A nap olyan, mint egy energiaforrás
A fizika absztrakt témája: "A nap - mint energiaforrás"
A nap olyan, mint egy energiaforrás
A napról és energiájáról több száz könyvet írtak. Róla írta fizikusok és vegyészek, csillagászok és asztrofizikusok, geológusok, geográfusok, biológusok és mérnökök. És ez nem meglepő. Végtére is, a nap az élet forrása minden földi dolognak. A nap elpárolog a vizeket az óceánokról, a tengerekről a Föld felszínéről. Kiderült, hogy a nedvesség a vízcseppek, alkotó felhők és a köd, majd azt okozza, hogy visszaesik a földre eső, hó, harmat, fagy, ezáltal egy hatalmas kerékpáros nedvesség a légkörben. A napenergia a légkör általános áramlását és az óceánok vízforgalmát jelenti. Úgy tűnik, hogy hatalmas bolygóvíz- és levegőfűtési rendszerünket hozza létre, amely a föld felszínén elosztja a hőt. A növényekre eső napfény okozza a fotoszintézis folyamatát, meghatározza a növények növekedését és fejlődését; hullott a földre, akkor hővé alakul, ez felmelegíti képez a talaj az éghajlat, ezáltal életerő a talajban növényi magvak, mikroorganizmusok és élőlények lakják, hogy e nélkül a hő lenne olyan állapotban hibernáció (hibernáció).
De az emberek és az állatok a nap nélkül is élhetnek? Természetesen nem. Ők, ha nem közvetlenül, akkor közvetetten függenek attól, hiszen nem élhetnek víz nélkül, étkezés nélkül.
Tehát a Nap a Föld legfontosabb energiaforrása és a fő oka, amely a legtöbb bolygónk más energiaforrásait hozta létre, mint például a szén, az olaj, a gáz, a szél és a leeső víz, az elektromos energia stb.
A Nap forrása, amely főként sugárzó energia formájában jelenik meg, annyira nagy, hogy nehéz még elképzelni. Elég azt mondani, hogy ez az energia csak egy két milliárdod része érkezik a Földre, de körülbelül 2,5 * 1018 kal / perc. Ehhez képest, minden más energiaforrás, mint például a külső (sugárzás holdak, csillagok, kozmikus sugárzás) és a belső (a belső hő a föld, radioaktív sugárzás, betétek szén, olaj, stb) elhanyagolhatóan kicsik.
A nap a legközelebbi csillag számunkra, egy hatalmas izzó golyó, amelynek átmérője 109-szer nagyobb a Föld átmérőjénél, és mennyisége több mint 1 millió 300 ezer-szer a Föld mennyisége. A Nap átlagos sűrűsége a bolygó sűrűségének körülbelül 0,25% -át teszi ki.
Mivel a nap nem szilárd, hanem gázgömb, feltételesen meg kell beszélni annak méreteiről, megértve alatta a napfény méretét a Földről.
A nap belsejében nincs megfigyelés. Ez egyfajta óriási méretű atomkazán, ahol körülbelül 100 milliárd atomos nyomás alatt komplex nukleáris reakciók folynak le, amikor a hidrogén héliumgá válik. Ők a nap energiájának forrása. A nap belső hőmérséklete 16 millió fokos.
Az a tény, hogy ez a hőmérséklet, az angol tudós D.Dzhins a könyv „The Universe körülöttünk”, mondja a következőket:”... csipetnyi anyagok hőmérsékletre melegítjük, hogy érvényesül a központ a nap, bocsát ki annyi hőt, hogy az a személy, aki a távolból 150 km-re innen égne azonnal. A Nap belsejében lüktető gáz nemcsak szokatlanul meleg, hanem nagyon nehéz is. Sűrűsége 11,4-szerese a Nap sűrűségének. Ebben az atomkazánban láthatatlan röntgensugarak vannak. Mielőtt elérnék a Nap felszínét, egy nagyon kanyargós ösvényen haladnak át, amely mintegy 20 ezer évet vesz igénybe. Minél közelebb megközelítik a felületet a nap, a egyre növekvő hullámhossz, és a rezgési frekvenciája csökken mindaddig, amíg azokat alakítjuk az ultraibolya és a látható fény.
