太阳能不能在黑夜中升起

时间：2022-08-17 11:59:59 科普知识我要投稿

太阳能不能在黑夜中升起

　　太阳能，是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式：辐射），主要表现就是常说的太阳光线。以下是小编整理的太阳能不能在黑夜中升起，仅供参考，大家一起来看看吧。

太阳能不能在黑夜中升起

　　太阳能不能在黑夜中升起

　　极昼又被称永昼或午夜太阳，是在地球的两极地区一天之内太阳都在地平线以上的现象，也就是说昼长等于24小时。极昼的出现是有规律的：太阳直射点在哪个半球，哪一极就会出现极昼现象。极昼的范围与太阳直射点纬度有关，其边界与极点的纬度差就是太阳直射点纬度。

　　每年春分过后，北极附近就会出现极昼，此后，极昼的范围会越来越大，到夏至日时达到最大，其边界会到达北极圈。夏至过后，北极圈附近极昼的范围会逐渐缩小，直至秋分时极昼完全消失。秋分过后，南极附近开始出现极昼，此后，南极附近的极昼范同会越来越大，到冬至日时达到最大，边界会到达南极圈。冬至日过后，南极附近的极昼范围会逐渐缩小，直至春分日时完全消失。

　　那么，为什么我们的地球会出现极昼现象呢？这是由于地球在沿椭圆形轨道绕太阳公转时，还绕着自身的倾斜地轴旋转。我们知道，地球在绕着太阳公转时一直是“斜着身子”，因此，就会让地球赤道平面与公转轨道面（黄道平面）之间形成一个夹角。这个夹角就是天文学中所说的黄赤交角。黄赤交角约为23°26，其角度并不是一个固定数值，但由于变化较小，所以短时间可以忽略不计。正是因为黄赤交角的存在，才使得地球上出现极昼现象。

　　在一些文学家和诗人的笔下，极昼是很浪漫的。俄罗斯著名诗人普希金对彼得堡的极昼现象有过这样描述：“在金黄色的天空中，朝霞忙着把晚霞替换，每天只有半小时昏夜，黑暗就被霞光驱散。”但是，极昼不仅仅有其浪漫的一面，如果长时间生活在极昼环境中，会对人的心理以及生物钟造成很大影响。在你睡觉时，太阳挂在天上，而当你醒来时，依旧是阳光明媚。所以，长期生活在极昼地区，会让人的生物钟和作息紊乱，甚至出现一些沮丧和消极情绪。

　　我国也有极昼现象。漠河位于我国的最北端，由于地处纬度高，随着季节的变换，每年到夏至时，便产生了昼长夜短的极昼。在极昼出现时，晚11时，天仍然亮，人们可以坐在白夜里看书、写字。当夜幕降临到午夜后的1-2时，天稍黑一会儿又开始放亮。此时，晚霞与朝晖在北方的天宇上交相辉映，其白夜之景十分壮观。因此游人多称漠河为“不夜城”。

　　太阳能基本特点

　　优点

　　（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。

　　（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

　　（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

　　（4）长久：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

　　缺点

　　（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的`情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。

　　（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

　　（3）效率低和成本高：太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，现在的实验室利用效率也不超过30%，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

　　（4）太阳能板污染：现阶段，太阳能板是有一定寿命的，一般最多3-5年就需要换一次太阳能板，而换下来的太阳能板则非常难被大自然分解，从而造成相当大的污染。

　　太阳能应用领域

　　太阳能的利用目前还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。

　　人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。

　　太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

　　建设太空太阳能发电站的设想早在1968年就有人提出，但直到最近人类才开始真正将之付诸行动。日本可谓此项目的先驱者之一，该项目预计耗资210亿美金，发电量能达到十亿瓦特，能供29.4万个家庭使用。在太空建太阳能发电站，无论气候如何，均可利用太阳能发电，这与在地球上建立太阳能发电站的情况不同。

　　光热利用

　　它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器（槽式、碟式和塔式）等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（>800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能采暖（太阳房）、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。

　　发电利用

　　清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。已实用的主要有以下两种。

　　1、光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。

　　2、光—电转换。其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。

　　太阳能电池

　　【材料要求】耐紫外光线的辐射，透光率不下降。钢化玻璃做成的组件可以承受直径25毫米的冰球以23米/秒的速度撞击。

　　【装用的EVA胶膜固化后的性能要求】透光率大于90%；交联度大于65%-85%；剥离强度（N/cm），玻璃/胶膜大于30；TPT/胶膜大于15；耐温性：高温85℃、低温－40℃；太阳电池的背面，耐老化、耐腐蚀、耐紫外线辐射、不透气等。

　　【用途】太阳能发电广泛用于太阳能路灯、太阳能杀虫灯、太阳能便携式系统，太阳能移动电源，太阳能应用产品，通讯电源，太阳能灯具，太阳能建筑等领域。

　　太阳能在2050年前可能将成为电力的主要来源，受助于发电设备成本大跌。IEA报告表示，2050年前太阳能光伏（PV）系统将最多为全球贡献16%的电力，来自太阳能发电厂的太阳能热力发电（STE）将提供11%的电力。

　　光化利用

　　这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。

　　光化转换就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应。

　　植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍，若能揭示光化转换的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。太阳能光化转换正在积极探索、研究中。

　　通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。巨型海藻。

　　燃油利用

　　欧盟从2011年6月开始，利用太阳光线提供的高温能量，以水和二氧化碳作为原材料，致力于“太阳能”燃油的研制生产。截至目前，研发团队已在世界上首次成功实现实验室规模的可再生燃油全过程生产，其产品完全符合欧盟的飞机和汽车燃油标准，无需对飞机和汽车发动机进行任何调整改动。

　　研制设计的“太阳能”燃油原型机，主要由两大技术部分组成：第一部分利用集中式太阳光线聚集产生的高温能量，辅之ETH Zürich 自主知识产权的金属氧化物材料添加剂，在自行设计开发的太阳能高温反应器内将水和二氧化碳转化成合成气（Syngas），合成气的主要成分为氢气和一氧化碳；第二部分根据费-托原理（Fischer-Tropsch Principe），将余热的高温合成气转化成可商业化应用于市场的“太阳能”燃油成品。

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