太陽每年將多少能量投射到地球上?

用戶67600538

太陽是一個巨型的熱等離子球體,其主要成分為大約73%的氫、大約25%的氦以及其他少量的重元素。它的質量非常龐大,大約是地球的33萬倍,佔整個太陽系總質量的99.86%。太陽的中心溫度高達1570萬度,壓力高達地球大氣壓的上千億倍。在這樣的極端高溫高壓下,太陽能夠通過質子-質子鏈反應把4個氫原子聚變成1個氦原子,同時虧損的0.7%質量轉化為能量(太陽的另外0.8的能量來自CNO循環核聚變)。

太陽大約包含8.9×10^56個氫原子。在太陽的中心,每秒進行9.2×10^37次質子-質子鏈反應,把3.7×10^38個氫原子聚變成氦原子。因此,太陽每秒虧損了大約426萬噸的氫原子,根據愛因斯坦的質能方程,可以計算出每秒釋放出3.846×10^26 J的能量。所以太陽每年向宇宙空間釋放出的能量為1.213×10^34 J。

在單位面積上,太陽輻射出的功率是一個常數,這被稱為太陽常數。地球與太陽相距一個天文單位(大約1.496億公里),在這個距離上,太陽常數大約為1368 W/m^2。地球的平均半徑約為6371 km,所以它的截面積為1.275×10^14 m^2。因此,地球每年從太陽那裡接收到的能量為:1368×1.275×10^14×3600×24×365 J=5.501×10^24 J,這是太陽全年輻射能量的二十億分之一。相比之下,人類目前每年所消耗的能量約為2×10^20 J,僅為太陽在一秒內釋放出能量的一百萬分之一。

此外,在地球大氣頂部的太陽光由大約10%的紫外光、40%的可見光和50%的紅外光組成(按能量的比例)。在太陽光穿過地球大氣層之後,反射了很多太陽光,並過濾掉了超過70%的太陽紫外線,特別是在短波段。最終到達地面的太陽能量為進入地球大氣層之前的一半。地球從太陽那裡接收到的能量,大部分都輻射出去了。


火星一號

老規矩,我來個普通老百姓能看懂的白痴級科普。 直接回答,太陽投射到地球的能量大約為1300瓦每平方米。經過大氣吸收以及反射等等。地表能過接收的面積大約為1000瓦每平方米。 地球接收的總量,大約為地球橫截面積乘以單位面積能量,也就1300瓦每小時x 1.275x10的14次方平方米。



要想得到1年的數據還要在乘以24小時x365天。最終數據為1.1169乘以10的19次方度電。大白話大約為110億億度電。

很可惜的是人類無法直接利用這麼多能量,不過目前人類所使用的一切化學能和機械能幾乎都來自於這些能量,(除了核電站)



而加入你是一個“綠巨人” 能100%接受太陽光。很遺憾,你如果只有1平米的橫截面,那麼1小時也就最多接受1度電(大約用這個單位概括能量,比焦耳容易理解)而如果你剛好是一臺48v500w的電動車。擁有1平米的太陽能轉換器,那麼你如果能過100%利用太陽光的能量。剛好支持你能在時速42公里的速度上運行一天運行12小時,可以跑大約500公里。可是實際太陽能電池板的轉換率大約只有10左右。實際上充電一天也就能跑個50多公里。

而我們假設能把地球表面所有的


地方都能鋪滿太陽能電池板。那麼1年的發電量大約也有10億億度。 而2016年全球總髮電量為25萬億度。 只是理論數值的。4000分之一。是地球接受太陽能的4萬分之一。


築夢文化

眾所周知,太陽是太陽系唯一的一顆恆星,其質量佔了整個太陽系的99.86%。太陽直徑大約是1.392×10^6千米,是地球的109倍。體積大約是地球的130萬倍,意思就是說130萬個地球才有一個太陽那麼大。其質量大約為2×10^30千克,是地球的33萬倍。




太陽大約能存在100億年,目前大多數人認為太陽年齡為45.7億年,也就是說太陽已經到了中年階段,這個階段的核聚變是在核心將氫聚變成氦,每秒中有超過400萬噸的物質在太陽的核心轉化成能量。太陽每時每刻都在發生著劇烈的活動,太陽表面和大氣中的活動現象有太陽黑子、耀斑、日冕、太陽風等,這些活動都會對地球造成或大或小的影響。

太陽每分鐘大約要散發2.273×10^28J的能量,太陽每秒輻射到太空的熱量相當於一億億噸煤炭完全燃燒產生熱量的總和,相當於一個具有5200萬億億馬力的發動機的功率。太陽表面每平方米麵積就相當於一個85000馬力的動力站。而地球上僅接收到這些能量的22億分之一,太陽每年送給地球的能量相當於100億億度電的能量。目前,人類對太陽能的使用率還相當的低。

太陽對地球的影響意義重大,主要表現在為地球提供了光源;維持地表溫度,是地球上水體運動、大氣運動、生物運動的動力;改變地球地表形態;形成了不同的緯度等。可以說地球上一切活動都離不開太陽,一切生物的生存都受到了太陽的影響。


分享到:


相關文章: