Что является источником колоссальной энергии излучаемой солнцем

Источники солнечной энергии

Первые гипотезы. Геология подтверждает, что Солнце освещало и обогревало Землю сотни миллионов лет назад примерно также как сегодня. Значит, температура Солнца на протяжении чрезвычайно долгого времени остается относительно постоянной.

Между тем, при огромном расходе тепла, которое идет непрерывно от Солнца, оно непременно должно охлаждаться ежегодно на несколько градусов, как показывают вычисления. Но так как этого не происходит, то потеря тепла от испускания лучей, очевидно, постоянно восполняется из какого-то источника.

Источники солнечной энергии являются одним из наиболее важных вопросов в науке. В поисках его решения физики XIX в. испробовали все известные возможные источники энергии: падение метеоритов, химические реакции (горение, прежде всего), они все оказались недостаточными, неспособными возместить расход тепла в течение даже нескольких десятков миллионов лет.

Теория сжатия (контракционная теория). Охлаждение Солнца начинается с поверхности, значит, оно должно сжиматься; при сжатии образуется тепло, которое может являться источником солнечной энергии, т.е. возмещать потери. При определенных условиях температура сжимающегося газового шара может становиться выше, несмотря на потерю тепла. Данная теория доступна математической разработке. Применительно к Солнцу она дала результаты. Достаточно, чтобы ежегодно диаметр Солнца уменьшался лишь на 100 м, чтобы тепло, выделяющееся при таком сжатии, покрыло всю потерю энергии от лучеиспускания. Сжатие это составляет 1″ в 14000 лет, поэтому проверить верность контракционной теории прямыми наблюдениями в ближайшем будущем невозможно. Но расчеты говорят, что если когда-нибудь диаметр газового солнечного шара равнялся, например, диаметру орбиты самой далекой планеты и после этого сжался до своих сегодняшних размеров, то количество тепла, полученное в результате такого сжатия, может возместить расход тепла в течение максимум 25 млн. лет. На самом же деле возраст Солнца намного больше, он измеряется миллиардами лет.

Радиоактивность также оказалась недостаточным источником солнечной энергии. Здесь говорится о распаде атомов, превращении сложных элементов в простые (радия в свинец).

Превращение элементов. Исследования в области ядерной физики способствовали открытию превращений химических элементов. Определено, что ядра тяжелых химических элементов возникают из ядер более легких, т.е. более простых.

Процессы преобразования ядер – ядерные реакции, которые ведут не только к превращению ядер легких элементов в более тяжелые, но и к образованию изотопов основных элементов.

Например, если в ядро атома химического элемента ворвется нейтрон (элементарная частица, которая по массе равна протону, но не имеет электрического заряда), то образуется изотоп этого элемента, так как атомный вес его повышается на единицу (вес протона), а число электрических зарядов ядра не меняется; значит, химические свойства атома не меняются.

Поскольку нейтрон не имеет заряда, то он может относительно свободно входить в ядра атомов, так как электрическое поле ядра (положительное) на него не действует. Именно этим объясняется широкое распространение в природе изотопов.

Ядерный процесс будет протекать совсем по-другому, если в ядро атома влетит протон. У протона положительный заряд, и проникновению протона в ядро будет препятствовать электрическое поле атома. Для проникновения в ядро протону необходимо иметь большую кинетическую энергию, которой хватит для преодоления отталкивающих сил электрического поля.

Проникнув в ядро, протон осуществляет перестройку ядра с образованием большого количества энергии, называемой атомной или ядерной. В данном случае влетевший протон не просто увеличивает атомный вес ядра, но и передает ему дополнительный электрический заряд, что приводит к переменам в химических свойствах атома; образуется новый химический элемент.

При наличии большого количества ядер разных химических элементов, протонной бомбардировке и перестройке подвергаются ядра более легких элементов (бериллий, литий), в первую очередь, так как в сравнении с ядрами тяжелых элементов, их электрическое поле слабее. Превращение ядер легких элементов начинается уже при температуре 2-3 млн. градусов, т.е. именно при той температуре, которая имеется (по некоторым гипотезам) в недрах холодных, красных звезд.

