第2章 太陽為我們工作(1 / 3)

“能源之母”——太陽

自古以來,人們就把太陽看作是光明和溫暖的源泉,用最美好的語言、最深情的歌聲讚美她,歌唱她。太陽給了地球以生機,給了人類以生命,也給了人類維持生命的各種能源。可以說,沒有太陽便沒有今天世界的一切。

太陽是一個熊熊燃燒著的巨大的氣體球,其表麵溫度接近6000℃,而內部溫度高達2千萬℃。她一刻不停地向宇宙空間發送著大量的能量。據科學家們計算,太陽每秒鍾照射到地球上的能量相當於500萬噸煤燃燒時放出的全部熱量。由於地球距太陽很遠,再加上地球表麵大氣層的反射和吸收,真正落到地球上的能量僅是太陽輻射總能量的22億分之一。也就是說,太陽每秒鍾發出的能量約為11億億噸煤當量。而且,太陽已經燃燒了40多億年以上,科學家們預計,她還能燃燒幾十億年,這是一個多麼巨大的能源寶庫啊!

那麼,為什麼太陽能夠幾十億年經久不衰地燃燒,向周圍發出巨大的光和熱呢?科學家們經過對太陽光譜的分析,知道了太陽上主要元素是氫,約占71%,其次是氦,約占27%,還有2%的其它元素。太陽內部每時每刻都在進行著猛烈的核聚變反應,像威力無窮的氫彈一樣,4個氫原子核在高溫作用下聚合成一個氦原子核,同時釋放出大量的光和熱。這種熱核聚變反應要比煤的燃燒放出的能量高100萬倍。太陽內部有足夠的氫,太陽的體積又特別巨大,是地球體積的130萬倍,所以才有著我們人類取之不盡、用之不竭的豐富能量。

太陽能既是“一次能源”,又是“可再生能源”。實際上,煤炭、石油這些礦物燃料,從根本上說是遠古以來貯存下的太陽能。風能、海洋能、生物能等也都直接或間接地來自太陽。而且,太陽能是一種不會汙染環境的“清潔能源”,既不需要運輸,又安全方便,成本低廉,是理想的自然能源。

回顧曆史,人類對太陽能的利用早就有了可喜的先例。我國早在2000多年前的戰國時期,就懂得用金屬做成的凹麵鏡向太陽聚焦取火。古希臘著名物理學家阿基米德,也曾用鏡子聚光,燒毀敵人戰船。1837年,美國天文學家赫胥在去非洲好望角的探險途中,用一個雙層玻璃套著的黑箱靠吸收陽光燒飯,箱內溫度竟達100多度,開創了使用太陽爐的先河。然而,人們對太陽能的深刻認識和開發利用,隻是最近二三十年才真正開始。由於采集太陽能存在著許多技術問題,不像鑽取石油、采煤那樣立見成效,因此太陽能技術一直發展不快。近些年來,由於世界麵臨能源緊缺、需求量大的難以解決的矛盾,加之環境汙染的日益嚴重,人們才把目光更多地轉向了太陽能的開發和利用。

1954年,美國製造出了世界第一塊矽太陽能電池,開創了現代人類利用太陽能的新紀元。

1980年,歐洲9國合作在意大利西西裏島建成了世界首座並網運行的塔式太陽能發電站,並於1981年正式投入運行。

70年代末和80年代初,以色列人在死海附近的沙漠中,率先建起了令世界矚目的新穎的太陽池電站,用平靜如練的水池發電,提供了開發利用太陽能的新途徑。

隨著科學技術的不斷發展,現在,太陽能的利用已經擴展到人們生活的各個領域:從不用燃料的太陽能飛機到人造衛星、宇宙飛船上的太陽能電池;從太陽能自行車、太陽能汽車、太陽能遊艇到舒適清潔的“太陽房”、“太陽村”、“日光城”;從各種輕便的太陽能熱水器、聚光灶到不產生汙染的太陽能電站、太陽能海水蒸餾器……人們正在建造著一個琳琅滿目的太陽能世界。

當前,已有70多個國家在研究太陽能的集聚、使用和儲存問題。一些國家建立了龐大的開發、利用太陽能的機構。跨世紀的太空電站將使“太陽神”阿波羅乘坐由4匹駿馬拉著的戰車奔馳在太空的古希臘神話成為現實。可以滿懷信心地說,未來的時代,將是太陽能大顯身手的時代。

向陽門戶早迎春

我國人民早就懂得利用太陽能,除了知道太陽對農作物生長有極大作用外,在日常生活的許多方麵,也在盡力利用太陽能。

我國的民居,早就有座北朝南的取向,這就是因為朝南,可以更多地得到太陽光的照射。“向陽門戶早迎春”,這句古話,說的就是這個道理。

最直接利用太陽能的途徑是更多地索取它的熱量。人們從生活的實踐中體會到,穿黑色的衣服比穿白色的衣服保暖,於是出現了最簡單的太陽能蓄熱體。

這種蓄熱體就是一個帶玻璃蓋的雙層大木箱。木箱內表麵塗成黑色,以便吸收更多的太陽熱。再在木箱隔層中鋪上絕熱材料。將這種木箱放在太陽光下,可在箱內產生一二百攝氏度的高溫。可用來熱水、加熱各種物品。如在裏麵通上水管,就可以得到源源不斷的熱水,用來洗浴或加溫溫室,還可以用來作幹燥室和消毒器的高溫源。

隨著塑料工業的發展,出現了透光塑料薄膜。這種塑料薄膜透明度好,可以吸收更多的太陽光;同時,它又具有隔熱保溫性能,可以儲存太陽熱。現在我國農村已經廣泛應用塑料薄膜來製作溫室,或塑料大棚。在這種小空間內,可以形成四季如春的小氣候,使蔬菜在嚴冬生長、水果提前結實。在我國北方地區,由於有了溫室,人們可以四季吃到新鮮蔬菜和水果。

在沙漠大海等缺乏淡水的地區,可以利用太陽能蓄熱器作蒸餾室。把含有礦物鹽類的水或海水蒸發,再變成淡水供人們使用。有的大型太陽能蒸餾器每天可以生產80噸淡水,為那裏解決飲水問題。

用太陽能來作空調器也很有意思。這種空調器包括有平板式集熱器和管道。當天冷時,可以用熱水加溫;當天熱時,可以使水蒸發,吸收熱量而降溫。利用太陽能吸收式製冷機,還可以製冰哩。一台采光麵積144平方米的製冷機,在一天時間裏,天晴時可用24攝氏度的水生產18千克冰。想不到吧,冷冷的冰竟可用熱熱的太陽光來製造。

敘拉古城的奇跡

公元前三世紀,羅馬人發動了一次侵略希臘的戰爭。有一次,一艘名叫“馬采爾”號的戰船,載著羅馬士兵,駛過地中海,向著希臘的敘拉古城開來。

形勢十分危急,當時的敘拉古毫無設防,沒有足以回擊戰船的武器。怎麼辦?有幸的是,著名的科學家阿基米德正好住在這裏,他急中生智,想出了一個摧毀敵船的辦法。那一天,天氣晴朗,太陽當空照耀。阿基米德動員全城的婦女,每人拿著一麵鏡子,大家都齊心合力,用鏡子把太陽光都反射集中到“馬采爾”號戰船上。這艘戰船是用木頭造的,張有布帆。在聚集的太陽光照射下,船身和帆布起火了,大火把船燒毀了,把羅馬士兵燒死了,敘拉古城得救了。

敘拉古城發生的奇跡是怎樣得到的?是利用了太陽能。從這個故事中我們可以看到,人類自古就知道用鏡子來反射太陽光。