Saule nepārtraukti izstaro enerģiju zemei katru dienu. Dzīvības būtība uz Zemes ir atkarīga arī no saules izstarotās enerģijas, bet patiesībā enerģija, ko zeme saņem no pašas Saules, veido tikai ļoti nelielu daļu no saules izstarotās enerģijas. , kas ir 1/2,2 miljardā daļa no kopējās saules izstarotās starojuma enerģijas Visumā, bet pat šī mazā daļa ir pietiekama, lai viss uz zemes augtu.
Pasaules Meteoroloģijas organizācijas 1981. gadā paziņotās Saules konstantes vērtība ir 1368 vati/kvadrātmetrs. Saules starojums iet caur atmosfēru, un daļa no tā sasniedz zemi, ko sauc par tiešo saules starojumu; otru daļu absorbē un izkliedē atmosfēras molekulas, putekļi un ūdens tvaiki atmosfērā. un pārdomas. Daļa no izkliedētā saules starojuma atgriežas kosmosā, bet otra daļa sasniedz zemi. Daļu, kas sasniedz zemi, sauc par izkliedētu saules starojumu. Izkliedētā saules starojuma un tiešā saules starojuma summu, kas sasniedz zemi, sauc par kopējo starojumu. Pēc tam, kad saules starojums šķērso atmosfēru, mainās tā intensitāte un spektrālā enerģijas sadale.
Saules starojuma enerģija, kas sasniedz zemi, ir daudz mazāka nekā atmosfēras augšējā robeža. Pēc atmosfēras absorbcijas un atstarošanas virsma var saņemt aptuveni 1000 vatus uz kvadrātmetru, un kopējais zemes saņemtais daudzums ir aptuveni 11 miljardi kilovatstundu. Un pieņemsim, ka mēs varam aptvert visu zemes virsmu ar saules paneļiem. Tad elektroenerģijas ražošana vienā gadā ir aptuveni 1 miljards kWh. 2016. gadā pasaules kopējā elektroenerģijas ražošana bija 25 triljoni kWh. Tā ir 1/40 000 daļa no saules enerģijas, ko saņem Zeme.
Kāpēc zemes temperatūra saglabājas līdzsvarā?
Zemes temperatūras izmaiņas ir atkarīgas no īpašībām, kas ne vienmēr piemīt citām planētām, piemēram, atmosfēra, okeāna straumes un piemērots rotācijas ātrums, un tā uztur relatīvi stabilu intervālu. Leņķis starp orbitālo plakni, kas griežas ap Sauli, un pašu Zemes asi, ziemeļu un dienvidu puslodes dažādos laikos saņem atšķirīgu Saules starojumu, tāpēc temperatūra ziemeļos ziemā pazemināsies līdz mīnus 30 grādiem pēc Celsija, un vasarā tā var būt pat 30 grādi pēc Celsija un 60 grādi vidū. Atšķirība starp grādiem, ņemot vērā milzīgo zemes lielumu, saņemtā un zaudētā enerģija ir ļoti milzīga; tajā pašā laikā reģionā būs salīdzinoši acīmredzama temperatūras atšķirība starp dienu un nakti, tas ir tāpēc, ka zemes daļa, kuru naktī neapgaismo saule, izstaros visuma enerģiju, tādējādi samazinot temperatūru. Tāpēc zemes temperatūra visu laiku mainās, un šīs izmaiņas ir tieši zemes saņemtās un atbrīvotās enerģijas svārstību dēļ, kas nepārkāpj enerģijas saglabāšanas likumu.
Vairāk nekā četrus miljardus gadu zeme ir peldējusies Saules spožumā, un saule katru brīdi dāsni izstaro enerģiju zemei. Saskaņā ar vispārēju izpratni zemei vajadzētu kļūt siltākai un vēl karstākai. Tomēr patiesībā zeme nav kļuvusi siltāka. Garajos zemes gados tā ir saskārusies arī ar četriem ledus laikmetiem. Zeme ir gara: auksta - silta - auksta - auksta - tad siltāka - aukstāka... atkal un atkal, cikls Virzoties uz priekšu un nekad nekarst!
