Энергия солнца поддерживается за счет чего: Энергия Солнца поддерживае, Концепции современного естествознания

Содержание

Энергия солнца для отелей и не только. Египет строит крупнейший в мире солнечный парк

Солнца в Египте практически круглый год в избытке, но до недавнего времени освоение этого альтернативного источника не имело большого развития в стране с растущим в геометрической прогрессии населением. Страна пирамид испытывает острую нехватку энергоресурсов и пока производит порядка 90% электроэнергии из загрязняющих экологию и дорогостоящих ископаемых видов топлива. Египетские власти многие годы пытались продвигать проекты в этом направлении, однако их реализация шла медленными темпами, в большинстве случаев ограничиваясь малыми масштабами и незначительными территориями.

Сейчас же эта сфера активно развивается, а по всей стране появляются гелиофермы. Крупнейшая из них не только в стране, но и в регионе возводится на юге Египта. Гигантский комплекс солнечных установок, получивший название «Бенбан» (Benban Solar Plant), возводят в настоящее время в самой отдаленной, засушливой и жаркой провинции Асуан на площади почти 40 кв. км.

Высотная Асуанская плотина

Реализация проекта началась еще в 2017 году. В марте прошлого года в строй была введена первая генерирующая установка Infinity мощностью 50 МВт. Всего в этом году планируется запустить 32 станции, которые, как предполагается, на начальном этапе будут производить 1600 МВт электроэнергии, а в ближайшем будущем этот показатель доведут до 2000 МВт, что составит порядка 90% от энергии Высотной Асуанской плотины, построенной когда-то советскими специалистами.

В настоящее время возобновляемые источники энергии покрывают лишь около 3% потребностей страны. Между тем правительство пару лет назад поставило перед собой амбициозную задачу довести их долю в общем объеме производства к 2022 году до 20%, а к 2035 году — почти до 40%.

Выбор места и застройщиков

Место для парка было выбрано неслучайно: власти получили заключения американского НАСА, а также нескольких европейских научных институтов, подтвердивших, что в местности, где строится «Бенбан», интенсивность солнечного излучения максимальна для Египта. Более того, по оценкам экспертов, этот район является лучшим местом для солнечных электростанций в мире, уступая лишь чилийской высокогорной пустыне Атакама.

Солнечные панели в пустыне Атакама, Чили

В строительстве гелиоферм были задействованы компании из Германии, Норвегии, Франции, ОАЭ и Саудовской Аравии. Общая стоимость проекта оценивается в $3,5–4 млрд. В нынешних условиях руководство страны не могло себе позволить столь крупные затраты, поэтому для финансирования активно привлекались инвесторы из-за рубежа, в том числе частный сектор. Одним из наиболее заметных шагов, предпринятых правительством в этом направлении, стал одобренный в 2014 году закон для поощрения финансовых вложений в возобновляемые источники энергии. Парк был частично профинансирован Всемирным банком, который инвестировал $653 млн через свою дочернюю организацию — Международную финансовую корпорацию.

Ставка не только на солнечную энергию

Помимо солнечных станций в ряде уголков Египта реализуются и проекты по использованию энергии ветра. Так, одна из крупнейших ветряных ферм уже функционирует несколько лет в районе Заафарана к юго-востоку от Каира.

Энергия солнца на благо туризма

Египет, переживший за последние годы немало потрясений политического, экономического и социального характера, понемногу возвращается в привычное русло стабильности и уверенности в завтрашнем дне. Восстанавливается и серьезно пострадавший туристический сектор.

Ветряные фермы в районе Заафарана, Египет

Привлекавшие миллионы туристов теплым морем и солнцем курорты в последнее время все больше обращаются к использованию солнечной энергии. Продиктовано это не только стремлением сохранить окружающую среду, но и постоянно растущими ценами на электричество, что больно бьет по карманам отельеров, особенно в условиях пока еще восстанавливающего после неурядиц прошлых лет сектора.

Так, около месяца назад первая в своем роде солнечная электростанция открылась в популярном среди гостей из-за рубежа курортном городе Шарм-эш-Шейх. Она стала начальным этапом по возведению более крупной интегрированной сети гелиоустановок в этом районе. В настоящее время ее мощность составляет 5 МВт, что позволит снабжать электричеством порядка 2 тыс. домов и сократить выбросы углекислого газа до 3,5 тыс. тонн в год. По завершении проекта, в котором участвует компания Schneider Electric, комплексное солнечное поле будет вырабатывать 40 МВт.

