太陽能不能在黑夜中升起

時間：2022-08-17 11:59:59 科普知識我要投稿

太陽能不能在黑夜中升起

　　太陽能，是一種可再生能源。是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式：輻射），主要表現就是常說的太陽光線。以下是小編整理的太陽能不能在黑夜中升起，僅供參考，大家一起來看看吧。

太陽能不能在黑夜中升起

　　太陽能不能在黑夜中升起

　　極晝又被稱永晝或午夜太陽，是在地球的兩極地區一天之內太陽都在地平線以上的現象，也就是說晝長等于24小時。極晝的出現是有規律的：太陽直射點在哪個半球，哪一極就會出現極晝現象。極晝的范圍與太陽直射點緯度有關，其邊界與極點的緯度差就是太陽直射點緯度。

　　每年春分過后，北極附近就會出現極晝，此后，極晝的范圍會越來越大，到夏至日時達到最大，其邊界會到達北極圈。夏至過后，北極圈附近極晝的范圍會逐漸縮小，直至秋分時極晝完全消失。秋分過后，南極附近開始出現極晝，此后，南極附近的極晝范同會越來越大，到冬至日時達到最大，邊界會到達南極圈。冬至日過后，南極附近的極晝范圍會逐漸縮小，直至春分日時完全消失。

　　那么，為什么我們的地球會出現極晝現象呢？這是由于地球在沿橢圓形軌道繞太陽公轉時，還繞著自身的傾斜地軸旋轉。我們知道，地球在繞著太陽公轉時一直是“斜著身子”，因此，就會讓地球赤道平面與公轉軌道面（黃道平面）之間形成一個夾角。這個夾角就是天文學中所說的黃赤交角。黃赤交角約為23°26，其角度并不是一個固定數值，但由于變化較小，所以短時間可以忽略不計。正是因為黃赤交角的存在，才使得地球上出現極晝現象。

　　在一些文學家和詩人的筆下，極晝是很浪漫的。俄羅斯著名詩人普希金對彼得堡的極晝現象有過這樣描述：“在金黃色的天空中，朝霞忙著把晚霞替換，每天只有半小時昏夜，黑暗就被霞光驅散。”但是，極晝不僅僅有其浪漫的一面，如果長時間生活在極晝環境中，會對人的心理以及生物鐘造成很大影響。在你睡覺時，太陽掛在天上，而當你醒來時，依舊是陽光明媚。所以，長期生活在極晝地區，會讓人的生物鐘和作息紊亂，甚至出現一些沮喪和消極情緒。

　　我國也有極晝現象。漠河位于我國的最北端，由于地處緯度高，隨著季節的變換，每年到夏至時，便產生了晝長夜短的極晝。在極晝出現時，晚11時，天仍然亮，人們可以坐在白夜里看書、寫字。當夜幕降臨到午夜后的1-2時，天稍黑一會兒又開始放亮。此時，晚霞與朝暉在北方的天宇上交相輝映，其白夜之景十分壯觀。因此游人多稱漠河為“不夜城”。

　　太陽能基本特點

　　優點

　　（1）普遍：太陽光普照大地，沒有地域的限制，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發和利用，便于采集，且無須開采和運輸。

　　（2）無害：開發利用太陽能不會污染環境，它是最清潔能源之一，在環境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。

　　（3）巨大：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現今世界上可以開發的最大能源。

　　（4）長久：根據太陽產生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。

　　缺點

　　（1）分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的`情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向1平方米面積上接收到的太陽能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備，造價較高。

　　（2）不穩定性：由于受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩定的，這給太陽能的大規模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續、穩定的能源，從而最終成為能夠與常規能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環節之一。

　　（3）效率低和成本高：太陽能利用的發展水平，有些方面在理論上是可行的，技術上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，現在的實驗室利用效率也不超過30%，總的來說，經濟性還不能與常規能源相競爭。在今后相當一段時期內，太陽能利用的進一步發展，主要受到經濟性的制約。

　　（4）太陽能板污染：現階段，太陽能板是有一定壽命的，一般最多3-5年就需要換一次太陽能板，而換下來的太陽能板則非常難被大自然分解，從而造成相當大的污染。

　　太陽能應用領域

　　太陽能的利用目前還不是很普及，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛星提供能源方面得到了應用。

