地球上几乎所有能量都来自太阳,这句话对吗
这句话不对,如果说“地球上人类所需的几乎所有的能量都来自太阳”比较恰当,能源和能量这两个词是不同的。
能量(energy)是质量的时空分布可能变化程度的度量,用来表征物理系统做功的本领。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=mc2。
能源就是向自然界提供能量转化的物质(矿物质能源,核物理能源,大气环流能源,地理性能源)。能源是人类活动的物质基础。
先说能量,太阳所辐射出的能量确实可观,但地球所能接受到的只是其中非常微小的一部分,如果把地球质量全部转化为能量,地球所接受的太阳辐射出来的能量也只是其中微小的部分。只是地球的能量大多以物质形态存在,可用的比较少。
再说人类用到的能源,维持人类生存所需的能量主要是从食物中提供,而食物的来源最终要归结到植物,植物是食物链的基础,食物中所蕴含的化学能最终都是由植物通过光合作用,从光能转化而来的。而现在人们生活所用到的主要能源主要是煤、石油、天然气,他们所蕴含的化学能主要是通过燃烧,把物质转化成二氧化碳和水,同时放出能量。而他们最初都是从植物而来,比如煤,主要成分是碳,这些碳单质最初来源于化合物中,是通过植物的光合作用产生能量,这些能量参与了复杂的化学反应,变成碳单质,也就是说煤燃烧所放出的能量最初是由光能通过复杂的化学变化转化过来的。而石油和天然气,主要成分则是有机物,他们燃烧所放出的能量,是同样的道理,都是最初通过植物的光合作用而来,是光能转化来的。
当然,也有些能量来自地球本身,如核能等,但现在能利用的也只是一小部分而已,人类的活动所需的能量大部分都来自太阳所辅射出来的非常微小的一小部分。
不对,常见的原始能量还有:
物理范围内的引力势能(所谓万有引力,我们熟悉的重力、潮汐力、地转偏向力等,都是万有引力的引力势能)、物质本身与生俱有的弹性势能,以上两个是物理能量;
另外还有地球内部核能(如地热、地震等),不同自然化学元素相互反应所产生的化学能等。
还有科学幻想中与光能、物质能相抗衡的暗物质能量。
总而言之,目前科学认知范围内只有两种能力,即引力势能(万有引力)与核能(光能、地热能、核电能等都归结为核能)
我认为这句话是对的。比如说,地球上的风雪雷电 、石油和煤炭以及潮汐都与太阳能有关。如果没有太阳地球上将是一个冰冻的世界,哪里还会有潮汐呢?
不对,潮汐能和地球内能不是来自太阳。
错
太阳表面一秒钟散发出来的能量总和,支持地球人所需能量用多久?为什么?
太阳内部通过核聚变反应释放大量能量,据估计,太阳每秒释放大约380亿亿亿焦耳能量,相当于人类当前生产力水平数十万年消耗的能量,但是只有22亿分之一能辐射到地球。
太阳是地球生命的能量之源,人类使用的绝大部分能量,究其根源都来自于太阳,比如化石燃料是古生物通过光合作用固定下来的能量,水力发电是太阳能蒸发雨水,使雨水获得重力势能。
根据恒星演化模型的推断,我们太阳已经有45.7亿年的历史,化学反应肯定是无法维持这么长时间的能量输出,在太阳内部,主要进行着氢元素向氦元素的聚变,从而释放大量能量。
据估计,太阳每秒释放3.8*10^26焦耳能量,质能转换对应的质量亏损为400万吨,而人类现阶段每年消耗的能量大约是5*10^20焦耳,也就是说太阳每秒释放的能量足足够人类使用70多万年。
但是这些能量只有极小部分能传播到地球,地球轨道半径1.5亿公里,地球平均直径12756公里,计算下来的话,大约只有22亿分之一的太阳能量传到地球。
太阳常数大约是1360W/m^2,也就是说在地球轨道上,垂直太阳光的能量功率,大约是每平方米1360瓦特,由于地球是圆形的,所以不同地方的太阳夹角不一样,接收到的太阳光能量密度也不一样。
目前人类文明等级大约是0.7的水平,还无法完全利用地球自身的全部能量,根据文明等级的划分,当达到Ⅱ型文明时,我们就可以制造戴森球来获取太阳辐射的所有能量。
然而在我们银河系中,拥有近2000亿颗恒星,可观测宇宙中的星系超过1万个,我们整个宇宙的恒星远比沙滩上的沙粒数还多,可以说宇宙中的能量是取之不尽、用之不竭的,但是我们人类太渺小,现阶段根本没有能力开发外星球的能源。
可以够人类使用72万年之多,太阳释放的能量,大约有22亿分子1的能量到达地球。
一秒钟散发出来的能量能够支持地球人大概一整天的能量的需要,因为太阳发射出来的光是非常的亮的,温度也很高,所以当他到达地球的时候,是需要一个适应的过程,扩散的过程。
一秒钟所释放出的能量可以供地球使用一年,因为它内部的能量是非常大的。
太阳与人类有什么密切的关系
