太陽每秒釋放的能量足夠人類用1萬年,為何能源危機還是困擾人類

2020-12-23 關注未來世界

太陽是一顆恆星,在廣袤無垠的宇宙中,它只是很普通的一員。僅僅在我們的銀河系裡就有差不多2000億顆恆星;而像銀河系這種規模的星系,在可觀測宇宙中就能找到1萬個以上。可以說,整個宇宙中恆星的總數比海灘上的沙子還多。

對人類而言,太陽是獨一無二的。人類活動消耗的絕大部分能量,追根究底都是來自太陽。例如,地球儲存的石油、煤炭都是來源於古生物的光合作用;在河流上設置水壩可以發電,但是水的勢能是來自太陽的蒸發作用——是太陽免費幫我們把水搬到天上,再落回地面上的高處。

所以其實從整個宇宙來看,能量和資源並不是什麼稀罕、貴重的物事,即使有若干個地球、若干個人類也根本不可能用完宇宙間所有的能量。且不論整個宇宙,就拿離我們最近的能量源——太陽來說,它的內部充滿了無數個急著配對的氫原子核,正在進行大規模的核聚變,而且已經持續了45.7億年了。太陽每秒鐘產生的能量高達380億億億焦耳(3.8 x 10^26焦耳),以人類當前的生產力水平,每年消耗大約5 x 10^20焦耳的能量,這樣算來太陽1秒放出的能量夠人類用70多萬年。

那為什麼人類還面臨能源危機呢?

一方面,人類的科技水平不高,遠遠無法開發利用地球以外的資源。另一方面,地球離太陽的平均距離是1.5億公裡,而地球的平均直徑只有區區的1.3萬公裡,所以太陽輻射的能量只有22億分之一被地球接收到。

不過我們可以換個角度來看,22億分之一其實是一個非常幸運的數字。以地球現在所處的位置,地球上平均每平方米接收到的太陽能大約是1360瓦特。如果太陽再強一點或者離地球再近一點,地球上的水很快就會蒸乾;如果太陽光不夠強,或者離地球再遠一點,那麼地球的氣候就不會如此宜人。

地球確實是名副其實的「幸運星」。地球的質量剛剛好,可以跟太陽維持合理的距離;太陽的溫度、光度也都剛剛好,溫和地給地球輸送能量;地球上又恰巧有水和有機物。地球能有今天這般繁榮的景象,充滿著難以言喻的必然與偶然。