Другие проекты в регионе

Как свидетельствуют простые цифры, после выхода на полную мощность солнечный парк в Асуане станет крупнейшим как на Ближнем Востоке и в Африке, так и в мире. Однако уже сегодня у него есть конкуренты, которые наступают «Бенбану» на пятки и вскоре могут не только догнать, но и обогнать его.

Солнечный парк имени Мухаммеда бен Рашида в Дубае

Вблизи мегаполиса Дубай полным ходом идет возведение «Солнечного парка имени Мухаммеда бен Рашида» (вице-президента и премьер-министра ОАЭ, правителя Дубая). По задумке проектировщиков, после завершения строительства его площадь составит около 77 кв. км, уже через год он будет генерировать 1000 МВт, а к 2030 году производительность планируется увеличить до 5000 МВт, которых хватит для покрытия до 25% всех потребностей эмирата.

Визитной карточкой парка станет солнечная башня высотой 260 м — самая высокая в мире. На этом эмират останавливаться не собирается и хочет к 2050 году обеспечить 75% своих нужд в электроэнергии за счет солнца.

Мнение редакции может не совпадать с мнением автора. Цитирование разрешено со ссылкой на tass.ru

«Откуда солнце берет энергию на свое функционирование? Если оно горит миллионы лет, то должен быть источник восполнения ресурсов?» — Яндекс Кью

The Awesome Energy Of The Sun

Солнце, несомненно, является электростанцией солнечной системы. Он генерирует энергию уже 4,5 миллиарда лет и будет продолжать гореть еще 5 миллиардов. Вся энергия излучается из центра нашей Солнечной системы в виде света, тепла, гамма- и рентгеновских лучей, а также магнитных полей. Каждый день свет Солнца освещает Землю, вызывая множество химических и физических изменений на планете.

Часть энергии, исходящей от солнца, легко увидеть и почувствовать. Другая энергия не так очевидна. Иногда энергия Солнца невидима для человека. Это означает, что вам понадобятся некоторые инструменты обнаружения, чтобы наблюдать за этими формами энергии и экспериментировать с ними. Давайте начнем!

Не терпится начать? Перейти к эксперименту!

Энергия Солнца

Солнце представляет собой массивное тело невероятно горячих электрически заряженных газов (в основном водорода). Он удерживается сильным внутренним гравитационным притяжением, которое создает мощное давление внутри Солнца. Это давление заставляет атомы водорода сталкиваться с невероятной силой, образуя новый элемент — гелий. Этот процесс называется ядерный синтез , и он высвобождает лотов энергии. Каждые 1,5 миллионных доли секунды Солнце высвобождает больше энергии, чем все человечество могло бы потреблять за целый год.

Энергия, образующаяся в результате ядерного синтеза в ядре Солнца, распространяется наружу в конвективную зону и затем в фотосферу , где солнечное излучение испускается в виде заряженных частиц, тепла и света с поверхности и атмосферы Солнца. Заряженные частицы создают солнечный ветер, который движется далеко в космос, на миллионы километров. Солнечное тепло и свет дают достаточно энергии для поддержания химических реакций и физических условий, поддерживающих жизнь на Земле.

Загрузите плакат на основе этого видео.

Электромагнитное излучение Солнца

Тепло, свет и излучение, исходящие от Солнца, являются примерами электромагнитного излучения . В отличие от форм энергии, которые должны проходить через материю (например, звук), электромагнитное излучение может проходить через космический вакуум без других атомов, молекул или других частиц, которые его несут. Эти волны энергии являются частью электромагнитный спектр , который охватывает все, от длинных радиоволн до очень коротких гамма-лучей. Видимый свет, инфракрасное излучение (тепло) и ультрафиолетовое (УФ) излучение являются частями электромагнитного спектра.

Излучение в электромагнитном спектре имеет различные длины волн . Длина волны измеряется расстоянием между двумя гребнями волны. Количество гребней, которые проходят данную точку в течение одной секунды, является частотой длины волны. Чем короче длина волны, тем выше частота и выше энергия. УФ-свет имеет более короткую длину волны, чем видимый свет, который имеет более короткую длину волны, чем инфракрасное излучение.

