Солнечные лучи. Плотность солнечных лучей

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Солнечная энергия >>>

    

 

Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии


Раздел: Энергетика

 

Солнечные лучи

  

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

 

Незначительное содержание кислорода на Солнце приводит к тому, что процесс горения в его обычном понимании невозможен. Та колоссальная энергия, которая накапливается на Солнце, вырабатывается от взаимодействия химических элементов. Водород взаимодействует с гелием с последующим выделением энергии синтеза.

В процессе образования энергии Солнце теряет в своей массе 43 кг в секунду. Если бы Солнце светило непрерывно в течение 10 млрд. лет, то за это время оно потеряло бы в массе всего 0,07%. Пока имеется водород, такая картина может продолжаться, согласно подсчетам, непрерывно в течение 10 млрд. лет.

 

Солнечные лучи, которые достигают поверхности Земли, подразделяют на два вида: прямые и рассеянные.

Прямые солнечные лучи — это, как видно из наз ния, лучи, которые непосредственно с поверхности Солнца достигают поверхности Земли. Мощность пря мого солнечного излучения зависит от чистоты (ясности) атмосферы, высоты Солнца над линией горизонта (зависит от географической широты и времени дня), а также от положения поверхности по отношению к Солнцу.

Рассеянные солнечные лучи поступают из верхних слоев атмосферы и зависят от того, каким образом прямые солнечные лучи отражаются от Земли и окру жающей среды. Благодаря повторяющемуся процессу отражения между покрытой снегом поверхностью Зем ли и нижней стороной облаков мощность рассеянного солнечного излучения может достигать больших значений.

Солнечные лучи несут с собой неиссякаемый поток энергии. Они постоянно доставляют на Землю большее количество энергии, чем нам сегодня необходимо

Плотность солнечных лучей в космосе равняется примерно 1,4 кВт/м2. Из них около 30% отражается назад в космос, так и не достигнув Земли. На поверхности Земли плотность солнечных лучей составляет 1 кВт/м2. Солнечная энергия, достигшая поверхности Земли, несет с собой тепло, испаряет воду, образует ветер и движение воды в морях, дает жизнь растениям.

Та солнечная энергия, которая непосредственно не поглощается на Земле, отражается в космос. Земля находится в постоянном тепловом балансе с окружающей ее средой. Если бы этого не происходило, то Земля нагревалась бы все сильнее и в результате всякая жизнь на ней оказалась бы невозможной. На схеме показано ежегодное излучение солнечной энергии. Как видно, наиболее жаркие места Северного полушария расположены в юго-западной части США, Сахаре и вокруг Персидского залива. В этих местах годовое излучение солнечной энергии составляет 800 относительных единиц. На Швецию и Северную Европу приходится годовое излучение, равное 400 относительных единиц, т. е. половина того, что приходится на наиболее жаркие места на Земле. Существует определенная разница в количестве солнечной радиации между северным и южным районами Швеции. Можно отметить, что для района Лулео (Северная Швеция) в декабре и январе степень солнечного излучения падает до нуля.

Запасы энергии велики, если не сказать, неограни- чены. Проблема заключается в том, что мы получаем наибольшее количество солнечной энергии летом, т. е. в то время, когда меньше всего в ней нуждаемся. Зимой же, когда нам требуется большое количество энергии, Солнце светит только короткое время днем, да и то под низким углом.

Ситуация такова: летом — большое количество энергии— малые потребности. Зимой — незначительное количество энергии, но, напротив, огромные потребности. Ответ прост: надо накапливать энергию летом и использовать ее зимой. Как это сделать? Проведеныбольшие исследования с тем, чтобы найти верный путь. Предложены два вида накопления. Во-первых, накопление тепла с помощью, например, солнечных панелей. В этом случае мы хотим сохранить тепло в течение нескольких дней, возможно, недель. Во-вторых, накопление энергии, когда нам необходимо перетранспортировать запасы ее из одного времени года в другое, — это общенациональная проблема.

Несколько упрощая, можно сказать, что перенос запаса энергии из одного времени в другое — это проблема накопления энергии.

