень горячая, но и чрезвычайно разреженная часть солнечной атмосферы — корона.
Солнце – источник энергии
Наше Солнце – это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Энергия Солнца является источником жизни на нашей планете. Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество.
Солнце испаряет воду с океанов, морей, с земной поверхности. Оно превращает эту влагу в водяные капли, образуя облака и туманы, а затем заставляет её снова падать на Землю в виде дождя, снега, росы или инея, создавая, таким образом, гигантский круговорот влаги в атмосфере.
Солнечная энергия является источником общей циркуляции атмосферы и циркуляции воды в океанах. Она как бы создаёт гигантскую систему водяного и воздушного отопления нашей планеты, перераспределяя тепло по земной поверхности.
Солнечный свет, попадая на растения, вызывает у него процесс фотосинтеза, определяет рост и развитие растений; попадая на почву, он превращается в тепло, нагревает её, формирует почвенный климат, давая тем самым жизненную силу находящимся в почве семенам растений, микроорганизмам и населяющим её живым существам, которые без этого тепла пребывали бы в состоянии анабиоза (спячки).
Солнце излучает огромное количество энергии — приблизительно 1,1×1020 кВт·ч в секунду. Киловатт·час — это количество энергии, необходимое для работы лампочки накаливания мощностью 100 ватт в течение 10 часов. Внешние слои атмосферы Земли перехватывают приблизительно одну миллионную часть энергии, излучаемой Солнцем, или приблизительно 1500 квадрильонов (1,5 x 1018) кВт·ч ежегодно. Однако только 47% всей энергии, или приблизительно 700 квадрильонов (7 x 1017) кВт·ч, достигает поверхности Земли. Остальные 30% солнечной энергии отражается обратно в космос, примерно 23% испаряют воду, 1% энергии приходится на волны и течения и 0,01% — на процесс образования фотосинтеза в природе.
Исследование солнечной энергии
Почему Солнце светит и не остывает уже миллиарды лет? Какое «топливо» дает ему энергию? Ответы на этот вопрос ученые искали веками, и только в начале XX века было найдено правильное решение. Теперь известно, что, как и другие звезды, светит благодаря протекающим в его недрах термоядерным реакциям.
Если ядра атомов лёгких элементов сольются в ядро атома более тяжелого элемента, то масса нового окажется меньше, чем суммарная масса тех, из которых оно образовалось. Остаток массы превращается в энергию, которую уносят частицы, освободившиеся в ходе реакции. Эта энергия почти полностью переходит в тепло. Такая реакция синтеза атомных ядер может происходить только при очень высоком давлении и температуре свыше 10 млн. градусов. Поэтому она и называется термоядерной.
Основное вещество, составляющее Солнце, — водород, на его долю приходится около 71% всей массы светила. Почти 27% принадлежит гелию, а остальные 2% — более тяжелым элементам, таким как углерод, азот, кислород и металлы. Главным «топливом» Солнца служит именно водород. Из четырех атомов водорода в результате цепочки превращений образуется один атом гелия. А из каждого грамма водорода, участвующего в реакции, выделяется 6×10 11 Дж энергии! На Земле такого количества энергии хватило бы для того, чтобы нагреть от температуры 0ºC до точки кипения 1000 м 3 воды.
Потенциал солнечной энергии
Солнце обеспечивает нас в 10 000 раз большим количеством бесплатной энергии, чем фактически используется во всем мире. Только на мировом коммерческом рынке покупается и продается чуть меньше 85 триллионов (8,5 x 10 13 ) кВт·ч энергии в год. Поскольку невозможно проследить за всем процессом в целом, нельзя с уверенностью сказать, сколько некоммерческой энергии потребляют люди (например, сколько древесины и удобрения собирается и сжигается, какое количество воды используется для производства механической или электрической энергии). Некоторые эксперты считают, что такая некоммерческая энергия составляет одну пятую часть всей используемой энергии. Но даже если это так, то общая энергия, потребляемая человечеством в течение года, составляет только приблизительно одну семитысячную часть солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли в тот же период.
В развитых странах, например, в США, потребление энергии составляет примерно 25 триллионов (2.5 x 10 13 ) кВт·ч в год, что соответствует более чем 260 кВт·ч на человека в день. Данный показатель является эквивалентом ежедневной работы более чем ста лампочек накаливания мощностью 100 Вт в течение целого дня. Среднестатистический гражданин США потребляет в 33 раза больше энергии, чем житель Индии, в 13 раз больше, чем китаец, в два с половиной раза больше, чем японец и вдвое больше, чем швед.
Источник