地球如此珍貴,我們應該好好愛惜她。

相關焦點

  • 太陽每秒釋放的能量足夠人類使用上萬年,但人類還是存在能源危機
    太陽內部通過核聚變反應釋放大量能量,據估計,太陽每秒釋放大約380億億億焦耳能量,相當於人類當前生產力水平數十萬年消耗的能量,但是只有22億分之一能輻射到地球。根據恆星演化模型的推斷,我們太陽已經有45.7億年的歷史,化學反應肯定是無法維持這麼長時間的能量輸出,在太陽內部,主要進行著氫元素向氦元素的聚變,從而釋放大量能量。
  • 太陽每秒釋放的能量有多強?如果被人類收集,能使用多久?
    地球環境的變化和太陽有很大關係,正因為太陽光的照射,才讓地球上的植物們能夠進行光合作用,據了解太陽現在已經有50億歲的年齡,雖然是一顆極為普通的恆星,但是它的內心會有源源不斷的核聚變反應,這個時候科學家萌生了一個想法,如果把太陽每秒發出的能量收集起來,那麼人類可以使用多久?什麼叫氫核聚變反應?
  • 根據E=mc^2,是不是一個粉筆頭釋放能量,就足夠人類使用100年?
    其中化學反應和核反應是物質釋放能量的過程,而在粒子加速器中是我們人類目前人為用能量創造物質的過程,例如,我們同時加速兩個質子使其達到非常接近光速的速度,那麼這兩個質子除了自身的靜止質量以外,也會擁有非常大的動能,如果將這兩個質子相撞,我們就會得到三個質子和一個反質子,如果我們把創造出來的粒子的動能加起來,就會發現它們所擁有的動能要比之前兩個質子的動能小的多,那麼損失的動能去哪了
  • 太陽為何持續燃燒40億年,每秒釋放420萬噸能量依舊生生不息?
    眾所周知,地球上所有能量都來源於太陽輻射,太陽輻射其實是指太陽正在自我燃燒,而地球是接受到了自我燃燒能量的一點點,大約佔了1/22億。這些數字不不意味著人類能夠使用的能量,換言之能夠被人類使用到的太陽輻射只有1/220,000000000000。
  • 宇宙1-7級文明,人類目前屬於幾級?你可能想不到!
    更可貴的是還誕生了人類這樣的智慧物種,神奇的還有就是渺小的人類文明通過研究宇宙微波背景計算出整個宇宙的年齡為138億年且誤差在2000萬年內。如此說來人類既渺小而又偉大,宇宙如此之大讓人很難相信人類是宇宙中的第一批文明。宇宙在138億年間可能誕生又毀滅過無數文明。人類(25萬年)存在的年齡只有宇宙年齡的0.00015%,那麼在這138億年間又會誕生多少文明?
  • 太陽一秒鐘散發出來的能量總和,能夠支持地球人所需能量用多久?
    核聚變為何會產生能量而之所以釋放熱量,是由於在上述核聚變反應過程中,通過四個質子組成的一個氦原子核,其整體質量,要比四個獨立的質子質量小得多。根據愛因斯坦的質能方程,核聚變在質量虧損的過程中,會相應地釋放出能量,釋放能量的大小取絕於質量虧損的高低,其公式為:E=mc^2。
  • 人類危機:能源危機是有目共睹的,真正的危機卻隱而不現
    生物學所提及的新陳代謝,無非是能量轉化的過程。對人類自身而言,每天僅需2000卡路裡的熱量。這是什麼概念呢?這僅相當於100瓦特不到的代謝率,也就是一隻標準白熾燈的電功率。這也就足夠說明人類維持自己生活活動所需要的能量是微乎其微的。
  • 太陽為何會燃燒?直徑是地球的109倍,體積是地球的130萬倍
    太陽,地球上所有生物賴以生存的重要能量來源。不管是煤炭、石油、天然氣,還是吃到肚子裡的牛奶麵包,除了核能、地熱等少數能源外,幾乎都和太陽有關。而太陽就像一個懸浮在太空中的大火球,眾所周知,在地球上,燃燒是需要氧氣的,宇宙中沒有氧氣,太陽是如何「燃燒」的呢?
  • 水變油成為可能,人造太陽終結能源危機
    如果將「水變油」技術泛指為「以水為基本原料獲取能源」的技術的話,那麼還真有一種未來最有發展前景的「水變油」技術。基本想法是:首先從海水中分離出氫元素的同位素氘和氚,然後利用它們發生核聚變反應釋放能量,並用於發電獲取能源。據測算,1升海水中含有0.03克氘,經過核聚變可提供相當於300升汽油燃燒後釋放出的能量。
  • 持續時間幾毫秒,能量夠人類用622億年!
    在2007年的時候科學家第1次探測到了快速射電暴,只不過時間太短暫,快速射電暴也一直困擾著科學家。科學家之前所發現的快速射電暴,一直都是從銀河系外傳來的,但是在今年的4月28日,科學家竟然在銀河系的同一區域中探測到了快速射電暴,他們很快就鎖定了電波的來源,那就是銀河磁星 SGR 1935 + 2154。
