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  • 1 # 王宏瑜醫生

    我們來算一筆賬看看如果人類透過光合作用做為綠色動物能實現百分之多少的能量自給。

    來,我們來看,

    太陽的總功率是3.84×10e23W

    一個天文單位既日地距離近似為1.5億km

    可求出地球上每平米接收太Sunny功率約為1.35kW(這裡指的是垂直功率)

    以上為純理論計算結果,1957年國際物理年採用的數值為1380W;1981年為1368W;1978——1998 20年衛星觀測結果均值為1366.1W。

    可見我們的理論計算還是靠譜的,但是,大氣層的存在使得一部分光被反射吸收從而衰減,如果有云層的話也大部分被遮擋。在晴朗無雲的海平面最大日光輻射功率可達1000W。忽略雲,地球每日每平米平均日照功率為6000W約21.6MJ。由於各地緯度、氣象等不盡相同,這裡取這個均值參考。

    對於植物光合作用轉化效率我沒有查詢到一個能可靠依據的文獻資料,即使是碳4植物這一效率最大不超過0.5%—1%。但是這個數值用在這裡有個小問題:由於植物的光合作用效率數值是按最終有機物積累量來計算的既去除呼吸作用等一切消耗之後的純積累量,這將大大低估真實的光合作用轉化效率而且不同於植物恆溫動物還可以將一部分太陽輻射的熱量直接用於維持體溫。我們將這一數值提高10倍達到5%,這一評估是有理有據的因為不能生物能級間的能量轉化效率約為10—20%。

    透過以上計算可知題主利用Sunny最大能量轉化功率為1MJ/m²/d

    已知成人人體面板表面積略小於1.6m²,可知題主一天能利用的太陽能為0.8×1MJ/m²/d=0.8MJ。

    一般靜息狀態下成人人體也需要1500大卡的熱量摺合6.2775MJ,持續低於800大卡則生命不可維持。可見日光可提供約12.7%的能量供應。

  • 2 # Yao-zhch

    現代技術模擬自然狀態下的光合作用目前主要是採用半導體光源。可以根據植物每一個生長週期和階段採用不同的光波頻率進行調節。比如綠色蔬菜,不需要太多的纖維化組織,就可以採用避開藍光和紫外線光控制區域的人造光合作用。或者控制植物儘早進入開花結果期,這都可以採用光譜來人工控制和調節。而且人造光源進行的植物光合作用可以不間斷的二十四小時,只要二氧化碳氣體和水肥充足,植物的生長週期會縮短一倍多。採用半導體光源進行光合作用的優點就是節能效果好,可以調節光譜。

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