“万物生长靠太阳”,确实太阳对我们这些以太阳系的一颗行星-地球为家的人类来说是太重要了,太熟悉了,太亲切了。它是太阳系的中心,在太阳系里它是“王者”,几乎主宰了太阳系里的一切。然而在整个宇宙中它是那样的不起眼,整个宇宙中像银河系这样的星系,大约有1000亿个,而银河系中的恒星大约有1200亿颗或更多,太阳不过是其中十分普通的一员。同在银河系的牵牛星与织女星都比太阳大很多。
人类自有文明以来,不断地探索认识客观世界,太阳也不例外,开始是把它作为神来崇拜,(我们中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神)。以后认为天圆地方,再后认识到地球是一个圆球,但长时期中认为是宇宙的中心(从公元前到托勒密都主张地心说),直到16世纪哥白尼才创立了日心说,包括布鲁诺、伽里略都因此而受到教廷的残酷迫害。当然以后证明太阳也不是宇宙的中心。但哥白尼等的贡献是伟大的,根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础,恩格斯曾说:“从此自然科学便开始从神学中解放出来”。
我们的太阳系,除太阳而外,有九颗行星(这些行星周围有几十颗卫星)、有无数的小行星还有相当数量的彗星,太阳占了太阳系总质量的98%以上(太阳的主要常数见附表)。太阳与地球的距离约1.5亿千米,它的半径约696,000,千米,是地球的100多倍,表面温度约6000K,中心温度大于15,000,000K。太阳的构造,大体上是(从里到外)核心、辐射层、对流层、光球、色球和日冕,我们通常看到的是它的光球。
事物总是发展的变化的,有始也有终。据研究,太阳形成于50亿年前 ,它的寿命还有50亿年(是指主序星阶段的结束)现在处于相对成熟稳定的阶段,有利于地球上生命的存在和发展。宇宙中不同质量的恒星其演变历程也有所不同,像地球这样中等个头的恒星,现在属于黄矮星,几十亿年后将成为一颗红巨星,最终成为白矮星乃至“熄灭”,地球是太阳系的一员,应该是与太阳同呼吸共命运的。
太阳是一个巨大的核聚变反应堆,主要是氢聚变为氦,发出巨大的能量。以它的光芒照射着我们的太阳,是地球能量的主要来源,我们所感受到的太阳的存在,是它的辐射。太阳的辐射,主要是可见光,也有红外线和紫外线,可见光占太阳辐射总量的50%,红外线占43%。紫外区只占能量的7%。据粗略估计,太阳每分钟向地球输送的热能大约是250亿亿卡,相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量。平均日地距离时,在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能有1353w/m2,这是相当可观的,到达地球表面的辐射能则因大气和尘埃的反射、折射有一定的衰减,并随纬度的不同而有差异。煤炭和石油则是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能,风能、水力归根结底也是太阳能的转化形式。
生命起源需要能量,生命要维持和延续也需要能量。一定的温度条件也是生物生存和延续所必需的,最低限度是水必须保持液态。太阳给我们带来温暖和光明,提供了必需的能量。如今对太阳能最主要的利用是通过植物的光合作用来实现的,营光合作用的生物是食物链的基础。有资料表明地球上的植物每年固定了3×1021焦耳的太阳能,相当于人类全部能耗的10倍,合成近2000亿吨有机物。对我们人类来说,通过光合作用不断产生的有机物是太阳的最基本的恩赐。太阳辐射还能帮助我们推动地球上物质的循环和流动。日光(紫外线)能杀灭许多有害的微生物,照射皮肤可以将我们摄入的一些营养成分转化为我们所必需的维生素D,帮助钙的吸收利用。
当今通过科学技术装备,人们扩大了对太阳能的直接或间接的利用。最简单的是太阳能热水器,再就是太阳能发电,用太阳能驱动车辆。日光被聚焦或能达到很高的温度,现在世界上最大的抛物面型反射聚光器有9层楼高,总面积2500平方米,焦点温度高达4000℃,许多金属都可以被熔化。在地球上的化石能源逐渐趋于枯竭,并污染严重的情况下,科学家对安置在地面或太空中的太阳能电站寄予很大的期望。由于在高空的静止轨道上每天可以有90%以上的时间受到阳光照射,并没有大气层的阻挡衰减,据计算每天能接收太阳能32 kW·h/m2,在上世纪70年代,美国NASA(美国国家航空和宇宙航行局)和能源部曾提出了一个空间太阳电站方案,在静止轨道上部署60个发电能力各为500万千瓦的太阳能电站,可以基本上满足本国对电能的需要。日本有一个计划,在若干年后将一枚发电能力为一百万千瓦特的卫星,送上距离地球表面约三万六千公里的轨道。甚至还有科学家设想在月球上建立太阳能电站。我国的西藏、青海等地区,日照比较强,近年来地面的太阳能发电装置发展较快。西藏平均海拔4000米,是世界上离太阳最近的地方,空气稀薄、透明度好、纬度低,年日照时数在3000小时左右,太阳能年辐射总量为每平方厘米185千卡以上,据测算去年西藏通过太阳能的开发利用年节能相当12.7万吨标准煤、价值人民币1亿元左右。
