-
1 # 清明的星空
-
2 # 火星一號
在太陽的內部時刻進行著核聚變反應——氫原子核互相碰撞,並結合成氦原子核,反應後的總質量比反應前少了0.7%。這裡之所以會出現質量不守恆的情況,其實是因為根據愛因斯坦的質能方程:E=mc^2,質量能夠轉化為能量,所以核聚變反應遵循質能守恆定律。
太陽內部每秒有大約3.7×10^38個氫原子核即質子發生了核聚變反應,每個氫原子核的質量為1.67×10-27千克,所以每秒大約有430萬噸的質量被轉化為能量,根據質能方程可以計算出太陽每秒產生的能量為3.85×10^26焦耳。
太陽的能量朝著空間各個方向傳播,距離越遠的地方,單位面積接收到太陽能也越少。地球和太陽平均相距約1.496億千米,以這個距離為半徑的球面積為:4×π×(1.496×10^11)^2=2.81×10^23平方米,這意味著地球所處空間中每平方米能夠接收到的太陽能為1369焦耳。而地球的截面積為:π×6371000^2=1.28×10^14平方米。因此,地球每秒接收到的太陽能為1.75×10^17焦耳,每天接收到的太陽能則為1.51×10^22焦耳。
另一方面,人類在2017年全年消耗的總能量約為2×10^20焦耳,平均下來每天消耗5.48×10^17焦耳。因此,人類每天消耗的總能量只有太陽照射到地球上的太陽能的兩萬七千分之一。這意味著太陽在3秒內傳遞到地球上的能量,足夠供全人類連續使用一整天;而太陽在19分鐘內傳遞到地球上的能量,足夠供全人類連續使用一整年。
可以看到,太陽所產生的能量極為巨大。我們也可以做個這樣的簡單對比:世界上曾經爆炸過最強的氫彈——沙皇炸彈,它爆炸後所產生的能量約為2.1×10^17焦耳,而太陽內部相當於十多億個沙皇炸彈同時發生爆炸。
-
3 # 時空通訊
全世界人類每天消耗的能量是太陽每天照到地球上Sunny能量的幾分之幾?
人類現在消耗的能量比太陽分配個地球的能量差遠了。根據卡爾達舍夫三級文明理論,人類文明達到一級,所消耗的能量就正好是太陽輻射到地球的能量,而且這種能量還主要用於星際通訊和交流。太陽能量是由核心氫核聚變產生的,每秒鐘有6億噸的氫轉化為5.9858億噸的氦,其中有420萬噸質量虧損,這部分質量就轉化為能量。
根據愛因斯坦質能方程:E=MC^2公式計算,太陽核聚變每秒鐘發生的質量轉化能為3.78x10^26J(焦耳),這些能量形成巨大的輻射壓,抵禦住了狠心巨大質量的收縮壓,能量從核心經過輻射層、對流層、光球層、色球層、日冕層,輻射到太空。
這些能量大部分浪費掉了。其中有10億分之一分配給了太陽系各種天體,22億分之一分配給了地球。這22億分之一的能量有多大呢?約1.71x10^17J/s(焦耳/秒),相當於1000萬座三峽大壩的發電總量,或者每秒鐘爆炸3100多顆廣島原子彈的威力。
而人類2018年的發電總量才達到26.61萬億千瓦時,約9.6x10^19J/a(焦耳/年),每秒鐘只有3.0x10^12J,只是太陽輻射到地球能量的1/57000。有資料分析,加上石油、煤炭等其他非發電燃料消耗,地球目前中能量消耗達到2x10^13J/s,約合地球接受太陽輻射總能量的8550分之一。
還需要200年努力,人類使用能量才能達到太陽輻射給地球能量。有科學家認為,人類現在科技發展已經進入快車道,能量消耗將會以指數級增長,可能還需要200年左右人類文明能量消耗就能夠達到太陽輻射到地球能量同等,屆時,人類文明將上升到一級文明,對地球實現完全掌控能力,不在懼怕來自地球的任何災害,如任何地質和氣候災害,並消除瘟疫和戰爭。
回覆列表
這是個又大有小的問題!你的第一反應是多少呢?萬分之一?百萬分之一還是幾億分分之一!為了 方便比較,我們把能量單位都統一為燃燒值為2.93×10^7焦/千克的標準煤計算,也可以換算成核武器當量。
以2016年為例,全世界總共消耗的能源大約為180億噸標準煤,那麼每天就是5000萬噸標準煤的能 量,約為1.47×10^18焦耳。有多大,就是相當於一天消耗掉了大約17000顆投向廣島原子彈的威力 (約2萬噸TNT當量)。 再來看看我們的太陽,它每秒鐘向外輻射約28600億億兆瓦的能量,簡單的寫就是2.86×10^26焦耳 的能量,一天就是2.5×10^31焦耳,其中到達地球表面的太陽能只有1.5×10^22焦耳的能量能被地 球獲得,但這個數值與人類一天消耗的能量相比是其一萬倍,就是說,太陽一天供給地球的能量夠 人類用個三五十年沒有問題。 直觀的說,地球上接受到太陽的能量,約為太陽輻射的22億分之一,相當於每秒有42枚百萬噸級的 氫彈同時在爆炸,但我們的地球絲毫無影響。所以,人類目前所掌握的力量實在是太微小了。但我們還是要珍惜能源,不要浪費!