太阳的能量及应用潜力

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：太阳99%的能量就是由中心核反应区的热核反应产生的。图2-1太阳的构造太阳的内部主要可以分为三层：核心区、辐射区和对流区。到达陆地表面的太阳辐射能大约17×104亿kW，只占到达地球范围内太阳辐射能的1/10。即使如此，17×104亿kW的能量相当于全球一年内消耗总能量的3.5万倍，由此可见太阳能利用的巨大潜力。

在人类生殖繁衍的历史活动中，太阳一直是人类关注的焦点。太阳是位于太阳系中心的恒星，能够自己发光发热，每时每刻都在稳定地向宇宙空间发射能量。其直径大约是1392000km，相当于地球直径的109倍；质量大约是2×1030 kg（地球的330000倍），约占太阳系总质量的99.86%。从化学组成来看，太阳质量的大约3/4是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。太阳的核心不停地发生着氢核聚变成氦核的热核反应，每秒烧掉6亿多吨氢核燃料，而该反应足以维持100亿年，因此太阳目前正处于中年期。太阳99%的能量就是由中心核反应区的热核反应产生的。

太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。太阳的大气层，像地球的大气层一样，可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层，即从内向外分为光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层，温度约是6000℃。它是不透明的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是，天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究，建立了太阳内部结构和物理状态的模型（图2-1）。

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图2-1　太阳的构造

太阳的内部主要可以分为三层：核心区、辐射区和对流区。太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4，约为整个太阳质量的一半以上。太阳核心的温度极高，达1500万℃，压力也极大，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递，才得以传送到达太阳光球的底部，并通过光球向外辐射出去。光球层厚约5000km，太阳的可见光几乎全是由光球发出的。光球表面有颗粒状结构——米粒结构。光球上亮的区域叫光斑，暗的黑斑叫太阳黑子，太阳黑子的活动周期平均为11.2年。

太阳每秒放出的能量是3.865×1026 J，相当于每秒燃烧1.32×1016 t标准煤所产生的能量。太阳与地球的平均距离约1.5亿km，太阳辐射的能量大约只有1/22亿到达地球大气层，大约为173×104亿kW。到达陆地表面的太阳辐射能大约17×104亿kW，只占到达地球范围内太阳辐射能的1/10。即使如此，17×104亿kW的能量相当于全球一年内消耗总能量的3.5万倍，由此可见太阳能利用的巨大潜力。

太阳的能量及应用潜力

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