然而太阳对我们也不是有百利而无一弊的,相对稳定不等于不变 ,地球上许多地质和气象灾害都与太阳活动有关。大范围来说地球的发展史上有过多次冰河期,每次冰河期地球气候变冷,甚至导致生物物种的大量灭绝,一万年前,最后一次冰河期结束,地球的气候才相对稳定在当前人类习以为常的状态。小范围来说,约11.2年的太阳黑子周期,对地球的气候等方面有相当的影响。太阳风也是一种太阳辐射,它是带电粒子流;在太阳黑子、耀斑增多和日冕物质喷发时,会使太阳风大大增强,成为太阳风暴,引起大气电离层和地磁的变化,会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作,使卫星上的精密电子仪器遭受损害,地面电力控制网络发生混乱,甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。2000年起,伴随着太阳黑子的增多,太阳活动又一次进入活跃期,2001年9月下旬太阳发生了一次强烈的X射线爆发和质子爆发,达到正常流量的1万倍,对跨越极地地区的短波通信、广播等会造成一定影响。2000年全球地震加剧与太阳风暴影响地球磁场有关。有的科学家把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”,太阳一打“喷嚏”,地球往往会发“高烧”。
风是好东西,空气的流动可以使不同地区的空气组成趋向均一,可以减少温差,可以传播花粉等等,但风灾(龙卷风、热带气旋、台风-风暴潮)往往造造成生命财产的巨大损失。雨也是我们所不可或缺的,但是频繁的洪涝灾害,对人类正常的生产、生活破坏也是严重的。
人为的因素往往加剧自然灾害,除污染问题外,突出的是温室效应,大气层中日益增多的二氧化碳、甲烷等能阻挡地球热量的散发,如同温室的塑料薄膜。近年来全球的政府机构和科学家都十分关注全球气候变暖的问题,据观测从19世纪末开始全球平均气温上升了0.3~0.6℃,而且正在不断加剧。大多数科学家认为主要原因是大量温室气体排放造成的温室效应。20世纪的90年代,全球发生的重大气象灾害比50年代多5倍,因此遭受的年均经济损失也从60年代的40亿美元飚升至290亿美元。专家预言若不采取措施,在未来的一百年中全球平均气温可能上升1.4至5.8摄氏度,这将使极端天气和气候事件更为频繁,严重威胁全球社会经济的可持续发展。气候变暖将导致海平面升高。有一份由以3000名科学家的调查为基础撰写的报告,预言2021年,海平面将显著上升。首当其冲的是太平洋岛国图瓦卢,在过去十年里,海水已经侵蚀了图瓦卢1%的土地,如果地球环境继续恶化,在五十年之内,图瓦卢九个小岛将全部没入海中,在世界地图上将永远消失。而且,它变得无法居住的时间还会大大提前。为此图瓦卢的领导人考虑可能要举国动迁。据报道,美国皮尤全球气候变化研究中心近期发表的一份研究报告估计说,到本世纪末全球气温的升高 ,使南北极的冰和高山的积雪、冰川不断融化,将导致海平面升高 17-99 厘米。如果那样,我国富庶的东南沿海将受严重影响。平均气温升高将显著影响的物种分布,许多物种会加速灭绝,破坏生态环境。20世纪开始由于人类活动等原因,地球上空的臭氧层变薄并出现空洞,太阳辐射中的紫外线,失去阻挡,大量到达地面,人类和生物将因此而受到过强紫外线的伤害。
确实,我们人类没有能力改变宇宙演化规律,没有能力改变太阳这个庞然大物的生老病死和喜怒哀乐。有的科学家设想的地球人口过多或在遥远的将来地球环境变得不适合人类居住的时候,可以向其他星球移民。即使可能实现,也只是不得已的措施。在今天我们必须面对现实,必须进一步深入地研究太阳,更多地了解它的实际和运动规律,趋利避害,更好地利用它,例如在太阳能的利用方面应该还有许多可能,包括用生物技术改造藻类、植物的光合作用能力(现在的农作物对光能的利用率一般只有百分之几)。与此同时采取措施规避它的危害,加强对太阳活动的观测,提高气象、地质灾害的预报水平;特别要减少温室气体的排放,保护和恢复臭氧层。
推荐于 2021-12-16
