1. 太阳表面一秒钟散发出来的能量总和,能够支持全球用多久?为什么?

太阳表面一秒钟散发出来的能量总和,能够支持全球用多久?为什么?

答:太阳内部通过核聚变反应释放大量能量,据估计,太阳每秒释放大约380亿亿亿焦耳能量,相当于人类当前生产力水平数十万年消耗的能量,但是只有22亿分之一能辐射到地球。

太阳是地球生命的能量之源,人类使用的绝大部分能量,究其根源都来自于太阳,比如化石燃料是古生物通过光合作用固定下来的能量,水力发电是太阳能蒸发雨水,使雨水获得重力势能。

根据恒星演化模型的推断,我们太阳已经有45.7亿年的历史,化学反应肯定是无法维持这么长时间的能量输出,在太阳内部,主要进行着氢元素向氦元素的聚变,从而释放大量能量。

三星i509电池,三星i9500电池
(图片来源网络,侵删)

据估计,太阳每秒释放3.8*10^26焦耳能量,质能转换对应的质量亏损为400万吨,而人类现阶段每年消耗的能量大约是5*10^20焦耳,也就是说太阳每秒释放的能量足足够人类使用70多万年。

我们知道,太阳是一颗恒星,恒星最显著的特点就是它们会发光发热。简单来说,恒星会在核心进行氢融合成氦的核聚变反应,从恒星的内部将能量向外传输,经过漫长的路径,然后从表面辐射到外太空。一旦核心的氢消耗殆尽,恒星的生命就即将结束。

实际上,太阳通过核聚变每秒释放出的能量就足够地球使用25万年,但是这些能量中真正能够被地球接受并且利用的,数量却微乎其微,大约只有22亿分之1左右。如果把太阳每秒释放出的能量比喻成是一片大海,那么人类接收并且利用到的能量,也就相当于在茫茫大海中舀了一杯水而已,然后这一杯水能够喝到嘴里的(忽略海水能不能喝的问题),也就只有几滴,从这就可以看到这个比例是相差非常悬殊的。

三星i509电池,三星i9500电池
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用数据来体现的话,太阳每秒会够释放能量2.86*10^24瓦,也就是286后面加22个0这么多瓦,这些能量就已经足够全人类使用25万年左右。而人类能够接收到的能量,也达到了的1.3*10^17瓦。这些能量大概是什么样的概念?如果把这些能量换算成标准煤,大概相当于500万吨标准煤燃烧产生的热量。


作为一个标准的地球人,我们早已习惯了太阳的恩惠,它就像一位慈祥的长者,源源不断地把自己的光和热抛洒到地球上,使得地球上万物生长,成为一颗充满生机的蓝色行星。然而太阳释放的能量并不是“地球专供”,实际上太阳辐射到我们地球上的能量,仅占其总能量的大约22亿分之1,可以说是微乎其微了。

相信大家一定会比较好奇太阳这个巨大的“火球”,到底拥有多大的能量。为了说明这个问题,我们不妨来探讨一下,太阳表面一秒钟散发出来的能量总和,能够支持地球人所需能量用多久?

三星i509电池,三星i9500电池
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作为太阳系的“王者”,太阳独占了太阳系大约99.86%的质量,在它的内部,平均每一秒钟都会有大约400万吨的质量通过核聚变反应转化成了能量,根据爱因斯坦的质能方程 E = MC^2,我们可以粗略地计算出,太阳一秒释放的能量大约为 3.6 x 10^26 (360亿亿亿)焦耳。

根据最新的统计数据,在地球上我们人类每年消耗的能量总和约为 5 x 10^20(5万亿亿)焦耳,经过简单的计算后,我们得出了一个令人吃惊的结果:太阳一秒钟释放的能量够人类用72万年之多。要知道,这仅仅是太阳一秒释放的能量而已!

需要说明的是,以上有关太阳的计算结果只是非常粗略的计算,事实上,科学家给出的数据还要比这高一点(大约3.828 x 10^26焦耳),而且随着太阳内部核聚变反应的逐步增强,这个数字还会进一步地攀升。

我们看到答案后,才明白人类的渺小,然而我们也不必气馁,因为从另一个角度来看,在广袤的宇宙里,我们人类的文明还有难以想象的发展空间。

文明的发展之路是一个厚积薄发的过程,虽然人类的历史长达几百万年,但是我们的文明真正开始高速发展也就是近几百年的事。因此可以说,不出意外的话,在不久的将来人类文明就会达到一个崭新的高度。

这个问题,其实就是一道计算题。

因为地球半径6365千米,

所以,地球遮挡太阳光的面积:

s=πr^2=3.14×6365^2

=1.272×10^8(平方千米)

黄道球面积:

s=4πR^2=4×3.14×1.5亿^2

=2.826×10^17

所以,太阳光总量的22亿分之1,照在地球上。

也就是说,太阳1秒钟发出的总能量,能够维持地球所需能量约为22亿秒。

因为每年是:

365×24×60×60=31,536,000(秒)

那么,