При температуре в 20 млн. градусов энергия протонов так увеличивается, что они могут проникать в ядра более тяжелых элементов (азота, углерода, кислорода) и осуществлять перестройку с образованием атомной энергии.

Академик В.Г. Фесенков утверждает, что в настоящее время в недрах Солнца ядерные процессы протекают именно за счет протонов, а не нейтронов, так как солнце существует миллиарды лет и за такое долгое время свободные нейтроны, с легкостью входящие в ядра атомов, должны были практически все оказаться в составе ядер. Нейтроны в свободном виде в недрах Солнца должны остаться лишь в незначительном значении, протонов же на Солнце достаточно, так как они – суть ядра водорода, а Солнце по массе своей содержит 38% данного химического элемента.

Температура в глубинах Солнца около 20 млн. градусов, что и объясняет энергию протонов, которой достаточно для прорыва в ядра химических элементов.

При вхождении протона в ядро изменение ядра может происходить в трех направлениях, зависящих от степени прочности ядерных связей:

1) Протон останется в ядре; атомный вес ядра увеличится на единицу и ядро приобретет новый положительный заряд; возникает ядро другого химического элемента.

2) Протон будет находиться в ядре, но ядро излучит один позитрон, т.е. элементарную частицу с единичным положительным зарядом е+ и массой, которая равна массе электрона; образуется изотоп исходного химического элемента, так как атомный вес увеличится на единицу, а заряд не изменится.

3) Ядро может распасться в силу неустойчивости и породить ядра новых элементов, при этом одним из них будет ядро гелия.

Такие ядерные реакции с образованием атомной энергии происходят в недрах Солнца непрерывно. Согласно теории астрофизика Бете, на Солнце происходят ядерные процессы с участием углерода (С12), который играет роль своеобразного катализатора в этом случае.

Ядерные реакции проходят в следующем порядке:

1. Протон (Hj) врывается в ядро углерода, имеющего атомный вес 12, и возникает ядро нового, радиоактивного неустойчивого элемента, излучающее позитрон (е+) и превращающееся в ядро изотопа углерода, имеющее атомный вес 13.

2. Когда в ядро изотопа С13 проникает следующий протон (Hj), возникает ядро азота с атомным весом 14.

3. В процессе проникновения протона в ядро азота (N14) возникает ядро изотопа кислорода, которое неустойчиво и имеет атомный вес 15 (015), излучающее позитрон (е+) и переходящее в ядро изотопа азота с атомным весом 15.

4. Новый протон (Hj), который влетает в ядро N5, дает ядро кислорода О16, распадающееся при высоких температурах на ядро углерода (С12) и ядро гелия (Не4). В результате полного цикла Бете образуется гелий (Не) из водорода (Н), количество углерода при этом не меняется; иными словами, углерод является катализатором, хотя в данном случае сам участвует непосредственно в ядерных реакциях.

На Солнце постоянно происходит увеличение количества гелия и сокращение количества водорода. За счет данных ядерных превращений образуется огромное количество атомной (ядерной) энергии, которая излучается обильно Солнцем в мировое пространство.

В результате такого масштабного излучения масса Солнца уменьшается ежесекундно на 4.10° тонн, и все-таки масса Солнца так велика (2*10 27 тонн), что даже если оно и дальше будет так растрачивать свою энергию, оно будет светить ярко на протяжении 2*10 13 лет.

Итак, источником колоссальной солнечной энергии являются ядерные процессы, происходящие в недрах Солнца.

Источник

Источник солнечной энергии

Дата публикации: 28 августа 2018

Становились ли вы участником обсуждений альтернативной энергии? Практически каждый человек хоть что-то, но слышал об этом. И многим даже выпадало воочию наблюдать солнечные батареи или ветровые электростанции. Сейчас развитие данной сферы энергоснабжения очень важно для дальнейшего комфортного существования человечества.