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人类自有文明以来,不断地探索认识客观世界,太阳也不例外,开始是把它作为神来崇拜,(我们中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神)。以后认为天圆地方,再后认识到地球是一个圆球,但长时期中认为是宇宙的中心(从公元前到托勒密都主张地心说),直到16世纪哥白尼才创立了日心说,包括布鲁诺、伽里略都因此而受到教廷的残酷迫害。当然以后证明太阳也不是宇宙的中心。但哥白尼等的贡献是伟大的,根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础,恩格斯曾说:“从此自然科学便开始从神学中解放出来”。
我们的太阳系,除太阳而外,有九颗行星(这些行星周围有几十颗卫星)、有无数的小行星还有相当数量的彗星,太阳占了太阳系总质量的98%以上(太阳的主要常数见附表)。太阳与地球的距离约1.5亿千米,它的半径约696,000,千米,是地球的100多倍,表面温度约6000K,中心温度大于15,000,000K。太阳的构造,大体上是(从里到外)核心、辐射层、对流层、光球、色球和日冕,我们通常看到的是它的光球。
事物总是发展的变化的,有始也有终。据研究,太阳形成于50亿年前 ,它的寿命还有50亿年(是指主序星阶段的结束)现在处于相对成熟稳定的阶段,有利于地球上生命的存在和发展。宇宙中不同质量的恒星其演变历程也有所不同,像地球这样中等个头的恒星,现在属于黄矮星,几十亿年后将成为一颗红巨星,最终成为白矮星乃至“熄灭”,地球是太阳系的一员,应该是与太阳同呼吸共命运的。
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确实,我们人类没有能力改变宇宙演化规律,没有能力改变太阳这个庞然大物的生老病死和喜怒哀乐。有的科学家设想的地球人口过多或在遥远的将来地球环境变得不适合人类居住的时候,可以向其他星球移民。即使可能实现,也只是不得已的措施。在今天我们必须面对现实,必须进一步深入地研究太阳,更多地了解它的实际和运动规律,趋利避害,更好地利用它,例如在太阳能的利用方面应该还有许多可能,包括用生物技术改造藻类、植物的光合作用能力(现在的农作物对光能的利用率一般只有百分之几)。与此同时采取措施规避它的危害,加强对太阳活动的观测,提高气象、地质灾害的预报水平;特别要减少温室气体的排放,保护和恢复臭氧层。
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事物总是发展的变化的,有始也有终。据研究,太阳形成于50亿年前 ,它的寿命还有50亿年(是指主序星阶段的结束)现在处于相对成熟稳定的阶段,有利于地球上生命的存在和发展。宇宙中不同质量的恒星其演变历程也有所不同,像地球这样中等个头的恒星,现在属于黄矮星,几十亿年后将成为一颗红巨星,最终成为白矮星乃至“熄灭”,地球是太阳系的一员,应该是与太阳同呼吸共命运的。
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生命起源需要能量,生命要维持和延续也需要能量。一定的温度条件也是生物生存和延续所必需的,最低限度是水必须保持液态。太阳给我们带来温暖和光明,提供了必需的能量。如今对太阳能最主要的利用是通过植物的光合作用来实现的,营光合作用的生物是食物链的基础。有资料表明地球上的植物每年固定了3×1021焦耳的太阳能,相当于人类全部能耗的10倍,合成近2000亿吨有机物。对我们人类来说,通过光合作用不断产生的有机物是太阳的最基本的恩赐。太阳辐射还能帮助我们推动地球上物质的循环和流动。日光(紫外线)能杀灭许多有害的微生物,照射皮肤可以将我们摄入的一些营养成分转化为我们所必需的维生素D,帮助钙的吸收利用。
当今通过科学技术装备,人们扩大了对太阳能的直接或间接的利用。最简单的是太阳能热水器,再就是太阳能发电,用太阳能驱动车辆。日光被聚焦或能达到很高的温度,现在世界上最大的抛物面型反射聚光器有9层楼高,总面积2500平方米,焦点温度高达4000℃,许多金属都可以被熔化。在地球上的化石能源逐渐趋于枯竭,并污染严重的情况下,科学家对安置在地面或太空中的太阳能电站寄予很大的期望。由于在高空的静止轨道上每天可以有90%以上的时间受到阳光照射,并没有大气层的阻挡衰减,据计算每天能接收太阳能32 kW·h/m2,在上世纪70年代,美国NASA(美国国家航空和宇宙航行局)和能源部曾提出了一个空间太阳电站方案,在静止轨道上部署60个发电能力各为500万千瓦的太阳能电站,可以基本上满足本国对电能的需要。日本有一个计划,在若干年后将一枚发电能力为一百万千瓦特的卫星,送上距离地球表面约三万六千公里的轨道。甚至还有科学家设想在月球上建立太阳能电站。我国的西藏、青海等地区,日照比较强,近年来地面的太阳能发电装置发展较快。西藏平均海拔4000米,是世界上离太阳最近的地方,空气稀薄、透明度好、纬度低,年日照时数在3000小时左右,太阳能年辐射总量为每平方厘米185千卡以上,据测算去年西藏通过太阳能的开发利用年节能相当12.7万吨标准煤、价值人民币1亿元左右。
