撰文/甘本祓

本文节选自《知识就是力量》杂志

说起太阳能，小伙伴们也许会感到既熟悉又陌生。可以说，自从人类懂得观察宇宙以来，就已受到太阳能的“恩惠”。

太阳能的本质就是太阳的电磁辐射能，它是一个全波谱的辐射，不仅有红橙黄绿青蓝紫的可见光，还有看不见的无线电波(如长波、中波、短波、微波)和射线(如红外线、紫外线、伽马射线、X射线)。

其实太阳辐射，也会或多或少地对人类造成一定的伤害，特别是紫外线、伽马射线、X射线都会极大地伤害人体，甚至可以这样说，如果太阳辐射毫无阻挡地倾泻到地球，那我们人类和地球上的一切生物都将不复存在！

幸好，我们的地球已经在“身上”裹了一层厚厚的“气毯”——空气（学术上更习惯称之为“大气”）。这层大气就成了一个有效的过滤器。它只开了两个天窗，一个是“光学天窗”，它“放进来”可见光、绝大部分红外线和极小部分紫外线；另一个是“无线电天窗”，它主要“放进来”微波。归纳起来，太阳辐射到地球大气层外沿的能量，只有一半（51％）穿过大气层到达地球表面（主要是可见光波和红外线），即主要送来了光和热。

今天，我们将从两方面来讲讲太阳能：

能源的数量

从能源的数量来说，可以做个形象的比喻，如果把太阳每秒钟辐射到地球的能量全部转换为热量，大致相当于500万吨标准煤在完全燃烧后产生的热量总和。现在人类每年从地下开采出来的化石燃料，如果都折合为标准煤，大约是100亿吨。也就是说，如果能把到达地球的太阳能全部用上，只需半个多小时的太阳能就够人类一年之需了！而且还是源源不断、免费地供应着。遗憾的是绝大部分太阳能都未加利用！

能源的形式

从能源的形式来说，太阳辐射到达地球，大约把它能量的千分之三传给植物，植物的叶绿素才能进行光合作用，转化为生物能，以合成各种物质。据估计，全球植物全天大约可产生4亿吨蛋白质、碳水化合物和脂肪，同时还释放出近5亿吨氧，为人和动物提供了必需的食物和氧气，而其余的大部分能量则传给了大气、陆地和江河湖海。太阳辐射不仅造就了万千气象，左右着地球冷暖，带来了昼夜和季节的轮回，而且转化成风能、雷电能、水力能、海洋能等。目前人们把这些能源统称为“可再生能源”，而它们都是由太阳能转化而成。

至于人们目前主要使用的不可再生的化石能源（煤炭、石油、天然气等）也是几百万年前，被埋在地下的动物和植物转化来的。若没有阳光，哪会有动物和植物。从这个意义上说，化石燃料也是由太阳能转化来的！一句话，除地热能和潮汐能之外，太阳能是地球上的一切能源之母。

如今，人们常说的“利用太阳能”，并不包括上面提到的由太阳辐射(在自然界中)天然转换成的能源。而只是狭义的指，通过人造的器件和设备，人为地把太阳辐射的光和热转换为可再生能源。

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中学物理 | 太阳能；能源与可持续发展