На диаграмме () показаны наши потребности в энергии, а на схеме (стр. 38) — количество поступающей к нам солнечной энергии. Если бы удалось на 100% использовать солнечную энергию по нашим потребностям в летнюю половину года, то и тогда, несмотря ни на что, мы могли бы истратить лишь незначительную часть падающего на Землю солнечного излучения (полностью затушеванная площадь на диаграмме, см. стр. 39).

В зимнюю половину года наши потребности в энергии велики, их можно лишь частично покрыть за счет энергии Солнца.

Для Швеции было бы хорошо компенсировать то незначительное количество энергии, которое мы используем в летнюю половину года энергией, полученной непосредственно от Солнца или энергией ветра. Это бы позволило экономить много гидроресурсов и нефти, используемых для получения энергии в летнее время. И было бы еще лучше, если мы получим возможность складировать часть того количества энергии, которое получаем в течение летнего полугодия.

В различное время года Солнце находится на разном расстоянии от Земли. Летом в 12 ч дня Солнце находится в наивысшей точке. Зимой же Солнце едва поднимается над линией горизонта.

Мысль отапливать жилые помещения при помощи Солнца не нова. Одно из старейших, сохранившихся до сих пор сооружений, которое наглядно демонстрирует, как люди практически использовали энергию Солнца, находится в штате Аризона (США). Монтезума Кастл до сих пор является единственным, возможно, одним, из лучших теплорегулирующих строений. Оно размещено внутри обширной нависающей скалы из белого камня у южной стены. В летние жаркие месяцы передняя сторона здания заслонена полностью нависающей скалой. Стены не нагреваются падающими прямыми солнечными лучами, и в комнатах на всех семи панелях дома прохладно. Зимой же, когда Солнце стоит низко, передняя стена здания Полностью принимает прямые падающие лучи и их энергию. Передняя сторона здания нагревается, пока светит Солнце, и после его захода тепло еще долго продолжает сохраняться.

Исследованиями установлено, что Монтезума Кастл начал строиться в VII в и по неизвестным причинам здание было оставлено людьми в 1300-е годы. Там вновь появились люди только в 1600-е годы, когда первые испанцы из Мексики достигли берегов Аризоны и Калифорнии.

В 1901—1904 гг. начала действовать солнечная электростанция. По внутренней стороне рефлектора располагалось 1000 зеркал. Они отражали и концентрировали солнечную энергию на котел (кипятильник). Рефлектор автоматически повторял движение Солнца по небу. Эта станция использовалась для накачивания во ды к искусственно орошаемому району.

 Уже в конце XIX в. был проведен эксперимент с машиной, работающей на солнечной энергии. Швед с кий изобретатель Эринсон представил модель солнечной машины, которая, однако, не нашла практического применения. Но она послужила прообразом для соз дания других машин такого же рода.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Солнечная энергия и альтернативные источники энергии

 

Смотрите также:

 

Солнечная энергетика. Характеристика солнечной радиации....

Угол падения солнечных лучей в на рассматриваемую плоскость в заданный момент времени может быть вычислен с помощью следующего соотношения
Здесь также наблюдается высокая плотность солнечной радиации, достигающая 0,8 - 0,95 кВт/м2...

 

КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. Концентраторы...

Отражатель — зеркальная поверхность, отражающая солнечные лучи на поглощающую поверхность коллектора солнечной энергии с целью увеличения плотности потока солнечного излучения.

 

...медицина. ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ СОЛНЕЧНЫХ ЛУЧЕЙ

Влияние на организм солнечных лучей. Основную массу солнечного света составляют лучи с очень малыми длинами волн, которые измеряются в нанометрах (нм), 1 нм равен 0,001 мкм.

 

Надо ли бояться солнечных лучей. Безработный иммунитет

Надо ли бояться солнечных лучей. Все знают, что рахит - болезнь трущоб и подвалов.
столь по-разному оценивают живительные лучи солнца и не давали своим детям ни.

 

ВОЗДУШНЫЕ И СОЛНЕЧНЫЕ ВАННЫ процедуры...

Солнечные ванны. Состав солнечных лучей и действие их на организм человека неоднородны.
Инфракрасные лучи, проникая в ткани организма и обладая тепловым эффектом, повышают температуру облучаемого участка кожи.