然而太阳对我们也不是有百利而无一弊的,相对稳定不等于不变 ,地球上许多地质和气象灾害都与太阳活动有关。大范围来说地球的发展史上有过多次冰河期,每次冰河期地球气候变冷,甚至导致生物物种的大量灭绝,一万年前,最后一次冰河期结束,地球的气候才相对稳定在当前人类习以为常的状态。小范围来说,约11.2年的太阳黑子周期,对地球的气候等方面有相当的影响。太阳风也是一种太阳辐射,它是带电粒子流;在太阳黑子、耀斑增多和日冕物质喷发时,会使太阳风大大增强,成为太阳风暴,引起大气电离层和地磁的变化,会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作,使卫星上的精密电子仪器遭受损害,地面电力控制网络发生混乱,甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。2000年起,伴随着太阳黑子的增多,太阳活动又一次进入活跃期,2001年9月下旬太阳发生了一次强烈的X射线爆发和质子爆发,达到正常流量的1万倍,对跨越极地地区的短波通信、广播等会造成一定影响。2000年全球地震加剧与太阳风暴影响地球磁场有关。有的科学家把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”,太阳一打“喷嚏”,地球往往会发“高烧”。
风是好东西,空气的流动可以使不同地区的空气组成趋向均一,可以减少温差,可以传播花粉等等,但风灾(龙卷风、热带气旋、台风-风暴潮)往往造造成生命财产的巨大损失。雨也是我们所不可或缺的,但是频繁的洪涝灾害,对人类正常的生产、生活破坏也是严重的。
人为的因素往往加剧自然灾害,除污染问题外,突出的是温室效应,大气层中日益增多的二氧化碳、甲烷等能阻挡地球热量的散发,如同温室的塑料薄膜。近年来全球的政府机构和科学家都十分关注全球气候变暖的问题,据观测从19世纪末开始全球平均气温上升了0.3~0.6℃,而且正在不断加剧。大多数科学家认为主要原因是大量温室气体排放造成的温室效应。20世纪的90年代,全球发生的重大气象灾害比50年代多5倍,因此遭受的年均经济损失也从60年代的40亿美元飚升至290亿美元。专家预言若不采取措施,在未来的一百年中全球平均气温可能上升1.4至5.8摄氏度,这将使极端天气和气候事件更为频繁,严重威胁全球社会经济的可持续发展。气候变暖将导致海平面升高。有一份由以3000名科学家的调查为基础撰写的报告,预言2021年,海平面将显著上升。首当其冲的是太平洋岛国图瓦卢,在过去十年里,海水已经侵蚀了图瓦卢1%的土地,如果地球环境继续恶化,在五十年之内,图瓦卢九个小岛将全部没入海中,在世界地图上将永远消失。而且,它变得无法居住的时间还会大大提前。为此图瓦卢的领导人考虑可能要举国动迁。据报道,美国皮尤全球气候变化研究中心近期发表的一份研究报告估计说,到本世纪末全球气温的升高 ,使南北极的冰和高山的积雪、冰川不断融化,将导致海平面升高 17-99 厘米。如果那样,我国富庶的东南沿海将受严重影响。平均气温升高将显著影响的物种分布,许多物种会加速灭绝,破坏生态环境。20世纪开始由于人类活动等原因,地球上空的臭氧层变薄并出现空洞,太阳辐射中的紫外线,失去阻挡,大量到达地面,人类和生物将因此而受到过强紫外线的伤害。
确实,我们人类没有能力改变宇宙演化规律,没有能力改变太阳这个庞然大物的生老病死和喜怒哀乐。有的科学家设想的地球人口过多或在遥远的将来地球环境变得不适合人类居住的时候,可以向其他星球移民。即使可能实现,也只是不得已的措施。在今天我们必须面对现实,必须进一步深入地研究太阳,更多地了解它的实际和运动规律,趋利避害,更好地利用它,例如在太阳能的利用方面应该还有许多可能,包括用生物技术改造藻类、植物的光合作用能力(现在的农作物对光能的利用率一般只有百分之几)。与此同时采取措施规避它的危害,加强对太阳活动的观测,提高气象、地质灾害的预报水平;特别要减少温室气体的排放,保护和恢复臭氧层。
动植物生长,天气的变化,人类的生存。