　　人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地熱能資源除外），雖然太陽能資源總量相當于人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。

　　太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。為人類創造了一種新的生活形態，使社會及人類進入一個節約能源減少污染的時代。

　　建設太空太陽能發電站的設想早在1968年就有人提出，但直到最近人類才開始真正將之付諸行動。日本可謂此項目的先驅者之一，該項目預計耗資210億美金，發電量能達到十億瓦特，能供29.4萬個家庭使用。在太空建太陽能發電站，無論氣候如何，均可利用太陽能發電，這與在地球上建立太陽能發電站的情況不同。

　　光熱利用

　　它的基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽能集熱器和聚焦集熱器（槽式、碟式和塔式）等4種。通常根據所能達到的溫度和用途的不同，而把太陽能光熱利用分為低溫利用（<200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（>800℃）。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽能采暖（太陽房）、太陽能溫室、太陽能空調制冷系統等，中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽爐等。

　　發電利用

　　清立新能源未來太陽能的大規模利用是用來發電。利用太陽能發電的方式有多種。已實用的主要有以下兩種。

　　1、光—熱—電轉換。即利用太陽輻射所產生的熱能發電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽，然后由蒸汽驅動氣輪機帶動發電機發電。前一過程為光—熱轉換，后一過程為熱—電轉換。

　　2、光—電轉換。其基本原理是利用光生伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。

　　太陽能電池

　　【材料要求】耐紫外光線的輻射，透光率不下降。鋼化玻璃做成的組件可以承受直徑25毫米的冰球以23米/秒的速度撞擊。

　　【裝用的EVA膠膜固化后的性能要求】透光率大于90%；交聯度大于65%-85%；剝離強度（N/cm），玻璃/膠膜大于30；TPT/膠膜大于15；耐溫性：高溫85℃、低溫－40℃；太陽電池的背面，耐老化、耐腐蝕、耐紫外線輻射、不透氣等。

　　【用途】太陽能發電廣泛用于太陽能路燈、太陽能殺蟲燈、太陽能便攜式系統，太陽能移動電源，太陽能應用產品，通訊電源，太陽能燈具，太陽能建筑等領域。

　　太陽能在2050年前可能將成為電力的主要來源，受助于發電設備成本大跌。IEA報告表示，2050年前太陽能光伏（PV）系統將最多為全球貢獻16%的電力，來自太陽能發電廠的太陽能熱力發電（STE）將提供11%的電力。

　　光化利用

　　這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式。它包括光合作用、光電化學作用、光敏化學作用及光分解反應。

　　光化轉換就是因吸收光輻射導致化學反應而轉換為化學能的過程。其基本形式有植物的光合作用和利用物質化學變化貯存太陽能的光化反應。

　　植物靠葉綠素把光能轉化成化學能，實現自身的生長與繁衍，若能揭示光化轉換的奧秘，便可實現人造葉綠素發電。太陽能光化轉換正在積極探索、研究中。

　　通過植物的光合作用來實現將太陽能轉換成為生物質的過程。巨型海藻。

　　燃油利用

　　歐盟從2011年6月開始，利用太陽光線提供的高溫能量，以水和二氧化碳作為原材料，致力于“太陽能”燃油的研制生產。截至目前，研發團隊已在世界上首次成功實現實驗室規模的可再生燃油全過程生產，其產品完全符合歐盟的飛機和汽車燃油標準，無需對飛機和汽車發動機進行任何調整改動。

　　研制設計的“太陽能”燃油原型機，主要由兩大技術部分組成：第一部分利用集中式太陽光線聚集產生的高溫能量，輔之ETH Zürich 自主知識產權的金屬氧化物材料添加劑，在自行設計開發的太陽能高溫反應器內將水和二氧化碳轉化成合成氣（Syngas），合成氣的主要成分為氫氣和一氧化碳；第二部分根據費-托原理（Fischer-Tropsch Principe），將余熱的高溫合成氣轉化成可商業化應用于市場的“太陽能”燃油成品。

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