Amint a sugárzó energia természete megváltozik, a nap hőmérséklete is változik. Középponttól távol a sugár magasságától mintegy 150 ezer fokig csökken. A Földből csak a Nap külső héjával (a fotoszféra) lehet megfigyelni. Ugyancsak sugárzik a napsugárzást. A fénysugár vastagsága mindössze 300 km, felülete 5700 fok.
A fotoszféra réteg felett a napsugárzás. A napenergiát két részre osztják. Alsó rétegét, ahol a napsugár lángja felfelé, a kromoszómának nevezik, és a felső réteg gyakorlatilag korlátlan réteg - a szoláris korona. A gázok hőmérséklete több millió fokot ér el, vagyis több ezer alkalommal nagyobb a fotoszféra hőmérsékleténél.
A napsugárzásból származó napkollektorok hőmérsékletének ilyen növekedését (és nem csökkenését) a tudósok azzal magyarázzák, hogy a lámpatest felszínén fellépő zaj szörnyű ereje által keletkező sokkhullámok keletkeznek.
Az űrállomásokkal kapcsolatos modern tanulmányok azt mutatják, hogy a napkollektor gázai kitöltik a naprendszer egész bolygóközi térét. A napkorona által folyamatosan kibocsátott gázrészecskék egyfajta "szoláris szél" a bolygóközi térben. Ennek a szélnek bizonyos tulajdonságai felismerhetők az üstökösök vagy mágneses zavarok viselkedésének megfigyelésében a Föld mágneses pólusai közelében lévő légkör felső rétegeiben.
A "napsugár" -ot alkotó gázrészecskék sebessége 300-500, és egyes adatok szerint akár 800 km / másodperc. Ennek a "szélnek" köszönhetően a Nap folyamatosan veszít nemcsak energiát, hanem tömegeket is. Évente mintegy 1,4 * 1013 tonna anyagot szállít a Napról. De bár ez a szám csillagászati, a Nap mennyiségének a nap teljes tömegéhez viszonyított vesztesége olyan kicsi, hogy csak 100 milliárd év alatt 1% -os csökkenést eredményezhet.
A Föld, hiszen a naprendszer összes bolygóját nem egy légtelenített hideg tér veszi körül, hanem egy forró, koronális gáz, amelynek h mérséklete eléri a több tízezer fokot. A Föld atmoszférájának (exoszféra) felső, lemerült rétegei egyesülnek a napsugárzó forró gázok áramlásával. Ezért a levegő részecskék hőmérséklete itt több száz fokot ér el a nulla alatt.
A gázrészecskék (korpuszkulusok) mellett, amelyek, ahogy mondtam, a Naptól 300-500 km / s sebességgel repülnek. és eléri a Föld felszínét után körülbelül 8-10 perc, a Sun elektromágneses energiát bocsát formájában különböző hullámhosszúságú és frekvenciájú kezdve több Á (1 mikron = 10,000 nm), hogy nagyon hosszú rádióhullámok. A bejövő napsugárzás fő része 0,17 - 24 mikron, és a sugárzás 99% -a 0,17-4 mikron tartományba esik. A Nap sugárzása 0,17 mikronnál kisebb hullámhosszúságokkal a légkör felső rétegei által abszorbeálódik, és csak nagy magasságokkal emelkedhet. A Nap ilyen rövid hullámú ultraibolya sugárzása nagyon veszélyes az élő szervezetek életében. Ha a légkör nem védett bennünket, akkor az élet a Földön lehetetlen lenne.
A 24 μm-nél nagyobb hullámhosszú napsugárzás elhanyagolható, és a gyakorlati számításokban nem veszi figyelembe. A napsugárzás spektruma (0,17-4 mikron) általában három részre oszlik. Az első rész - ultraibolya sugárzás (0,17-0,35 mikron). Az élő szervezetekre gyakorolt erős hatás, néha kémiai sugárzásnak nevezik. Ez megváltoztatja a bőr pigment összetételét, és napsütést okoz, és hosszan tartó expozícióval - erythema vagy égési sérülések. Hosszan tartó besugárzás esetén számos mikroorganizmus káros hatással van. Annak ellenére azonban, hogy ez a sugárzás a növények és az állatok életében fontos, a Föld energiamérlegében való részesedése nem haladja meg a 7 százalékot.
