Солнечная радиация

Энергия, излучаемая Солнцем, носит название солнечной радиа­ции. Большая часть поступающей на Землю солнечной радиации превращается в тепло.

Практически солнечная радиация является единственным ис­точником энергии для Земли и атмосферы. По сравнению с солнеч­ной радиацией значение других источников энергии для Земли ни­чтожно мало. Например, благодаря тому, что температура Земли в среднем с глубиной возрастает (примерно на 1 °С на каждые 35 м), поверхность Земли получает некоторое количество тепла из внут­ренних частей. Подсчитано, что в среднем 1 см² земной поверхности получает из внутренних частей Земли около 220 Дж в год. Однако это значение в 5000 раз меньше количества тепла, получаемого от Солнца. Источником энергии для Земли в принципе являются так­же звезды и планеты, но от них Земля получает приблизительно в 30 млн. меньше тепла, чем от Солнца.

Количество энергии, поступающей на Землю от Солнца, огром­но. Так, мощность потока солнечной радиации, поступающей на площадь в 10 км², составляет в летний безоблачный день (с учетом ослабления атмосферой) 7—9 млн. кВт. Это больше, чем мощность Красноярской ГЭС. Лучистая энергия, поступающая на площадь 30 ∙ 30 км за год, достигает 3,8 ∙ 10¹⁵ кДж. Это больше количества энергии, выработанной в СССР в 1972 г (3,1∙10¹⁵ кДж). Из этого огромного количества энергии непосредственно используется чело­веком лишь ничтожно малая часть.

В последнее время все более настойчиво подчеркивается мысль о необходимости использования солнечной радиации в качестве основного источника энергии на Земле. Современные достижения химии дают основание допустить, что в не столь отдаленном буду­щем удастся разрешить проблему фотосинтеза вне растений. Если коэффициент использования солнечной энергии будет увеличен до 20 % (это примерно вдвое больше, чем максимальный КПД фотосинтеза в растениях), то, согласно оценкам, на площади 10 км2 при среднем значении потока солнечной радиации 7,1 ∙ 10¹² кДж/км² в год (такие значения характерны для юга Европы и Северной Африки) можно получить количество энергии (энергетический урожай), рав­ное 1,4∙ 10¹⁹кДж в год. В результате сжигания всех добытых на Земле в 1970 г. горючих ископаемых (уголь, нефть, газ) получено 2,3∙ 10¹⁷Дж. Таким образом, использование солнечной радиации позволило бы увеличить энергетические ресурсы Земли примерно в 60 раз.

Отметим, что проблема обеспечения человечества энергией в бу­дущем вызывает озабоченность уже сегодня: запасы горючих ископа­емых на Земле небезграничны. Если допустить, что темпы роста до­бычи топлива (приблизительно удвоение добычи за каждые 20 лет) сохранятся и в будущем, то, как показывают оценки, через 80— 140 лет будут исчерпаны все запасы горючих ископаемых. Темпы до­бычи нефти и газа, в частности, еще более высоки: она удваивается примерно каждые 10 лет. К тому же мировые запасы нефти и газа примерно в 5 раз меньше, чем угля. Если так будет продолжаться, то эти важнейшие для транспорта и химии источники сырья будут ис­черпаны еще при жизни нынешнего поколения молодых людей.

„Таким образом, — отмечает академик Н. Н. Семенов, — над че­ловечеством нависает настоящая катастрофа — энергетический го­лод. Мы — люди, живущие сейчас, — бездумно расходуем запасы ценнейшего сырья, которое понадобится будущим поколениям людей для обеспечения производства химических препаратов, орга­нических материалов, моющих средств и т. п. Поэтому нашей зада­чей... является решение вопроса об иных, новых, более эффектив­ных путях обеспечения человечества энергией". Такими новыми ис­точниками энергии могут служить термоядерные реакции и Солн­це. Однако получение атомной энергии ограничено залежами урана, а также возможностью перегрева земной поверхности и атмосферы в результате выделения тепла в термоядерных реакторах. В отноше­нии же использования солнечной радиации никаких ограничений не существует.

Date: 2015-12-10; view: 831; Нарушение авторских прав