人类的生存。
“万物生长靠太阳”,确实太阳对我们这些以太阳系的一颗行星-地球为家的人类来说是太重要了,太熟悉了,太亲切了。它是太阳系的中心,在太阳系里它是“王者”,几乎主宰了太阳系里的一切。然而在整个宇宙中它是那样的不起眼,整个宇宙中像银河系这样的星系,大约有1000亿个,而银河系中的恒星大约有1200亿颗或更多,太阳不过是其中十分普通的一员。同在银河系的牵牛星与织女星都比太阳大很多。
人类自有文明以来,不断地探索认识客观世界,太阳也不例外,开始是把它作为神来崇拜,(我们中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神)。以后认为天圆地方,再后认识到地球是一个圆球,但长时期中认为是宇宙的中心(从公元前到托勒密都主张地心说),直到16世纪哥白尼才创立了日心说,包括布鲁诺、伽里略都因此而受到教廷的残酷迫害。当然以后证明太阳也不是宇宙的中心。但哥白尼等的贡献是伟大的,根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础,恩格斯曾说:“从此自然科学便开始从神学中解放出来”。
我们的太阳系,除太阳而外,有九颗行星(这些行星周围有几十颗卫星)、有无数的小行星还有相当数量的彗星,太阳占了太阳系总质量的98%以上(太阳的主要常数见附表)。太阳与地球的距离约1.5亿千米,它的半径约696,000,千米,是地球的100多倍,表面温度约6000K,中心温度大于15,000,000K。太阳的构造,大体上是(从里到外)核心、辐射层、对流层、光球、色球和日冕,我们通常看到的是它的光球。
事物总是发展的变化的,有始也有终。据研究,太阳形成于50亿年前 ,它的寿命还有50亿年(是指主序星阶段的结束)现在处于相对成熟稳定的阶段,有利于地球上生命的存在和发展。宇宙中不同质量的恒星其演变历程也有所不同,像地球这样中等个头的恒星,现在属于黄矮星,几十亿年后将成为一颗红巨星,最终成为白矮星乃至“熄灭”,地球是太阳系的一员,应该是与太阳同呼吸共命运的。
太阳是一个巨大的核聚变反应堆,主要是氢聚变为氦,发出巨大的能量。以它的光芒照射着我们的太阳,是地球能量的主要来源,我们所感受到的太阳的存在,是它的辐射。太阳的辐射,主要是可见光,也有红外线和紫外线,可见光占太阳辐射总量的50%,红外线占43%。紫外区只占能量的7%。据粗略估计,太阳每分钟向地球输送的热能大约是250亿亿卡,相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量。平均日地距离时,在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能有1353w/m2,这是相当可观的,到达地球表面的辐射能则因大气和尘埃的反射、折射有一定的衰减,并随纬度的不同而有差异。煤炭和石油则是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能,风能、水力归根结底也是太阳能的转化形式。
生命起源需要能量,生命要维持和延续也需要能量。一定的温度条件也是生物生存和延续所必需的,最低限度是水必须保持液态。太阳给我们带来温暖和光明,提供了必需的能量。如今对太阳能最主要的利用是通过植物的光合作用来实现的,营光合作用的生物是食物链的基础。有资料表明地球上的植物每年固定了3×1021焦耳的太阳能,相当于人类全部能耗的10倍,合成近2000亿吨有机物。对我们人类来说,通过光合作用不断产生的有机物是太阳的最基本的恩赐。太阳辐射还能帮助我们推动地球上物质的循环和流动。日光(紫外线)能杀灭许多有害的微生物,照射皮肤可以将我们摄入的一些营养成分转化为我们所必需的维生素D,帮助钙的吸收利用。
当今通过科学技术装备,人们扩大了对太阳能的直接或间接的利用。最简单的是太阳能热水器,再就是太阳能发电,用太阳能驱动车辆。日光被聚焦或能达到很高的温度,现在世界上最大的抛物面型反射聚光器有9层楼高,总面积2500平方米,焦点温度高达4000℃,许多金属都可以被熔化。在地球上的化石能源逐渐趋于枯竭,并污染严重的情况下,科学家对安置在地面或太空中的太阳能电站寄予很大的期望。由于在高空的静止轨道上每天可以有90%以上的时间受到阳光照射,并没有大气层的阻挡衰减,据计算每天能接收太阳能32 kW·h/m2,在上世纪70年代,美国NASA(美国国家航空和宇宙航行局)和能源部曾提出了一个空间太阳电站方案,在静止轨道上部署60个发电能力各为500万千瓦的太阳能电站,可以基本上满足本国对电能的需要。日本有一个计划,在若干年后将一枚发电能力为一百万千瓦特的卫星,送上距离地球表面约三万六千公里的轨道。甚至还有科学家设想在月球上建立太阳能电站。我国的西藏、青海等地区,日照比较强,近年来地面的太阳能发电装置发展较快。西藏平均海拔4000米,是世界上离太阳最近的地方,空气稀薄、透明度好、纬度低,年日照时数在3000小时左右,太阳能年辐射总量为每平方厘米185千卡以上,据测算去年西藏通过太阳能的开发利用年节能相当12.7万吨标准煤、价值人民币1亿元左右。
