地球上的能源主要來自於太陽的電磁熱輻射,而太陽常數為1353W/m^2,即1.35x10^3J/(s*m^2),地球的直徑大約是1.27萬千米,即12,700,000m,所以地球的截麵積大約是1.27x10^14m^2,又每天有86400秒,即8.64x10^4s,最終計算得到太陽每天提供給地球的能量大約是1.5x10^22焦耳(太陽每年提供給地球的能量是5.5x10^24J)。
這些能量主要轉化為為三個部分,分別是:用於動植物吸收進行光合作用的太陽能、儲存於地底轉化為化石能源的內燃能(化學能)、產生風雨等能量對流的大氣能(勢能),其餘的都已經揮發到了外太空中去了。
根據世界銀行公布的數據,全球每年(2011年)的能源使用量約為13,000,000千噸石油當量,即130億噸石油當量或1.3x10^10t石油當量,而原油的低位發熱量為41.8GJ/噸,即大約4.2x10^10J/t,所以全球每年的能源使用量約為5.5x10^20焦耳能量(2011年左右),每天就是大約1.5x10^18焦耳能源(正好是太陽供給量的萬分之一)。
而我們人類消耗的能量主要來自於五個方麵:
一、風(風力發電與風車磨坊,直接來自於大氣的勢能);
二、水(水力發電,由大氣能帶動雨轉換為水勢能,再轉換為電能);
三、火(火力發電、內燃機消耗與工業生產所需,主要來自於化石燃料如煤炭[固]、石油[液]、天然氣[氣]等);
四、光(太陽能發電與動植物的光合作用);
五、核(核能發電)。
(筆者語:清潔能源包括勢能、核能、地熱能和太陽能等,而汙染能源就是指排放碳、硫等化合物的化石燃料。)
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一個體重是70kg的成年人每日消耗大約726w焦耳能量,青少年人因為需要成長身體,所以需要消耗更多的能量,每日大約是1000w焦耳能量左右,隻有老年人與幼兒比較少一點,但每日也需要大約500w焦耳能量。
我們取一個平均數600w計算,按照現在的地球至少70億人口(2013年),我們人類每天因為自身生存而需要的消耗掉的能量就有4.2x10^16焦耳左右(所需能量主要來自於動植物的光合作用方麵)。
世界銀行給出的全球穀類年產量約為2,590,000,000,000千克(2011年的穀類產量,不包括肉類),即2.6x10^12kg,如果按照穀類的低位熱量5.0x10^6J/kg計算,全球每年的穀類總供能約為1.3x10^19J,日均3.6x10^16焦耳能量(不包括肉類,因為筆者找不到畜牧業的詳細數據)。