1.3. Дослідження сонячної енергії

Чому Сонце світить і не вистигає вже мільярди років? Яке «паливо» дає йому енергію? Відповіді на ці питання вчені шукали століттями, і лише на початку ХХ століття знайшли правильне рішення. Тепер відомо, що, як і у інших зірках, сонце світить завдяки протікаючим у надрах термоядерних реакцій.

Якщо ядра атомів легких елементів зіллються в ядро атома тяжчого елемента, то маса нового виявиться менша, ніж сумарна. Надлишок маси перетворюється на енергію, яку несуть частки, звільнені під час реакції. Ця енергія майже зовсім перетворюється на тепло. Така реакція синтезу атомних ядер може відбуватися лише при дуже високому тиску і температурі понад 10 млн. градусів. Тому вона і називається термоядерною.

Основна речовина, з чого складається Сонце, - водень, йому припадає близько 71% всієї маси світила. Майже 27% належить гелію, інші ж 2% - важчим елементам, таких як вуглець, азот, кисень і метали. Головним «паливом» Сонця служить саме водень. З чотирьох атомів водню внаслідок ланцюжка перетворень утворюється один атом гелію. А з кожного грама водню, що у реакції, виділяється 6x10¹¹ Дж енергії! На Землі такої кількості енергії вистачило, щоб нагріти від температури 0⁰С до точки кипіння, 1000 м³ води.

1.4. Потенціал сонячної енергії

Сонце забезпечує нашій планеті в 10 000 раз більшу кількість безплатної енергії, ніж фактично використовується в усьому світі. Лише на світовому комерційному ринку купують і продають трохи менше 85 трильйонів (8,5 x 10¹³) кВт·год енергії на рік. Оскільки неможливо простежити за цим процесом повністю, не можна упевнено сказати, скільки некомерційної енергії споживають люди (наприклад, скільки деревини та добрива збираються і спалюється, скільки води використовується для механічної чи електричної енергії). Деякі експерти вважають, що ця некомерційна енергія становитиме п'ята частина усієї використовуваної енергії. Але якщо це правда, то загальна енергія, споживана людством протягом року, становить лише приблизно одну семитисячну частину сонячної енергії, падаючої на поверхню Землі за той самий період.

У найрозвиненіших країнах, наприклад, США, споживання енергії становить приблизно 25 трильйонів (2.5 x 10¹³) кВт·год на рік, що він відповідає більш як 260 кВт·год на людину у день. Цей показник еквівалентом щоденної роботи понад сто лампочок розжарювання потужністю 100 Вт протягом дня. Середньостатистичний громадянин США споживає в 33 рази більше енергії, ніж житель Індії, в 13 разів більше, ніж китаєць, в два з половиною рази більше, ніж японець і більше, ніж швед.

1.5. Використання сонячної енергії

Сонячна радіація, можливо перетворить на корисну енергію, використовуючи звані активні і пасивні сонячні системи. Пасивні системи виходять з допомогою проектування будинків та добору будівельних матеріалів в такий спосіб, щоб максимально використати енергію Сонця. До активних сонячних систем ставляться сонячні колектори. Також у наш час ведуться розробки фотоелектричних систем - це системи, які перетворюють сонячну радіацію у електрику.

Сонячна енергія перетворюється на корисну енергію, потім трансформуючись в інші форми енергії, наприклад, енергію біомаси, вітру чи води. Енергія Сонця "управляє" погодою на Землі. Більша частина сонячної радіації поглинається океанами і морями, вода у яких нагрівається, випаровується і у вигляді дощів і випадає на землю. Вітер, необхідний вітротурбінам, утворюється внаслідок неоднорідного нагрівання повітря. Інша категорія відновлювальних джерел енергії, утворюючих завдяки енергії Сонця - біомаса. Зелені рослини поглинають сонячне світло, внаслідок фотосинтезу у яких утворюються органічні речовини, у тому числі згодом можна отримати роботу, теплову і електричну енергію. Отже, енергія вітру, води та біомаси є похідною від сонячної енергії.

Енергія – це рушійна сила будь-якого виробництва. Факт, що у розпорядженні людини виявилося дуже багато відносно дешевою енергії, значною мірою сприяло індустріалізації та розвитку суспільства.