太阳一直都是人类歌颂的主要题材。对于我华夏民族太阳更有特殊的情感与意义。我国具有悠久的太阳文化,传说盘古开天地之后,身躯化为大地,眼睛就变为日月;《山海》有羲和生十日之说;加上羿射九日、夸父逐日等,关于太阳的大量神话、传说在我国广为流传,妇孺皆知,已经深深注入我们民族的血液之中。全国从北到南,从西到东发现了大量的太阳石刻、太阳画作及青铜造型,这些都实证了古代先民对于太阳的崇拜与认知。更有战国时期的《墨经》中光学成像的描述,彝族至今还保留使用的太阳历,还有我国特有的二十四节气,特别是日晷、阳燧及沈括在《梦溪笔谈》中所描述的透光镜,等等,无不彰显我国古代对太阳的认知的深度与广度,这些太阳文化与技术的积累一脉相承几千年,是人类社会发展的奇迹之一。毫无疑问,我国是太阳文化与科技的重要的发源地。
——中国绿色供应链联盟光伏专委会主任
长三角太阳能光伏技术创新中心主任
沈辉
《暾書房》是秀洲光伏科技馆推出的一档关于太阳和光伏的科普栏目,除了介绍光伏技术科普以外,还将重磅推出太阳文化科普,我们将收集中国历史上和国学中有关太阳传说、神话、诗词和祝颂语,提炼出相应的科普知识点并进行科学知识阐述。从人文美学到科学技术的完美过渡和无缝衔接,也是《暾書房》的着力和匠心之处。
光伏科技馆的科普工作,从心所欲“不逾矩”到“总逾矩”,说的是形式上可以无限创新,然而,不离其宗的是,一是要坚持知识的科学准确、二是要从晦涩讲到喜闻。太阳世界还有太多未知探索,从太阳文化到太阳应用,《暾書房》不仅面向业内光伏人,同样适合普及于社会公众。
——秀洲光伏科技馆馆长
中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长
吕芳
《暾書房》第四期:从“大羿射日”讲讲太阳的能量有多大?
大羿射日
“大羿射日”的传说出自《山海经》、《书·尧典》、《十州记》、《淮南子》、《天问》等著作,以《山海经》为蓝本,《淮南子·本经训》将大羿射日的故事做了总结:“逮至尧之时,十日并出,焦禾稼,杀草木,而民无所食。猰貐、凿齿、九婴、大风、封豨、修蛇皆为民害。尧乃使羿诛凿齿于畴华之野,杀九婴于凶水之上,缴大风于青丘之泽,上射十日而下杀猰貐,断修蛇于洞庭,擒封希于桑林。万民皆喜,置尧以为天子。”
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远古的时候,大地出现了严重的旱灾。炎热烤焦了森林,烘干了大地,晒干了禾苗草木。为什么会这样呢?原来,那时候太阳是帝俊与羲和生的孩子,一共十个,他们住在东方大海中一个叫“汤谷”的地方。那里有棵大树叫扶桑。十个太阳孩子睡在扶桑枝条底下,每天有一个跑出来执勤,在天空上照耀大地。这一次,他们竟然一齐出来了,过分的炎热给大地带来了灾难。为了拯救大地和人类,尧帝派出了英雄后羿,只见后羿搭上九支神箭,拉满了神弓,向那九个太阳射去。只见天空出现爆裂的火球,九个太阳化身三脚乌鸦坠入大海。最后,天上只留下一个太阳,世界又恢复了正常秩序。
太阳的能量有多大?
讲述这个神话的古人显然已经意识到,万物生长靠太阳,太阳带来了日夜和季节的轮回,带给我们光明和温暖。没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,人类当然也无法生存。但有时气候会变得异常干旱炎热,禾苗焦枯,赤野千里,这时人们显然会想,太阳为什么会撒下如此多的光和热?是不是天上有了好几个太阳?古人可能由此想象出了“大羿射日”的英雄神话,希望征服和控制太阳的运行。
了解太阳要从理解太阳能量开始。早在 19 世纪,科学家们就开始发明仪器来定量地测量太阳究竟给我们带来了多少能量。为此,科学家们发明了一个名字“太阳常数”,它指的是地球接收的来自太阳的辐射能量,定义为在地球大气上界、在日地平均距离条件下、垂直于太阳光线的1平方厘米面积上1分钟内得到的太阳辐射能量。
世界气象组织(WMO)公布的“太阳常数”值是8.24 焦耳 /(平方厘米·分钟),也就是 1368 瓦/平方米。我们家里用的白炽灯泡的功率一般是 20 到 100 瓦,如果是节能灯功率一般在 10 瓦以下。也就是说,太阳“送”给我们地球的能量,足以在每平方米上同时点亮几十上百个灯泡!如此说来“亮如白昼”还真是需要巨大的能量来源呢。
那么,阳光“送”到地球上的总能量有多少呢?把“太阳常数”乘以地球截面,就是1.730×10^17瓦(相当于约770万个满负荷运转的三峡水电站)。如果把“太阳常数”乘以以日地平均距离作为半径的球面面积,得到的就是太阳在每分钟发出的总能量,这个能量约为3.826×10^26瓦(相当于 1.7 亿亿个三峡水电站)(查人民日报 2012年7月4日消息,三峡电站总装机容量 2250万千瓦,是世界最大水电站。)也就是说,虽然地球接受到太阳能量只是太阳向宇宙发射的总能量的 22亿分之一,这已经是成为地球上所有光和热的主要来源。至于太阳本身,由于核聚变,它每秒钟把 420万吨物质转化成能量,而且已经这样度过了46亿年。
太阳是大地的“母亲”,有了太阳的照耀,才使地球富有生气:风吹云飘,江水奔流,花开果熟,生物生生不息。在我们生活的地球上,存在各种各样的能源,常见的如物质燃烧产生的能源、风能、太阳能、海洋能等,这些能源形式不同,利用方式和途径不同,但归根结底都来源于太阳。太阳能可以说是取之不尽、用之不竭的,又无污染,是最理想的能源。
人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用四面镜聚焦太阳光来点火。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,比如很多家庭每天都要用到的太阳能热水器,家庭或者发电站利用太阳能进行光伏发电,工厂里用太阳能分解水产生氢气和氧气等等。
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随着传统使用煤、石油和天然气等矿物燃料的日益短缺紧张和由它们造成的环境污染日益加剧,在满足未来能源无限需要方面,人类对太阳能寄予了极大的希望。我们相信,智慧的人类一定会创造出美好的未来,世界的能源将在很大程度上依赖于取之不尽的太阳能。作为清洁的绿色能源,太阳能未来在交通、建筑、通讯、农业、航天等方面将得到更为广泛的应用。
结语
在科幻小说里,当我们人类将来进行宇宙航行和开发时,或许一个太阳的能量都已经不够用了,还需要利用更多星球的能量。作为未来星际文明的“后羿”,如何控制十个、甚至更多个太阳的能量,就要靠你们发展出更高超的科技智慧了。