A napspektrum második része (0,35-0,75 mikron) a fénysugárzás, vagyis a napfénynek nevezzük. A sugárzás részesedése az energiamérlegben már 46 százalék.
Végül, a harmadik rész a szoláris spektrum (0,76-4 mikron és több) képez egy úgynevezett infravörös már a szem számára láthatatlan, sugárzás (47 százalék).
Ha a napot egy sötét üvegen, ködön vagy ködön át nézed (különösen, ha közel van a horizonthoz), hatalmas sötét foltot láthatsz. A valóságban kiderül, hogy ezen a helyen, ami az alapja a fotoszféra, nem folyamatos, és megjelenésében hasonlít a macskaköves járdán.
Megfigyelések azt mutatják, hogy a Nap felszíne soha nem nyugszik. A "járda" depressziói néha összefonódnak egymással, nagy sötét foltokat alkotva, amelyek jelzik a napkollektorok erős vertikális mozgását; Az ilyen foltok szolár aktivitásában több egyidejű lehet, míg a csendes időszakokban a Nap felszíne hónapokig tiszta lehet. Tanulmányozásával gyakoriságának és intenzitásának aurora emelkedett és a fokozott naptevékenység időszakban, a tudósok úgy találták, hogy a naptevékenység saját periodicitás 2, 6, 11, 26 és 100 év. Különösen jól nyomon követhető 11 éves ciklus.
Azokban az években, amikor ezeknek a hullámoknak a felületei vagy felületei átfedik egymást, a napsütés növekedése élesen megtörténik. Ez a helyzet 1957-ben történt, amelyet a tudósok a Nemzetközi Geofizikai Évnek választottak, hogy megfigyeléseiket egyidejűleg szervezzék az egész világon. Ebben az évben a foltok száma (a hagyományos egységekben mérve, Wolff-számok) az elmúlt 250 évben rekordértéket értek el.
A Nap tevékenysége befolyásolja a Földön és a légkörben előforduló folyamatokat. A légkörben fellépő erősítés, mágneses zavarok, mágneses viharok, romlása vagy akár a rádióhullámok áthaladásának megállítása. A napfény aktivitása nagy hatással van az időjárásra, sőt az éghajlatra, valamint a Föld kemény héjában előforduló geofizikai folyamatokra.
Az a tény, hogy az úgynevezett az ekliptika síkjában, amelyben a Föld forgása a Nap körül van döntve a nap felé egyenlítő csak 70. Ez azt jelenti, hogy a Föld megkapja a sugárzó energia és korpuszkuláris sugárzás csak egy szűk egyenlítői régióban a nap. Azonban a csillagászok megállapították, hogy az amplifikációs napenergia foltok kialakítva a nap napenergia fokozatosan csúszik pólusok a napenergia egyenlítői övezetben. Ez azzal a ténnyel jár, hogy ezen időszakokban sokkal több ultraibolya sugár és ultrashort hullámhosszú sugárzás érkezik a Földre. Ezek hatása főként a légkör magas rétegeit érinti, és kevés hatással van a Föld felszínére érkező közvetlen sugárzás intenzitására.
A felső légkörben befolyása alatt ultraibolya sugárzás a oxigén molekula O2 Sun kettévágva, vagy azt mondják, hogy disszociál (O = O2 + O). A disszociáció eredményeképpen létrejött szabad oxigénatomok nagyon instabilak, gyorsan csatlakoznak egy másik oxigénmolekulához, és új ózon keletkeznek (O3).
Az ózon legnagyobb koncentrációja a légkörben 10-30 km-rel a felszín felett van megfigyelve. Ezért gyakran nevezik az ózonrétegnek. Ez az ózonréteg nagyon magas az éghajlat kialakulásában, nem csak a szabad légkörben, hanem a Föld felszínén is. A lényeg az, hogy az ózon a földfelszín által kibocsátott hősugarak jelentős részét elnyeli a világűrbe. Miután felszívta őket, először felmelegíti a levegő réteget, amelyben benne van, másodszor pedig visszaadja a hőt a Földre, megelőzve annak hűtését. Olyan, mint egy keret üvegházban, ezért termikus hatása van bolygónk felszínén, ezt a hatást üvegházhatásnak nevezzük.