Так как основную часть традиционных ресурсов, таких как полезные ископаемые, мы практически исчерпали, приходится искать более долговечные источники. Одним из таких нетрадиционных источников энергии является солнечная энергия. Этот ресурс один из наиболее распространенных и легкодоступных, поскольку солнечный свет в том или ином количестве есть в любом уголке нашей планеты. Поэтому разработки, связанные с аккумуляцией солнечной энергией, начались достаточно давно и активно проводятся и по сей день.

Как источник энергии солнечный свет отличная альтернатива традиционным ресурсам. И при грамотном использовании вполне может вытеснить все другие энергоресурсы в будущем.

Что является источником солнечной энергии?

Чтобы найти наиболее эффективные методы преобразования энергии Солнца, ученым нужно было понять, какое превращение является источником солнечной энергии. Для получения ответа на данный вопрос было проведено огромное количество опытов и исследований. Существуют разные гипотезы, призванные объяснить это явление. Но экспериментальным путем в процессе долгих исследований было доказано, что реакция, во время которой с помощью ядер углерода водород превращается в гелий, выступает тем самым основным источником солнечной энергии.

Солнце как источник энергии Солнечной системы

Мы уже знаем, что источником солнечной энергии являются водород и гелий, но ведь и сама солнечная энергия – это источник для определенных процессов. Все земные природные процессы осуществляются благодаря энергии, полученной от Солнца.

Без солнечных излучений был бы невозможным:

Круговорот воды в природе. Именно благодаря воздействию Солнца испаряется вода. Именно этот процесс запускает циркуляцию влаги на Земле. Повышение и понижение температуры влияет на образование облаков и выпадение осадков.
Фотосинтез. Процесс, благодаря которому поддерживается баланс углекислого газа и кислорода, образуются необходимые для развития и роста растений вещества также происходит с помощью солнечных лучей.
Циркуляция атмосферы. Солнце влияет на процессы перемещения воздушных масс и теплорегуляции.

Солнечная энергия – это основа существования жизни на Земле. Но на этом ее благотворное воздействие не заканчивается. Для человечества солнечная энергия может быть полезной как альтернативный источник энергии.

Гелиотермальная энергетика как вид автономного питания

В настоящее время активное развитие технологий сделало возможным преобразование энергии Солнца в другие применяющиеся человеком виды. Как возобновляемый источник энергии солнечная энергия получила широкое распространение и активно используется, как в промышленных масштабах, так и локально на небольших частных участках. И с каждым годом сфер, где применение гелиотермальной энергии является обыденным делом, становится все больше.

Сегодня солнечный свет как источник энергии используется:

В сельском хозяйстве для отопления и электроснабжения различных хозяйственных построек таких, как теплицы, ангары и прочие.
Для обеспечения электричества в медицинских центрах и зданий спортивного назначения.
Для снабжения электроэнергией населенных пунктов.
Для обеспечения более дешевого освещения на улицах городов.
Для поддержания налаженной работы всех коммуникационных систем в жилых домах.
Для ежедневных бытовых потребностей населения.

Исходя из этого, мы видим, что солнечная энергия в действительности может стать отличным источником питания практически в каждой сфере человеческой деятельности. Поэтому продолжение исследований в данной отрасли могут изменить привычное нынешнее существование в корни.

Активные и пассивные системы преобразования солнечной энергии

На сегодняшний день благодаря различным разработкам и методам солнечная энергия как альтернативный источник энергии может быть преобразована и аккумулирована разными способами. Сейчас существуют системы активного использования гелиоэнергии, и пассивные системы. В чем их суть?

Пассивные (подбор стройматериалов и проектировка помещений для максимального применения энергии солнечного света) по большей части направлены на использование прямой солнечной энергии. Пассивные системы – это здания, в которых проектирования происходило таким способом, чтобы как можно больше световой и тепловой энергии получать от Солнца.
Активные (фотоэлектрические системы, солнечные электростанции и коллекторы), в свою очередь, подразумевают действительно переработку полученной солнечной энергии в другие необходимые человеку виды.

