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新能源与可再生能源
太阳能

    太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(约为3.75×1026W)的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。

太阳常数

    昼夜是由于地球自转而产生的,而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。每转一周为一昼夜,所以地球每小时自转15°。地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。地球自转轴与公转轨道面的法线始终成235°。地球公转时自转轴的方向不变,总是指向地球的北极。因此地球处于运行轨道的不同位置时,太阳光投射到地球上的方向也就不同,于是形成了地球上的四季变化(见下图)。每天中午时分,太阳的高度总是最高。在热带低纬度地区(即在赤道南北纬度23°27′之间的地区),一年中太阳有两次垂直入射,在较高纬度地区,太阳总是靠近赤道方向。在北极和南极地区(在南北半球大于90°~23°27′),冬季太阳低于地平线的时间长,而夏季则高于地平线的时间长。

    由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行,因此太阳与地球之间的距离不是一个常数,而且一年里每天的日地距离也不一样。众所周知,某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比,这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。然而,由于日地间距离太大(平均距离为1.5 x 108km),所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此人们就采用所谓 “太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时,在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353wm2。一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4%。


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