Сколько энергии получает Земля от Солнца

Энергия Солнца

Источником метеорологических, гидрологических, химических, биологических и других процессов, протекающих на земном шаре, является солнечная энергия. Вся другая поступающая энергия (излучение звезд и планет, космические лучи, внутренняя теплота Земли и др.) ничтожно мала по сравнению с энергией Солнца. Солнце — основной источник жизни на нашей планете и создатель энергетических запасов, которые все в большей степени используются человеком (нефть, каменный уголь, гидроресурсы, энергия ветра и др.). Солнце освещало и грело Землю на протяжении всей ее истории.

Солнечные лучи, распространяясь в мировом пространстве со скоростью 300 000 км/сек, проходят путь от Солнца до Земли, равный около 150 000 000 км, за 8,3 минуты. Несмотря на огромное расстояние, отделяющее нас от Солнца, и положение Земли в космическом пространстве, поверхность земли и нижние слои атмосферы нагреваются солнечными лучами достаточно сильно, чтобы поддержать жизнь на нашей планете.

Общее количество энергии, получаемой Землей от Солнца, можно сравнить с количеством энергии, создаваемой непрерывной работой 543 млрд. паровых машин в 400 л. с. каждая. А ведь это колоссальное количество энергии, которую получает земной шар, является лишь ничтожной долей лучистой энергии, испускаемой Солнцем! Вычисления показывают, что она составляет примерно одну двухмиллиардную долю всей энергии Солнца. Основная же часть солнечной энергии рассеивается в мировом пространстве. Чтобы представить ее размеры, скажем, что она достаточна, чтобы вся вода, содержащаяся в морях и океанах Земли, закипела за 1,5 секунды.

Откуда же на Солнце столько энергии? Этот вопрос всегда привлекал внимание ученых. Если бы Солнце состояло из горючего вещества, то согласно расчетам его энергии хватило бы ненадолго. В частности, если бы Солнце состояло из каменного угля, то оно сгорело бы за 2000—3000 лет. Из различных данных следует, что в настоящее время Солнце испускает примерно такое же количество энергии, какое оно испускало миллиарды лет назад. Еще не так давно существовало мнение, что образование столь чудовищного количества энергии обязано сжатию, испытываемому Солнцем. Но тогда солнечной энергии хватило бы лишь на несколько десятков миллионов лет. Причину неиссякаемости солнечной энергии объяснила современная физика.

Известно, что тела Вселенной состоят из атомов. Атомные ядра содержат в себе огромные запасы энергии, выделяющейся при расщеплении ядра. Как известно, расщепление атомного ядра и получение атомной энергии производятся с помощью специальных установок. Иначе это происходит на Солнце. При температуре в недрах Солнца, достигающей по вычислениям 16 млн. градусов, и колоссальном давлении атомы водорода, составляющие 90% массы Солнца, расщепляются. Происходит непрерывный процесс превращения атомов одних элементов в атомы других. В результате ядерной реакции выделяется внутриатомная энергия. Таким образом, источником солнечной энергии являются ядерные превращения. При образовании из водорода 1 г гелия выделяется 155 млрд. кал. На это тратится ничтожное количество вещества — 0,007 г. Для размеров Солнца эта потеря выражается в 4 200 000 т/сек. Однако она мало отражается на «сгорании» Солнца, так как запасы водорода на Солнце столь огромны, что их хватит еще на много миллиардов лет.

При высокой температуре газы в недрах Солнца очень плотны. Из недр Солнца они стремятся наружу и до его поверхности добираются в течение нескольких тысяч лет. При этом температура газов постепенно повышается и изменяется их количество. На поверхности Солнца температура газов достигает 6000°.

Солнце излучает энергию в виде электромагнитных волн различной длины, однако основная часть солнечной радиации, достигающей нашей планеты, имеет длину волны 0,17—4 микрона. При этом 7% ее составляет ультрафиолетовая радиация, с длиной волн от 0,17 до 0,35 микрона, 46% —световая радиация с длиной волн в пределах 0,35—0,76 микрон и 47%.—инфракрасная радиация с длиной волн от 0,76 до 4 микрон.

Несмотря на небольшой процент ультрафиолетового излучения Солнца, эта радиация играет весьма важную роль в химических преобразованиях атмосферных газов и почти полностью задерживается в верхних слоях атмосферы. Незначительная ее часть, достигающая поверхности земли, оказывает сильное воздействие на животный и растительный мир.

Интенсивность солнечной радиации. За единицу измерения интенсивности солнечной радиации принято количество тепла в калориях 2 , которое получает 1 см 2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, в 1 минуту (кал/см 2 мин). Как показывают результаты обработки многочисленных наблюдений, при отсутствии атмосферы интенсивность солнечной радиации составляет в среднем около 2 кал/см 2 мин, точнее 1,98 кал. Эту величину принято называть солнечной постоянной. Величина солнечной постоянной подвергается небольшим изменениям в зависимости от расстояния между Землей и Солнцем. Так как движение Земли вокруг Солнца происходит не по кругу, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце, то в течение года расстояние между Землей и Солнцем изменяется. Наименьшее расстояние между Солнцем и Землей бывает около 3 января, наибольшее — 3 июля. Интенсивность солнечной радиации, характеризуемая солнечной постоянной, испытывает некоторые, правда незначительные, колебания в зависимости от активности процессов на Солнце.