Оба вида подобных систем применяются в тех или иных случаях в зависимости от потребностей, которые они должны удовлетворять. Будь то строительство экологически чистого солнечного дома или установка коллектора на участке – это в любом случае даст свой результат и будет выгодным вложением.

Солнечная электростанция как источник энергии

Что такое солнечная электростанция? Это специально организованное инженерное сооружение, благодаря которому происходят процессы преобразования солнечной радиации для дальнейшего получения электроэнергии. Конструкции подобных станций могут быть совершенно различными в зависимости от того, какой способ переработки будет применяться.

Разновидности солнечных электростанций:

СЭС, в основе сооружения которой находится башня.
Станция, сооружающаяся по тарельчатому типу.
Основанная на работе фотоэлектрических модулей.
Станции, работающие с применением параболоцилиндрических концентраторов.
С двигателем Стерлинга, взятым за основу работы.
Станции аэростатного типа.
Электростанции комбинированного типа.

Как мы видим, солнечная электростанция как источник энергии давно перестала быть частью утопических научно-фантастических романов и активно используется во всем мире для удовлетворения энергетических потребностей общества. В ее работе существуют как явные преимущества, так и недостатки. Но их правильный баланс дает возможность получать необходимый результат.

Плюсы и минусы солнечных электростанций

Солнечная энергия является возобновляемым источником энергии. При этом сама по себе она общедоступная и бесплатная.
Солнечные установки достаточно безопасны в использовании.
Подобные электростанции являются полностью автономными.
Они отличаются экономностью и быстрой окупаемостью. Основные затраты происходят только лишь на необходимое оборудование и в дальнейшем требуют минимальных вложений.
Еще одна отличительная черта – это стабильность в работе. На подобных станциях практически не бывает скачков напряжения.
Они не прихотливы в обслуживании и достаточно просты в использовании.
Также для оборудования СЭС характерный долгий эксплуатационный период.

Как источник энергии солнечной системы очень чувствительны к климату, погодным условиям и времени суток. Подобная электростанция не будет эффективно и продуктивно работать ночью или в пасмурный день.
Более низкая продуктивность в широтах с яркой сменой сезонов. Максимально эффективны в местности, где количество солнечных дней в году наиболее близко к 100%.
Очень высокая и малодоступная стоимость оборудования для солнечных установок.
Потребность в проведении периодических очисток от загрязнений панелей и поверхностей. Иначе меньшее количество радиации поглощается и падает продуктивность.
Значительное повышение температуры воздуха в пределах электростанции.
Потребность в использовании местности с огромной площадью.
Дальнейшие трудности в процессе утилизации составляющих станции, в особенности фотоэлементов, после окончания срока их эксплуатации.

Как и в любой производственной сфере, в переработке и преобразовании солнечной энергии есть свои сильные и слабые стороны. Очень важно, чтобы преимущества перекрывали недостатки, в таком случае работа будет оправдана.

Сейчас большинство разработок в данной отрасли направлены на оптимизацию и улучшение функционирования и использования уже существующих методов и на разработку новых, более безопасных и продуктивных.

Солнечная энергия – энергия будущего

Чем дальше шагает в своем техническом развитии наше общество, тем больше источников энергии может потребоваться с каждым новым этапом. Но традиционных ресурсов становится все меньше, а цена на них растет. Поэтому люди начали активнее задумываться об альтернативных вариантах энергоснабжения. И тут пришли на помощь возобновляемые источники. Энергия ветра, воды или Солнца – это новый виток, позволяющий и дальше развиваться обществу, снабжая его необходимыми ресурсами.

Тонкопленочная технология отвоевывает позиции на рынке солнечной энергетики
Солнечная энергетика захватывает новые стихии
Ложка дегтя в бочке с солнечными батареями
Какая жизнь без света?

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник