少年科学粉|太阳辐射对人体危害有多大?重新认识太阳能

栏目:百科 来源:黑龙江报业网 时间:2019-07-16
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撰文/甘本祓

本文节选自《知识就是力量》杂志

说起太阳能,小伙伴们也许会感到既熟悉又陌生。可以说,自从人类懂得观察宇宙以来,就已受到太阳能的“恩惠”。

太阳能的本质就是太阳的电磁辐射能,它是一个全波谱的辐射,不仅有红橙黄绿青蓝紫的可见光,还有看不见的无线电波(如长波、中波、短波、微波)和射线(如红外线、紫外线、伽马射线、X射线)。

其实太阳辐射,也会或多或少地对人类造成一定的伤害,特别是紫外线、伽马射线、X射线都会极大地伤害人体,甚至可以这样说,如果太阳辐射毫无阻挡地倾泻到地球,那我们人类和地球上的一切生物都将不复存在!

幸好,我们的地球已经在“身上”裹了一层厚厚的“气毯”——空气(学术上更习惯称之为“大气”)。这层大气就成了一个有效的过滤器。它只开了两个天窗,一个是“光学天窗”,它“放进来”可见光、绝大部分红外线和极小部分紫外线;另一个是“无线电天窗”,它主要“放进来”微波。归纳起来,太阳辐射到地球大气层外沿的能量,只有一半(51%)穿过大气层到达地球表面(主要是可见光波和红外线),即主要送来了光和热。

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今天,我们将从两方面来讲讲太阳能:

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能源的数量

从能源的数量来说,可以做个形象的比喻,如果把太阳每秒钟辐射到地球的能量全部转换为热量,大致相当于500万吨标准煤在完全燃烧后产生的热量总和。现在人类每年从地下开采出来的化石燃料,如果都折合为标准煤,大约是100亿吨。也就是说,如果能把到达地球的太阳能全部用上,只需半个多小时的太阳能就够人类一年之需了!而且还是源源不断、免费地供应着。遗憾的是绝大部分太阳能都未加利用!

能源的形式

从能源的形式来说,太阳辐射到达地球,大约把它能量的千分之三传给植物,植物的叶绿素才能进行光合作用,转化为生物能,以合成各种物质。据估计,全球植物全天大约可产生4亿吨蛋白质、碳水化合物和脂肪,同时还释放出近5亿吨氧,为人和动物提供了必需的食物和氧气,而其余的大部分能量则传给了大气、陆地和江河湖海。太阳辐射不仅造就了万千气象,左右着地球冷暖,带来了昼夜和季节的轮回,而且转化成风能、雷电能、水力能、海洋能等。目前人们把这些能源统称为“可再生能源”,而它们都是由太阳能转化而成。

至于人们目前主要使用的不可再生的化石能源(煤炭、石油、天然气等)也是几百万年前,被埋在地下的动物和植物转化来的。若没有阳光,哪会有动物和植物。从这个意义上说,化石燃料也是由太阳能转化来的!一句话,除地热能和潮汐能之外,太阳能是地球上的一切能源之母。

如今,人们常说的“利用太阳能”,并不包括上面提到的由太阳辐射(在自然界中)天然转换成的能源。而只是狭义的指,通过人造的器件和设备,人为地把太阳辐射的光和热转换为可再生能源。

今日知识点

中学物理 | 太阳能;能源与可持续发展

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