Если бы каждый квадратный сантиметр земной поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, при отсутствии атмосферы получал в 1 минуту 1,98 кал, то в течение года при тех же условиях он получил бы около 1000 ккал тепла. Но так как Земля близка по форме к шару и солнечные лучи не везде падают отвесно, да при этом вследствие вращения Земли вокруг своей оси всегда освещена только половина земного шара, то за год на 1 см 2 на верхней границе атмосферы поступает в среднем лишь четвертая часть названной величины, т. е. около 260 ккал/см 2 . Из этого количества солнечного тепла поверхностью земли и атмосферой поглощается только 166 ккал/см 2 год. Остальная часть отражается в мировое пространство. Достигает поверхности земли и поглощается ею до 70% общего количества радиации, используемой Землей, а 30% задерживается атмосферой.

Однако и на различные участки Земли солнечная энергия поступает в неодинаковом количестве. Это зависит от ряда условий.

Наука, занимающаяся изучением притока и расхода солнечной энергии, называется актинометрией. Она является одним из разделов метеорологии.

Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.

Солнце в будущем уничтожит все живое на Земле

Всеми любимая звезда, которая дарит нам тепло и ясные дни уничтожит все живое на нашей планете

Без солнца мы не смогли бы выжить, 99% живых организмов нуждается в солнечной энергии. Для человечества звезда играет очень важную роль. Мы получаем тепло от Солнца, свет и солнечную энергию. Тем не менее, оно хоть и является одной из основополагающей нашей жизни, может стать и предвестником конца всей жизни на Земле.

История

Звезда нашей обитаемой системы была сформирована 4.5 миллиардов лет назад. Благодаря силам гравитации газы в космосе сжались, а физические реакции запустили в ядре процесс образования звезды. Термоядерная реакция питает белое светило все это время, и будет питать еще примерно столько же.

Запасов водорода, который является своего рода «топливом» для солнца хватит еще более чем на шесть миллиардов лет. Можете не переживать о себе и судьбе своих следующих поколений. Тем не менее в глобальной перспективе наше Солнце рано или поздно уничтожит планету.

Тем не менее, от разрушительного влияния звезды наши потомки все же будут страдать. Если на планете через миллион лет останутся живые организмы, они уже почувствуют на себе последствия активности светила.

В течении уже нескольких миллиардов лет, внутри звезды каждую секунду сгорает больше четырех миллионов тонн водорода. Чем больше расходуется этого вещества, тем больше сжимается ядро звезды, и тем больше и горячее она становится. Примерные подсчеты ученых утверждают, что каждый миллиард лет, солнце прибавляет в яркости целых десять процентов.

Последствия изменений

Может показаться, что цифра не столь велика. Но, к примеру, для нашей планеты, увеличение яркости светила даже на один процент станет роковым для существования человеческой цивилизации. Прогнозируя поведение солнца и развитие жизни в будущем, ученые пришли к выводу, что через миллиард лет, из-за высокой температуры нашей планеты, разумная жизнь на ней станет невозможной. Если на тот момент человечество все еще будет обитать на Земле им придется прятаться глубоко под толщей планеты, дабы выжить.

Спустя миллиард лет, на поверхности планеты смогут выжить лишь обитатели глубоководных морей и океанов, а также определенные виды бактерий, способные переносить высокую температуру. Такие виды бактерий в наше время были обнаружены в жерлах вулканов и даже лаве.

Взгляд еще дальше в будущее, не обнадеживает. Через три с половиной миллиарда лет, на планете станет невозможной существование даже простейшей одноклеточной жизни. Спустя столько времени Солнце высушит всю воду на планете, пропадут моря и океаны. А поверхность Земли разогреется на столько, что будет похожа на нынешнюю Венеру.

Угасание звезды

Тем не менее и это еще не все. Конец планете придет лишь через шесть миллиардов лет. Когда ядро звезды уменьшиться и уплотнится до критических масштабов, его температуры хватит для того, чтобы воспламенить водород не только в ядре, но и верхних слоях светила. В свою очередь это приведет к увеличению объема звезды в несколько раз. Этот процесс приводит образованию так называемых красных гигантов.

В то время как внешние слои будут расширяться, ядро все так же продолжит сжиматься. В следствие чего запуститься реакция воспламенения гелия. Через почти восемь миллиардов лет весь гелий в Солнце закончится и преобразуется в углерод. Процесс уменьшения ядра, и роста внешних слоев усилиться и ускорится. В следствие чего наше Солнце станет больше в 256 раз в сравнении с нынешними размерами.

В кругах ученых физиков, до сих пор ведутся споры о том, сможет ли Солнце поглотить нашу планету. Все дело в солнечных ветрах, которые образуются по мере роста звезды. Эти ветра будут такой силы, что смогут сдвинуть планеты с их обычного места расположения.