Полный электромагнитный спектр. Предоставлено: NASA Imagine the Universe

. Электромагнитному излучению Солнца требуется около 8 минут, чтобы пройти 93 миллиона миль до Земли. Когда она приходит, часть этой солнечной энергии блокируется или поглощается атмосферой , но то, что не блокируется, поглощается или отражается воздухом, землей, водой, растениями и другими веществами, покрывающими поверхность нашей планеты. планета. Когда молекулы материи получают энергию, они больше двигаются, вибрируя на месте или даже отскакивая друг от друга. Вы чувствуете кинетическая энергия движущихся молекул как теплота или тепловая энергия .

В отличие от электромагнитного излучения тепло должно передаваться или проводиться через материю. Некоторые типы материи, такие как вода, действительно хорошо удерживают эту энергию. Облака частиц воды и газов в атмосфере также поглощают часть этого тепла. Это поглощение тепла помогает Земле оставаться теплой. Это одна из причин, по которой наша планета остается при приемлемой для жизни температуре и не меняется радикальным образом от леденящего холода до палящего зноя каждый день.

Видимый свет

Большая часть излучения Солнца находится в форме видимого света. В области видимого света электромагнитного спектра выше мы находим длины волн для каждого цвета радуги. Красный свет имеет самую большую длину волны, а фиолетовый — самую короткую. Белый свет на самом деле является комбинацией всех цветов вместе. Когда ученые рассматривают далекие звезды, они используют спектроскопию для разделения света и анализа цветов, подобно тому, как белый свет, проходящий через кристалл или призму, разбивает свет на радугу разных цветов. Они могут использовать эту информацию, чтобы понять химический состав, температуру, плотность и другую информацию о звезде, зная, какие цвета света образуются при сгорании различных материалов. Это один из способов изучения Солнца исследователями.

Ультрафиолетовый свет

Ультрафиолетовый (УФ) свет имеет более короткую длину волны, чем видимый свет, и поэтому невидим для человека. Ученые делят УФ-излучение на УФ-А, УФ-В и УФ-С. Слишком большое количество ультрафиолетового излучения любой формы может быть вредным для нашей кожи и глаз (наиболее вредным является УФ-С), а также может нанести вред другим организмам, включая растения. К счастью, атмосфера Земли, включая стратосферу с озоновым слоем толщиной 22 мили, поглощает большую часть этого ультрафиолетового излучения.

Организмы также нуждаются в ультрафиолетовом свете. Например, ваша кожа использует ультрафиолетовый свет для выработки витамина D, витамина, необходимого для крепких костей и здоровой иммунной системы. Поскольку слишком много УФ-излучения может быть опасным и его может быть много в солнечные дни, важно защищать свое тело от воздействия УФ-излучения, когда вы находитесь на солнце, нанося солнцезащитный крем или защитную одежду и защищая глаза солнцезащитными очками.

Но как узнать, что вы подвергаетесь воздействию УФ-излучения? Вам нужно защитить себя в пасмурный день или во время дождя? Как насчет того, когда вы внутри, сидите у окна? Вы получаете такую же защиту от футболки, как и от солнцезащитного крема?

Давайте узнаем!

Материалы

Шарики, чувствительные к УФ-излучению
Нить для вышивания
Солнцезащитные кремы (различные SPF)
Плотная бумага (чем темнее, тем лучше)
Компас или приложение GPS на телефоне (опционально)

Указания по технике безопасности и очистке: Никогда не смотрите прямо на солнце при выполнении любого из этих действий! Это может серьезно повредить глаза. Находясь на улице, будьте внимательны к своему окружению.

Исследование ультрафиолетового света

В этом эксперименте вы будете использовать шарики, чувствительные к УФ-излучению, для измерения количества УФ-излучения в различных ситуациях. Эти пластиковые шарики содержат бесцветный фотохроматический краситель — они меняют цвет в ответ на ультрафиолетовое излучение! Химическая структура красителя физически изменяется в присутствии УФ-излучения. Когда шарики подвергаются воздействию солнечного света или света от другого источника ультрафиолетового излучения, они быстро меняют цвет. Чем темнее цвет, тем интенсивнее ультрафиолетовое излучение. Когда ультрафиолетовый свет удаляется, разноцветные шарики снова становятся белыми. Этот цикл может повторяться тысячи раз.

Вы сделаете браслет из бусинок, а затем протестируете его в разных местах, чтобы определить уровень ультрафиолетового излучения. У вас нет шариков, чувствительных к ультрафиолетовому излучению? Без проблем! У нас есть альтернативное занятие, в котором вместо этого используется цветная бумага.