  • 太陽停止發熱後,人類需多久能感知到?可能不止8分鐘!
    如今的太陽已經燃燒了50億年,在這50億年,它作出卓越的貢獻,此外很多人還想到另外一個有趣的話題,如果太陽真的會熄滅,人類需要多久才能感知到呢?據調查,地球離太陽的距離約14960萬公裡,光速維持在30萬公裡每秒,精細計算的話應該是8分18秒。換句話說,如果太陽熄滅只需8分18秒,便不再會有光子到達地球,地球將陷入黑暗。那麼這個計算出的時間真的那麼準確嗎?
  • 中國人造太陽:聚變能源和核能的區別
    中國人造太陽中國環流器二號M裝置(HL-2M)在四川成都建成,並順利展開首次發電試驗。人造太陽是人類研究和嘗試掌握核聚變能源(聚變能)的裝置,聚變能比傳統核能更為強大,卻沒有核能的壞處,有望一舉解決人類今後多年能源需求。那麼聚變能與核能有何分別?聚變能又有否引發類似氫彈爆炸的風險?
  • 地球是人類的搖籃,但是人類不能永遠生活在搖籃裡!
    可以這麼說,人類已經足夠偉大了。 但是即使到今天,有一個事實我們不得面對,那就是我們至今還無法飛出太陽系,我們人類被鎖在了太陽系這個巨大的囚籠裡。 從現代天文觀測結果來看,太陽只是銀河系一顆微不足道的黃矮星。太陽雖小,但是太陽系的範圍可不小,太陽系遠遠比我們看到的要大得多。
  • 太陽能量來源的拼圖終於補齊了
    繼2014年發現來自質子-質子鏈的中微子之後,在最新的《自然》論文中,Borexino又發現了來自太陽內部碳氮氧循環的中微子,補上了太陽能量來源的最後一塊拼圖。 不論是遠古神話還是現代科學,解釋太陽能量來源都是它們重要的使命之一。中國神話的三足鳥,希臘神話的阿波羅,日本神話的天照大神,都是遠古人類對太陽能量來源的想像。
  • 在未來伴隨著人類對能量的需求,或許我們會開啟更多的能量革命
    人類認識世界,是基於現實存在來進行的,一切發現,發明和創造活動等都是對客觀存在的主動反饋,人類最大的好奇是認識自然,最大的野心是改造自然。地球上的資源的確決定了科技的物質基礎和發展水平,人類已經掌握的科技,全部都是漸進地,對現存資源的認識,發現和發明創造。大約在40萬年前,地球上的直立人種開始以人工火取代自然火,開啟了第一次能源利用,但當時的直立人使用能源的效率不高,它們只能撿拾一些柴火、秸稈以及木柴等作為人類社會生產和生活的主要能量來源。
  • 大腦為何也會有能量危機?
    能量危機!現在是全世界都在討論的話題。在人類越來越發達的今天,地球上能供我們使用的能源也是越來越少。2000年世界石油「剩餘探明儲量」達10284.574億桶,約合1399.3億噸,而20世紀70年代末世界探明儲量不過是891.4億噸。除了石油,煤炭也是最多只供人類開採百來年的樣子!不管多麼豐厚的自然資源,都會有開採完的一天。
  • 太陽上每秒消失426萬噸質量?質能關係解開太陽能量來源之謎
    計算篇》裡面詳細分析了太陽每秒釋放能量的強度,和各種能量釋放形式的對比,但寫完後我自己看了一眼覺得數字多得有點離譜_(:D)∠)_…感覺很多數字過敏症患者會被勸退,所以決定重寫一篇不包含計算的文章……太陽為什麼會釋放能量?
  • 你知道太陽能量的來源嗎?
    眾所周知呢,太陽是地球的能量源泉,那太陽到底能夠輻射出多大的能量的,我們可以來估算一下,太陽輻射的能量將成球形均勻向外擴散,根據能量守恆定律的,太陽系中某個位置接收到的太陽輻射的功率與他和太陽距離的平方成反比,地球和太陽的距離大約是1.5億千米,那在這個位置上,地球單位面積接受到的太陽輻射的功率就是所謂的太陽常數
  • 預言人類終極的能源方式
    人類古代利用柴火作為能源,後來利用煤炭作為能源,後來又利用石油提煉汽油、柴油、煤油等作為能源,一直到今天仍然使用汽車、飛機等交通工具上。電能的使用,是人類劃時代的進步,原子能被人類打開利用,也是人類重大進步。人類未來終極能源方式是什麼?是電能,還是太陽能、風能、核能、雷射能量?
  • 太陽能量來源的最後一塊拼圖,終於被補齊了
    中國神話的三足鳥,希臘神話的阿波羅,日本神話的天照大神,都是遠古人類對太陽能量來源的想像。而近代科學中,從液體球冷卻放熱到物質引力塌縮,再到衰變元素放熱,人類為解答太陽能源來源做了一系列嘗試。 隨著質能方程式的提出,核聚變就成了最可能的太陽能量來源。