A napsugárzás növekvő intenzitásával az ózon légkörben nő, és maximális intenzitása a 28 és 30 km közötti tengerszint feletti magasságból a 10 és 11 km közötti magasságba mozdul el. Mivel az ilyen ózon újraelosztása mellett tiszta ég egyensúlyi hőmérséklet a Föld felszínén is emelkedhet néhány fokkal, ami viszont hatással van a légnyomás változása a Föld felszínét, és ezzel együtt - az általános légkörzésre. Körülbelül kétévente, vagy inkább minden 26 hónapban, a nyugatról keletre, keletre, majd nyugatra.
A naptevékenység azonban nemcsak a napfoltok számával és területével függ össze. Vannak más csillagászati körülmények is, amelyek fokozzák vagy gyengítik a napsugárzás kínálatát a Föld légkörének határain, és létrehozzák saját ciklikusságukat. Az egyik ilyen körülmény a nap 27-órás forgási ideje a tengelye körül. Ebben a tekintetben a forgatás létrehozott vagy lap bármely részén a szoláris egyenlítő sötét foltok jelennek meg, vagy eltűnnek a látható napkorong, ami megváltoztatja az összeg a napsugárzás által kibocsátott, a Föld felé. Egy ilyen 27 napos ciklus nem befolyásolhatja a Föld felszínén és a légkörben előforduló időjárási és egyéb geofizikai folyamatokat.
Itt vannak adatok a hideg hullámain St. Petersburgban, például a geofizikai tudomány doktora T.V. Pokrovskaya (1967). Az első naptári napja minden hónap, az átlagos hideg hullámok egyenlő húsz, a tizedik nap - 12-19 - negyvenes huszonhatodik - Harminchét. Mint látható a fenti, az első félévben minden hónapban a valószínűsége, meleg időjárás St. Petersburg körülbelül 2-3-szor magasabb, mint a végén a hónapban.
Több hosszabb távú Napciklusokat egyenlő átlagosan 7 éves, kapcsolatban áll egymással, úgy tűnik, csapadékos években a nyugati parton Dél-Amerika, amelyek ismétlődnek minden 7 év, valamint a súlyos tél az észak-nyugati Oroszország, megfigyelhető keresztül ugyanazt a szakadék időben.
Jelentős befolyás a napelem aktivitásának növekedését jelzi, nemcsak a folyamatokban, hanem az ember állapotában is. Még a század közepén is, a kémikusok furcsa jelenséget észleltek: egyes kolloid megoldások semmiféle ok nélkül nem veszítik el a kolloid stabilitást. Ezekben az anyagokban felfüggesztve hirtelen lecsapódnak csapadék formájában, és a színezékek elszíneződnek. A szakemberek éreztették és éreztették, hogy az iparágak korábban észrevették, hogy bizonyos körülmények között az izzadtság és az éreztetés nagyon nehéz kizárni. A cementiparban ugyanakkor a kiváló minõségû cementminõségek gyengén cementáltak stb.
Az olasz vegyész Picardi sikerült szoros kapcsolatot kialakítani ezekkel az eredeti jelenségekkel mágneses viharokkal, és ezeken keresztül - és napelemekkel. Kiderült, hogy az egyes megoldások kolloid egyensúlyának megsértése mindig összefügg a napi aktivitás növekedésével és a napelemes sugárzás növekedésével. Később az orvosok megállapították, hogy a szív- és érrendszeri betegségekben szenvedő betegek állapota a megnövekedett napi aktivitással együtt romlik. Ennek oka a vér állapotváltozása, amely egyfajta kolloidként a nap növekvő sugárzásának is kitett. Az orvosok már találtak néhány módot arra, hogy megvédjék magukat a káros hatásuktól. A napsugárzásnak más hatása van a nyugati nap időszakában. Ekkor a spektrum fényében egyre nagyobb a napenergia beáramlása, és ezzel együtt nő a közvetlen sugárzás intenzitása a Föld felszínén. Ezért egy olyan természetjelenség, amely korábban megmagyarázhatatlanná vált, a 3-4 alkalommal a Földön tapasztalható súlyos aszályok számának növekedése érthetővé válik. Ezeket csak a minimális napi aktivitás időszakában figyelik meg, vagy megelőzik ezeket az időszakokat.
- - - A nap - mint energiaforrás - - -