Вполне возможно, что нашу планеты оттолкнет солнечным ветром на достаточное расстояние, чтобы Земля избежала поглощения солнцем. Таким образом во Вселенной останется хоть какое-то воспоминание о нашей планете. Но, на данный момент к точному ответу ученые так и не пришли.

Наше Солнце относительно маленькое, поэтому его массы не хватит для того, чтобы в конце его жизненного пути оно взорвалось огромной вспышкой от сверхновой звезды. Когда звезда израсходует все запасы своего топлива, раздутые слои светила образуют туманность, а ядро превратиться в белого карлика.

Размер белого карлика примерно будет равен размеру Земли, тем не менее он будет иметь неимоверную плотностью. Для примера: одна чайная ложка материи этого белого карлика будет весить не одну тонну. Из-за того, что вся энергия уже израсходована, белому карлику, бывшему некогда Солнцем, ничего не остается кроме как отдавать остатки своего тепла бесконечности космоса. Но, никогда уже не станет Солнцем, каким мы его знаем сейчас.

Судьба Земли

Что касается нашей планеты, после того как наша звезда превратиться в белого карлика, Землю ждет такая же участь, как и её соседей в солнечной системе. Планеты, без солнечного тепла начнут медленно замерзать. Если человеческая раса и сможет просуществовать такое огромное количество времени, вариантов остаться в нашей солнечной системе у неё нет. На тот момент уровень развития цивилизации должен будет дойти до того, чтобы люди смогли попытаться счастье на других планетах, в других солнечных системах или даже галактиках и обрести новый дом.

На данный момент не стоит акцентировать много внимания на столь далеких проблемах будущего. Лучше сосредоточиться на том, что мы имеем сейчас. И помнить, что несмотря на всю вражду людей друг с другом, наша Земля – это наш общий дом. Другого у нас нет, и если мы уничтожим единственное наше пристанище во всей Вселенной, гибель планеты и человечества придет куда более быстро нежели через миллиард лет.

Сколько тепла и света получает земля от солнца

Мы уже видели, как много энергии излучает Солнце в окружающее его мировое пространство. Но только менее одной двухмиллиардной доли её поступает к нам на Землю. Подавляющее же большинство солнечной энергии рассеивается в космическом пространстве без всякого полезного для нас действия. Но и падающее на нашу планету количество солнечной энергии очень велико. Его вполне достаточно, чтобы обеспечить все важнейшие процессы, происходящие на земной поверхности. Если бы эта доля солнечного излучения была увеличена примерно на 30 процентов, то климатические условия на Земле изменились бы настолько сильно, что даже на широте Москвы могли бы произрастать тропические растения.

Можно ли определить, сколько тепла поступает от Солнца на Землю в настоящее время? Можно.

Количество тепла, посылаемого на нашу Землю Солнцем, измеряется ежедневно при помощи специальных приборов, называемых актинометрами (рис. 17). Интенсивность солнечных лучей измеряется числом калорий, падающих на один квадратный сантиметр за одну минуту. Ежедневные и многочисленные измерения тепла, приносимого солнечными лучами на земную поверхность, показывают, что при условии, если бы эти лучи падали строго отвесно и вокруг Земли не было бы атмосферы, то каждый квадратный сантиметр земной поверхности получал бы, по расчётам, в течение минуты около двух малых калорий (точнее, 1,90). Измерения, проводимые на протяжении многих десятков лет, не обнаружили заметных изменений в интенсивности солнечных лучей. Поэтому это число (две калории), характеризующее интенсивность солнечных лучей, называется солнечной постоянной.

Но если мы будем измерять интенсивность солнечных лучей, падающих на земную поверхность, окружённую толстым слоем атмосферы, как это есть в действительности, мы увидим, что доходящее до нас количество солнечного тепла непостоянно, что оно всё время меняется под влиянием непрерывных процессов, происходящих в земной атмосфере. Кроме того, разные области земного шара получают неодинаковое количество солнечного тепла; области, расположенные ближе к экватору, получают его больше, области, расположенные ближе к полюсам, — меньше. Это объясняется, главным образом, тем, что солнечные лучи падают на поверхность Земли под различными углами, и потому одни из них более, а другие менее интенсивны. При отвесном падении одно и то же количество лучей приходится на меньшую площадку земной поверхности, чем при наклонном. В экваториальных и близких к ним областях солнечные лучи в середине дня падают на земную поверхность отвесно и потому являются более интенсивными. В полярных и околополярных областях лучи падают всегда наклонно, они как бы скользят по земной поверхности, и потому здесь они менее интенсивны. При наклонном падении

Источники:

http://big-archive.ru/geography/earth_atmosphere/9.php
http://haip.info/solnce-v-budushhem-unichtozhit-vse-zhivoe-na-zemle-5137/
http://www.hep.by/2012/03/26/skolko-tepla-i-sveta-poluchaet-zemlya-ot-solnca/