然而太阳对我们也不是有百利而无一弊的,相对稳定不等于不变 ,地球上许多地质和气象灾害都与太阳活动有关。大范围来说地球的发展史上有过多次冰河期,每次冰河期地球气候变冷,甚至导致生物物种的大量灭绝,一万年前,最后一次冰河期结束,地球的气候才相对稳定在当前人类习以为常的状态。小范围来说,约11.2年的太阳黑子周期,对地球的气候等方面有相当的影响。太阳风也是一种太阳辐射,它是带电粒子流;在太阳黑子、耀斑增多和日冕物质喷发时,会使太阳风大大增强,成为太阳风暴,引起大气电离层和地磁的变化,会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作,使卫星上的精密电子仪器遭受损害,地面电力控制网络发生混乱,甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。2000年起,伴随着太阳黑子的增多,太阳活动又一次进入活跃期,2001年9月下旬太阳发生了一次强烈的X射线爆发和质子爆发,达到正常流量的1万倍,对跨越极地地区的短波通信、广播等会造成一定影响。2000年全球地震加剧与太阳风暴影响地球磁场有关。有的科学家把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”,太阳一打“喷嚏”,地球往往会发“高烧”。
风是好东西,空气的流动可以使不同地区的空气组成趋向均一,可以减少温差,可以传播花粉等等,但风灾(龙卷风、热带气旋、台风-风暴潮)往往造造成生命财产的巨大损失。雨也是我们所不可或缺的,但是频繁的洪涝灾害,对人类正常的生产、生活破坏也是严重的。
人为的因素往往加剧自然灾害,除污染问题外,突出的是温室效应,大气层中日益增多的二氧化碳、甲烷等能阻挡地球热量的散发,如同温室的塑料薄膜。近年来全球的政府机构和科学家都十分关注全球气候变暖的问题,据观测从19世纪末开始全球平均气温上升了0.3~0.6℃,而且正在不断加剧。大多数科学家认为主要原因是大量温室气体排放造成的温室效应。20世纪的90年代,全球发生的重大气象灾害比50年代多5倍,因此遭受的年均经济损失也从60年代的40亿美元飚升至290亿美元。专家预言若不采取措施,在未来的一百年中全球平均气温可能上升1.4至5.8摄氏度,这将使极端天气和气候事件更为频繁,严重威胁全球社会经济的可持续发展。气候变暖将导致海平面升高。有一份由以3000名科学家的调查为基础撰写的报告,预言2021年,海平面将显著上升。首当其冲的是太平洋岛国图瓦卢,在过去十年里,海水已经侵蚀了图瓦卢1%的土地,如果地球环境继续恶化,在五十年之内,图瓦卢九个小岛将全部没入海中,在世界地图上将永远消失。而且,它变得无法居住的时间还会大大提前。为此图瓦卢的领导人考虑可能要举国动迁。据报道,美国皮尤全球气候变化研究中心近期发表的一份研究报告估计说,到本世纪末全球气温的升高 ,使南北极的冰和高山的积雪、冰川不断融化,将导致海平面升高 17-99 厘米。如果那样,我国富庶的东南沿海将受严重影响。平均气温升高将显著影响的物种分布,许多物种会加速灭绝,破坏生态环境。20世纪开始由于人类活动等原因,地球上空的臭氧层变薄并出现空洞,太阳辐射中的紫外线,失去阻挡,大量到达地面,人类和生物将因此而受到过强紫外线的伤害。
确实,我们人类没有能力改变宇宙演化规律,没有能力改变太阳这个庞然大物的生老病死和喜怒哀乐。有的科学家设想的地球人口过多或在遥远的将来地球环境变得不适合人类居住的时候,可以向其他星球移民。即使可能实现,也只是不得已的措施。在今天我们必须面对现实,必须进一步深入地研究太阳,更多地了解它的实际和运动规律,趋利避害,更好地利用它,例如在太阳能的利用方面应该还有许多可能,包括用生物技术改造藻类、植物的光合作用能力(现在的农作物对光能的利用率一般只有百分之几)。与此同时采取措施规避它的危害,加强对太阳活动的观测,提高气象、地质灾害的预报水平;特别要减少温室气体的排放,保护和恢复臭氧层。
当太阳燃烧殆尽的话,地球上哪种生物最后能够存活下来?