Упражнение 1. Тестирование шариков, чувствительных к УФ-излучению

Свободно оберните рулетку вокруг запястья. Запишите количество дюймов. Добавьте к этому числу не менее двух дюймов. Отрежьте кусок веревки или нити такой длины. (С другой стороны, некоторым маленьким детям легче нанизывать бусины на стебель синели.)
Наденьте бусины на нить. Надежно свяжите концы вместе. Наденьте браслет на руку и на запястье.
Проверьте свой браслет при различном освещении в помещении: люминесцентном, светодиодном, лампе накаливания и т. д. Обязательно отметьте изменения цвета, если таковые имеются. Может быть полезно сделать снимки, которые потом можно будет легко сравнить.
Проверьте свой браслет возле окон в нескольких местах вашего дома. Если возможно, используйте компас или GPS, чтобы проверить окна на севере, юге, востоке и западе. Еще раз запишите любые изменения цвета. Также протестируйте браслет из салона автомобиля возле окна.
Проверьте свой браслет на улице в различных условиях освещения, например, на открытом солнечном месте или в тени под деревом. Попробуйте браслет в дни с разными погодными условиями, например, в солнечные и пасмурные дни.
Проверьте свой браслет на улице в солнечном месте в разное время дня.
Используйте свой компас, чтобы проверить бусины, глядя в разные стороны.
Проверьте свой браслет под разными типами защиты от солнца. Держите солнцезащитные очки над бусинами. Держите разные виды ткани поверх бусин. Поместите браслет в прозрачный пластиковый пакет для закусок и нанесите на него солнцезащитный лосьон.

Попробовав несколько разных тестов для своих бусин, просмотрите результаты.

Что вы заметили? Изменились ли бусины внутри? Если да, то когда?
В одних условиях цвет бусинок становился темнее, чем в других? Почему?
Какие выводы вы можете сделать, когда вам необходимо защитить кожу или глаза от УФ-излучения?

УФ-чувствительные гранулы до воздействия солнечных лучей и после воздействия. Фото: Сэнди Робертс

Как можно расширить этот эксперимент? Например, если у вас есть солнцезащитный крем с разным уровнем SPF, подготовьте несколько пакетов с образцами каждого солнцезащитного крема. (Обязательно промаркируйте пакеты!) Проверьте свой браслет, начиная с самого высокого SPF и продолжая до самого низкого. Влиял ли уровень SPF? Можете ли вы сравнить солнцезащитный спрей с солнцезащитным лосьоном? Можете ли вы сравнить минеральный солнцезащитный крем с химическим солнцезащитным кремом? Что произойдет, если вместо этого использовать масло для загара?

Шарики, чувствительные к ультрафиолетовому излучению, — не единственное, что меняет цвет под воздействием ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовый свет со временем повреждает пигмент в цветной бумаге. Реакция не такая быстрая, как у солнечных шариков, но при наличии терпения вы можете провести несколько тестов. Вы даже можете проявить творческий подход и сделать аккуратные солнечные отпечатки, используя солнцезащитный крем в качестве краски!

Упражнение 2.

Захват УФ-света с помощью цветной бумаги

Выберите цветную бумагу более темного цвета, например, черную, синюю, красную или зеленую.
Разрежьте лист бумаги на одинаковые квадраты или прямоугольники. Пометьте каждую цифрой с помощью ручки или маркера.
Выберите несколько внутренних и наружных мест. Поместите лист плотной бумаги в каждое место. Запишите номер и место, куда вы поместите каждую часть. Возможно, вам придется использовать небольшой камень или ленту, чтобы удерживать бумагу на месте.
Оставьте бумагу минимум на 3-4 часа. Проверьте на бумаге, чтобы увидеть, как она меняется. Запишите свои наблюдения. Перед сбором убедитесь, что каждый листок бумаги находится на свету одинаковое время.
Посмотрите на свои образцы. Какое место больше всего осветлило пигмент бумаги? Это место, которое вы хотите использовать для следующего шага.
Используйте солнцезащитный крем (минимум SPF 30) с помощью кисти или пальца, чтобы нарисовать рисунок на бумаге.
Поместите бумагу в выбранное место и оставьте на 3-4 часа.

Соберите образцы и заметки. Сравните результаты двух ваших экспериментов.

