基本信息
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日本PHP研究所素养教育系列图书
诠释新知识 成长新起点
内容简介
作译者
PHP研究所为“松下电器”创始人、日本“经营之神”松下幸之助创立的智库研究机构,机构理念重视心灵与物质两重层面,与日本各领域的研究机构、知名大学合作,探索教育与知识传播的新方式。
小泽祥司
东京大学研究者,福岛饭馆村核辐射研究会特约顾问,研究领域为生物多样性保护、可再生能源、环境能源政策、地域社会可持续发展、环保中企业与社会的责任(CSR)等,著有《重新选择能源》、《生物能源经济》等。
目录
本书阅读方法 4
第1章 太阳能是什么
太阳的诞生 6
太阳能是怎样产生的? 8
太阳能无限大 10
地球上的能量流向 12
孕育生命的太阳能 14
充满奇迹的星球——地球 16
专栏 为什么夏天热、冬天冷 18
第2章 生活中的太阳能
本书阅读方法 4
太阳能的利用 20
太阳能发热 22
太阳能发电 24
屋顶上的发电站 住宅中的太阳光发电 26
巨大的能源!百万瓦级太阳能发电站 28
太阳能飞机·汽车 30
太阳能热发电 32
世界上的太阳热能发电站 34
书摘
太阳的诞生
从超新星爆炸到太阳系
人类生活的地球属于太阳系。太阳系中,包括地球在内共有8 颗行星,它们沿着椭圆形轨道围绕太阳运转。
大约46 亿年前, 银河系的一角发生了超新星爆炸。超新星爆炸指的是自身发光的恒星(太阳也是恒星之一)演化到晚期时发生的爆炸。爆炸发生后,周围漂浮的氢、氦等星际气体被吹散,后来这些气体又慢慢聚集,形成大的星云团。
星云团形成后,在引力作用下质量越聚越大,其中心就变成集聚了气体和能源的新恒星(太阳),而恒星周围的气体则慢慢形成了行星。
能源的聚集地太阳的构造
太阳是一个气体状的巨大恒星, 直径长约139万千米,其中氢约占74%、氦占25%, 除此之外还有氧、碳、铁等元素。太阳的质量约是地球的33 万倍,基本占了整个太阳系大部分的质量。受其巨大引力的影响,太阳的核心区(半径约为10 万千米)压力极大,温度高达1500 万℃。
核心层向外大约40万千米为辐射层, 辐射层以外为对流层。太阳表面叫作光球层, 日冕和日珥都由光球层发出。
太阳能是怎样产生的?
太阳能之源
若将物质细分,原子是一种使元素能保持其化学性质的最小单位。原子由原子核和核外电子构成。原子核由质子和中子构成的(氢元素的原子核只有一个质子,没有中子)。铀等拥有很多质子和中子的元素在吸收一个中子后会发生裂变,核能发电就是利用了裂变时发出的巨大能量。
另一方面,氢在超高压环境下,原子核之间会发生聚合, 经过几个阶段后变成氦,也会释放巨大能量。这种现象被称作核聚变。太阳的核心区因为引力作用呈现超高温、高压的状态, 所以4 个氢元素的原子核(质子)会聚变成1 个氦元素的原子核。这就是太阳能之源。
太阳能无限大
到达地球的太阳能
除了人类肉眼可以看到的太阳光(可见光)以外,太阳光里还包括紫外线、红外线、X 射线等。如果用表示电量的单位瓦(W※) 来表示能量,从太阳表面释放出的能量为惊人的3.8×1023千瓦,这股能量到达地球外的太空时只有其21.5 亿分之一, 也就是1.77×1014 千瓦。即使是这个数字,它也是目前地球上使用的全部能源的1.3 万倍。因此只要取其四十分之一就可以满足全世界一年的能源消耗量。
科学家认为太阳在60亿年后将会耗尽核心区的氢,之后太阳会变成一个巨大的红色星球,即红巨星。60 亿年对于人类来说无限遥远,所以在这期间,我们还可以充分利用太阳带给人类的能量。
地球上的能量流向
太阳能的恩惠
到达太空的太阳能(每平方米大约有1.4 千瓦※)中有30% 通过大气、尘埃、云层,以及地面上的雪、海面又反射回太空。剩下的70% 被包括大气和云层在内的地球吸收。在被吸收的太阳能中, 有51% 到达地表后提高了地面和海面温度,19% 提高了大气和云层的温度。被大海、陆地和大气吸收的太阳能则转换为温度较低的热(红外线) 反射回太空。