自然规律告诉我们,万物都摆脱不了生死的束缚,包括宇宙也是如此,只不过物体不同,生命的长度各不相同罢了。拿地球所在的太阳系来说,太阳作为一颗黄矮星,寿命大约为100亿年,根据科学家们的推测,目前太阳的生命已经走过半载,在大约50亿-70亿年之后,太阳会燃烧殆尽,内部的氢元素全部消耗完,太阳的核心开始坍缩,这个时候的太阳会迅速膨胀升温变成一颗红巨星,一直到氢元素全部变成碳元素,太阳才会彻底熄灭。
那么,如果太阳熄灭了,地球上哪种生物会坚持到最后,人类又能否可以在太阳熄灭的时候逃出生天呢?其实,人类等不到太阳熄灭的那一天,因为大约20亿年之后,太阳进入老年期温度会升高很快,那个时候的地球将因为温度过高而不再适合人类生存。而且当太阳变成红巨星,膨胀的太阳会一瞬间将地球给吞噬,地球上的一切都会变成灰烬。
地球因为阳光才有了适宜的温度,才出现液态水,如果阳光消失,首先受到冲击的,就是地球上的植物,作为食物链最低端的存在,植物吸收阳光合成能量,然后供给草食性动物食用,不过,在阳光消失之后,植物并不会第一时间死亡,因为植物的根茎都会存储养分,特别是那些体型庞大的植物,它们非常强,即使没有阳光它们也可以存活很长时间,科学家认为,至少维持数月是没有问题的。
不过,最早为地球制造氧气的蓝藻却因为太过细小,没有办法储存养分,一旦阳光消失,它们就会成为地球上第一批死去的生物,当然,伴随着阳光的消失,地球陷入黑暗和寒冷之中,同时植物不再进行光合作用,地球上的氧气也会越来越少,所以,需要阳光,不耐寒的生物就会接连死掉,如果人类那个时候没有逃离地球,人类也会成为最早死掉的那一批。
那么,地球上是否有生物会不受阳光和温度的影响呢?科学家表示,在深海中的物种或许可以存活很久,因为深海本身就是高压环境,不仅黑暗、缺氧而且非常的寒冷,当地球失去了阳光,对于它们来说,其实实际影响并不大。不过,伴随着气温急剧下降,地球上的海水冻结成冰,这些深海中的生物最终也都会变成“冰棍”。
留给人类的时间会是多少呢?科学家表示,当太阳停止了阳光的供给,消息传递到地球上,需要8分钟的时间,显然,这个时间对于地球来说并不够用,人类需要提前很久就捕捉到太阳的异常,并且尽快找到应对的办法。比方说人类需要在10亿年-20亿年之内飞离太阳系,而且避免太阳超新星爆炸的波及,还要离得越远越好,否则,人类迟早会因为太阳而遭受灭顶之灾。大家认为人类有机会逃出生天吗?
无氧呼吸的生物能够活下来,因为没有太阳,就没有光合作用,就无法产生氧气,无氧呼吸的生物不需要氧气。
太阳熄灭的话地球上的生命都将消失,生态环境会遭到彻底破坏,没有生物能够存活下来。
如果太阳燃烧殆尽的话,可以这么说,地球上没有能够存活下来的生命,因为万物生长都是靠太阳的。都需要从太阳汲取能量。
人类在地球消耗了大量能源能量,最后都以什么形式存在?
能量他其实来自所有事物包括宇宙能力,最后因果关系是大自然的所有事物,这其实就是大自然的规则而已。我们知道人类有无数的能源来源,但归根结底,它们都来自我们赖以生存的太阳系,太阳系的能量肯定来自宇宙。根据目前的理论,138亿年前,大爆炸产生了成千上万的能量,它们储存在宇宙的所有东西中,迫不及待地想再次使用。
46亿年前,太阳系中形成了一颗蓝色的行星地球,因为它吸收了存在于宇宙中的光环,所以地球在形成之初就有巨大的能量,大部分都储存在地球的核心。事实上,这些核心中的能量不足以让地球孕育生命,所以地球上有一个更重要的能量来源太阳。太阳可以释放出巨大的能量,尽管在许多障碍之后只剩下一小部分。
这远远超过地球核心发出的能量,因为地球核心最终到达地面的能量不到太阳带来的能量的0.3%。尽管如此,我们不能低估他们。22%的地球核心能量维持地球核心的对流,不仅如此,54%还将维持地幔中的对流和板块运动的能量,使火山和地震都来自这里。地球形成已经有46亿年了。
地震和火山爆发几乎每时每刻都在发生,并且这个核心的能量还没有用完。因此,我们地球的核心仍然有很多能量,但是直到现在,人类使用的大部分能量仍然来自太阳。然而,这只能说是人体为操作而消耗的能量。此外,人类会消耗其他能量,但总的来说,它来自自然。我们知道有许多形式的能源,包括化学能,电能,动能,风能等。
关于人类在地球消耗了大量能源能量最后都以什么形式存在的问题,今天就解释到这里。
这些能量会以多种形式存在,比如重力势能,发电之后会以电能存在,还有可能以热量的形式存在。
人类在地球消耗的能量绝大多数都留在了地球上,地球上的能量是流动的,只是从一种形式变成了另外一种形式而已。
人类消耗的能量最后以很多种形时存在,如势能,发电产生的电能,动能还有热能等。
文章标题: 当每天通过捕捉太阳的能量来满足全人类的生产生活全部所需的能源,最后地球会承受不住这么多的能量吗
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