Kur paliek enerģija, kas izstarota no Saules uz zemi? Visi objekti ar temperatūru var radīt starojumu, augstas temperatūras objekti izstaro redzamo gaismu un ultravioleto (īsviļņu), un zemas temperatūras objekti izstaro infrasarkano (garo vilni). Saules augstā virsmas temperatūra izstaro ultravioleto un redzamo gaismu uz Zemi, un zemā zemes virsmas temperatūra izstaro infrasarkanos starus Visumā! Zeme uztur klimata pārmaiņas, un tā patērē enerģiju, lai rotētu un grieztos ap Sauli, un ļoti neliels enerģijas daudzums tiek pārvērsts oglēs, naftā un dabasgāzē enerģijas uzkrāšanai Līdz ar garajiem miljardiem gadu būtībā tiek sasniegts sava veida dinamisks līdzsvars, tāpēc zemes virsmas temperatūra ilgu laiku ir gandrīz nemainīga!
Fosilās enerģijas patēriņš izraisa globālo sasilšanu
Fosilā enerģija attiecas uz oglēm, naftu, dabasgāzi utt., ko simtiem miljonu gadu laikā veido dzīvi organismi. Tas ir neatjaunojams enerģijas avots. Tie visi ir attīstījušies no augu un dzīvnieku paliekām pirms simtiem miljonu gadu. Visi fosilie kurināmie sastāv no ogļūdeņražiem. , fosilais kurināmais pašlaik veido 80 % no pasaules rūpniecības enerģijas avotiem. Lai gan fosilā enerģija ir nožēlojami nenozīmīga salīdzinājumā ar saules enerģiju, arī fosilās enerģijas radītais siltuma un oglekļa dioksīda daudzums, kas tiek uzglabāts miljardiem gadu un ko cilvēki patērē simtiem gadu, ir satriecošs, kas var iznīcināt pašreizējo klimata līdzsvaru.
Cilvēki, kas sadedzina fosilo kurināmo, piemēram, naftu, ogles utt., radīs lielu daudzumu siltumnīcefekta gāzu. Šīs siltumnīcefekta gāzes ir ļoti caurspīdīgas saules starojuma redzamajai gaismai, bet ļoti absorbē zemes emitēto garo viļņu starojumu un var spēcīgi absorbēt zemes starojumu. Infrasarkanie stari zemē, izraisot zemes temperatūras paaugstināšanos, tas ir, siltumnīcas efektu. Globālā sasilšana pārdalīs globālos nokrišņus, izkausēs ledājus un mūžīgo sasalumu, kā arī paaugstinās jūras līmeni, kas ne tikai apdraud dabisko ekosistēmu līdzsvaru, bet arī apdraud cilvēku izdzīvošanu. Siltumnīcefekta gāzu emisija uz sauszemes ir izraisījusi kontinenta temperatūras paaugstināšanos, un temperatūras starpība starp kontinentu un okeānu ir kļuvusi mazāka, kas ir palēninājis gaisa plūsmu, un smogu nevar īsā laikā izpūst. Šodien mūsu planēta ir karstāka nekā pēdējos 2000 gados, un, ja situācija turpinās pasliktināties, līdz šī gadsimta beigām Zemes temperatūra pakāpsies līdz 2 miljonu gadu augstākajam līmenim.
Saules enerģija neizjauks Zemes temperatūras līdzsvaru
Saules enerģijas ražošana ir ierīce, kas tieši pārvērš saules enerģiju elektroenerģijā, izmantojot akumulatora komponentus vai siltumenerģijas iekārtas. Tas nepatērē fosilo kurināmo. Zemes temperatūras bilances sistēmā tas nerada vairāk enerģijas; saules elektrostacijas tiek būvētas uz jumta un zemes, un nav siltumnīcas. Gāzu emisijas neietekmēs zemes ārējo starojumu; saules elektrostacijas parasti tiek būvētas uz zemes, ko nevar stādīt, tāpēc tas neietekmēs gaismas enerģijas absorbciju citos zaļajos augos (ieskaitot aļģes) uz zemes.