В каких местах ваша бумага обесцвечивалась быстрее всего?
Были ли они такими же, как и место, которое сделало ваши чувствительные к УФ-излучению шарики самыми темными? Почему или почему нет?
Что произошло, когда вы нанесли на бумагу солнцезащитный крем?

Используйте то, что вы узнали

Покинув планету Земля, астронавты не имеют защиты атмосферы. В космосе они подвергаются большему излучению Солнца. Инженеры и ученые тщательно проектируют все космические челноки и аванпосты, такие как Международная космическая станция (МКС), чтобы защитить астронавтов от пагубного воздействия солнечного света, позволяя им видеть потрясающие виды из космоса. Точно так же скафандры космонавтов предназначены для защиты их кожи и глаз.

Представьте, что вы входите в группу инженеров, ответственных за защиту астронавтов от вредного воздействия света во время их следующей миссии. Что бы вы сделали? Подумайте о том, что вы узнали из своих экспериментов. Какие методы вы могли бы использовать для защиты космонавтов?

Выберите одну конкретную проблему для решения. Если ваша цель — защитить глаза астронавта, вы можете спроектировать козырек для его шлема или занавеску для окон космического корабля. Если вы хотите защитить их кожу, возможно, сработает покрытие скафандра. Или, может быть, вы хотите разработать способ блокировать попадание солнечного света на МКС.

Астронавт Клэй Андерсон, бортинженер 15-й экспедиции, машет в камеру, находясь за пределами Международной космической станции. Обратите внимание на светоотражающий козырек. Предоставлено: NASA

. Не забывайте, что ваш дизайн должен быть полезен в реальной жизни. Например, скафандр должен быть гибким, чтобы космонавт мог двигаться. И козырек должен быть прозрачным, чтобы космонавт мог видеть. С какими еще проблемами вы можете столкнуться при разработке солнцезащитных средств для космических путешествий?

После того, как вы придумаете несколько способов решения проблемы, выберите свой любимый. Нарисуйте свой вариант решения проблемы. Если хотите, используйте материалы для рукоделия и оставшийся картон, чтобы построить модель вашего дизайна. Как бы вы защитили человека, работающего в космосе?

Продолжайте учиться и делиться

После того, как вы поэкспериментировали с чувствительными к УФ-излучению бусинами и цветной бумагой, вы также можете попробовать другие чувствительные к УФ-излучению материалы для обнаружения ультрафиолетового света. Для обнаружения УФ-излучения можно использовать бумагу для загара, тоник и даже кухонные специи, такие как куркума. Исследуйте различные варианты и развивайте свою ориентацию на УФ-детекторе.

Хотите продолжать изучать свет? Попробуйте Light: Shadows, Mirrors, and Rainbows Натали М. Розински. Если вы обнаружите отличную книгу, обязательно поделитесь своей рекомендацией с Science Friday. Мы также хотели бы увидеть ваше защитное снаряжение космонавта. Поделитесь фотографиями своего проекта с хэштегом #SciFriSunCamp в социальных сетях или отправьте их по адресу [email protected].

Стандарты NGSS

K-2-ETS1-1: Задавайте вопросы, делайте наблюдения и собирайте информацию о ситуации, которую люди хотят изменить, чтобы определить простую проблему, которую можно решить путем разработки нового или улучшенного объекта или инструмента.
1-PS4-3: Спланируйте и проведите исследования для определения эффекта размещения предметов, сделанных из разных материалов, на пути луча света.
3-5-ETS1-3: Спланируйте и проведите честные испытания, в ходе которых контролируются переменные и учитываются точки отказа, чтобы определить аспекты модели или прототипа, которые можно улучшить.
4-PS3-2: Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрических токов.

Эта деятельность поддерживается Группой активации гелиофизики НАСА (NASA HEAT), частью портфолио НАСА по научной активации.

Кредиты:

Автор Сэнди Робертс.
Под редакцией Ариэля Зыка.
Иллюстрация Кэрри Лаполла.
Цифровое производство Сэнди Робертс.

Вы уже зарегистрировались в Sun Camp? Присоединяйся сегодня! Вы будете получать еженедельный информационный бюллетень, доступ к интерактивным вопросам и ответам с настоящими учеными и дополнительные ресурсы для обучения.

Узнать больше!

