Световая энергия

Лучистая энергия солнца, действие энергии световых волн, измерение потока световой энергии, энергия светового кванта, количество световой энергии

Световая энергия знакома всем людям всех времен с самого рождения. С древности известны такие источники световой энергии, как Солнце, Луна и Звезды, костер, факел, хемилюминесцентные животные и растения. В настоящее время Солнце продолжает оставаться основным и главнейшим источником энергии на Земле вообще и световой энергии в частности.

Все живое на Земле существует только благодаря лучистой энергии солнечного света. Если бы на нашей планете не было атмосферы, которая отражает и лишь частично поглощает световую энергию Солнца, поверхность земного шара там, где солнечные лучи падают на нее отвесно, получала бы за минуту 8,37 дж (2 калории) на 1 см2. Эта величина называется солнечной постоянной и измерена с большой точностью вне атмосферы Земли с помощью ракет.

Если учесть, что Солнце освещает только половину поверхности земного шара, можно подсчитать, что за секунду оно посылает на нашу планету энергию, которая выделилась бы при сгорании 40 млн. т каменного угля! Крупнейшая в мире электростанция могла бы выработать такое количество энергии лишь за 30 лет. Без солнечного света Земля стала бы обледенелым, безжизненным космическим телом. На Земле нет других в какой-то мере сравнимых с солнечным светом источников энергии.

Растения, а значит, и все живое существуют за счет энергии Солнца. Сжигая в печах каменный уголь и нефть, мы расходуем световую энергию, когда-то запасенную растениями. Включая электрическую лампочку, электромотор, мы потребляем солнечную энергию: в свое время вода, вращающая турбины гидроэлектростанции, была превращена лучистой солнечной энергией в пар и перенесена в тучах на возвышенности.

На Землю падает лишь около четырех десятимиллиардных долей энергии, излучаемой Солнцем. А вся его энергия образуется в результате термоядерных процессов. Масса солнечного вещества непрерывно превращается в энергию. При этом 1 г массы равнозначен энергии, выделяющейся при сгорании 20 000 т угля.

Масса Солнца превращается в энергию в термоядерном процессе. Энергию этого гигантского «термоядерного реактора» доставляет на Землю свет.

Свет — это поток энергии. Световая энергия может передаваться по-разному, в частности колебательными процессами. Можно рассматривать свет как электромагнитное излу-чение, такое же, как радиоволны, но волны его гораздо короче. В фотометрии — науке, изучающей световые лучи,— светом называется электромагнитное излучение, ощущаемое глазом человека. Такое излучение дают волны, длина которых лежит в диапазоне между 0,39 и 0,75 мк. Однако к понятию «свет» можно отнести и не видимые глазом лучи, т. е. электромагнитные излучения с длинами волн, выходящими за эти пределы. Ведь писал же академик С. И. Вавилов в книге «Глаз и Солнце»: «Существует бесконечное разнообразие явлений, которые нам придется назвать световыми, и которые невидимы».

Таким образом, из всех доступных в настоящее время человечеству видов энергии, энергия световых волн, и ее основной источник – Солнце – являются безусловными лидерами по доступному объему и запасам.

Помимо непосредственного действия лучистой энергии, Солнце приносит и тепловую энергию, разогревая поверхность Земли и атмосферу. Таким образом, световая энергия Солнца является первопричиной появления таких источников механической энергии, как ветер и течение рек, таких источников химической энергии, как нефтяные, газовые, угольные, торфяные месторождения, леса, луга и поля, морская растительность и т.п.

Не относящимися напрямую к Солнцу, можно назвать такие источники энергии, как приливы-отливы морей и океанов, вызываемых движением Луны, урановые месторождения (ядерная энергия), и пока не применяемый в промышленности термоядерный синтез. Однако световая энергия не является первичной энергией. В первооснове энергетических преобразований всегда оказывается реакция ядерного синтеза, происходящая на Солнце и звездах. Все остальные виды и источники энергии представляют собой лишь дальнейшее преобразование этой первичной реакции.

На сегодняшний день человек широко использует не только естественную солнечную световую энергию, но и искусственно получает ее из других видов энергии: электромагнитной, механической, химической. Однако использование солнечных батарей (преобразователей электромагнитных волн) до сих пор ограничено экваториальными районами Земли. Естественную световую энергию Солнца успешно используют для нагрева воды (тепловая энергия), преобразования в электрическую энергию, выращивания сельскохозяйственных культур (химическая энергия).

Источник