Познакомьтесь с писателем

О Сэнди Робертс

@KaleidoscopeSci

Сэнди Робертс является менеджером образовательной программы Science Friday, где она создает учебные ресурсы и опыт для продвижения STEM-справедливости во всех учебных средах. В последнее время она играет со схемами оригами и пытается усовершенствовать рецепт безглютеновой закваски.

1.

Солнце дает энергию

Также доступна версия на испанском языке
»

Учение об энергии Солнца поддерживается пятью ключевыми концепциями:

a. Солнечный свет, достигающий Земли, может нагревать землю, океан и атмосферу. Часть этого солнечного света отражается обратно в космос поверхностью, облаками или льдом. Большая часть солнечного света, достигающего Земли, поглощается и нагревает планету.

Есть еще 4 фундаментальных понятия. Посмотреть их все…

Скрыть

б. Когда Земля излучает столько же энергии, сколько поглощает, ее энергетический баланс находится в равновесии, а ее средняя температура остается стабильной.

в. Наклон оси Земли относительно ее орбиты вокруг Солнца приводит к предсказуемым изменениям продолжительности дневного света и количества солнечного света, получаемого на любой широте в течение года. Эти изменения вызывают годовой цикл сезонов и связанные с ними изменения температуры.

д. Постепенные изменения вращения Земли и ее орбиты вокруг Солнца меняют интенсивность солнечного света, получаемого в полярных и экваториальных регионах нашей планеты. По крайней мере, в течение последнего миллиона лет эти изменения происходили в виде 100 000-летних циклов, которые порождали ледниковые периоды и более короткие теплые периоды между ними.

эл. Значительное увеличение или уменьшение выхода солнечной энергии приведет к тому, что Земля нагреется или остынет. Спутниковые измерения, проведенные за последние 30 лет, показывают, что выход солнечной энергии изменился незначительно и в обоих направлениях. Считается, что эти изменения солнечной энергии слишком малы, чтобы быть причиной недавнего потепления, наблюдаемого на Земле.

Энергия Солнца управляет климатической системой

Солнце согревает планету, управляет гидрологическим циклом и делает возможной жизнь на Земле. Количество солнечного света, поступающего на поверхность Земли, зависит от отражательной способности поверхности, угла наклона солнца, выхода солнца и циклических изменений орбиты Земли вокруг Солнца.

Основы науки о солнечной энергии и роли, которую она играет в климате Земли, могут понять ученики средней школы, но сложности энергетического баланса Земли остаются областью активных научных исследований. Таким образом, эта тема одновременно и элементарна, и сложна.

Этот принцип связан с Принципом энергетической грамотности 2: Физические процессы на Земле являются результатом потока энергии через систему Земли.

Покажите учащимся основы механики климатической системы

Понимание роли солнечной радиации в климатической системе Земли может помочь нам понять такие важные понятия, как:

Причины смены времен года.

На этом рисунке показан наклон земной оси, определяющий смену времен года. (Примечание: расстояние и диаметр указаны НЕ в масштабе.)

Показать краткое объяснение

Скрыть

Времена года вызваны наклоном оси Земли. Наклонная ось означает, что северная и южная части Земли не получают одинакового количества солнечной радиации (энергии на единицу площади). Когда южное полушарие наклонено к солнцу, в южном полушарии лето, а в северном – зима. (Принцип 1с)

Причины возникновения ледниковых периодов.

Показать краткое объяснение

Скрыть

Ледниковые периоды были вызваны изменениями в распределении солнечной радиации, получаемой по поверхности Земли. Путь земной орбиты непостоянен. Изменения орбитального пути Земли вызывают изменение солнечного излучения, достигающего любой точки на поверхности Земли. (Принцип 1d)

Как количество энергии, излучаемой солнцем (светимость солнца), изменяется с течением времени.

Показать краткое объяснение

Скрыть

Солнечная энергия непостоянна. Его светимость (общая энергия, излучаемая солнцем) увеличилась за геологическое время и немного меняется в более коротких временных масштабах.

Почему недавнее потепление климата не было вызвано увеличением выработки солнечной энергии.

Показать краткое объяснение

Hide

Выход солнечной энергии за последние десятилетия изменился недостаточно, чтобы объяснить повышение температуры, наблюдаемое в то же время. (Принцип 1е)

Большинство форм энергии, используемых людьми, получают из солнечной энергии.

Показать краткое объяснение

Скрыть

Многие формы энергии, используемые людьми, в конечном счете, получают из солнечной радиации, например, продукты питания, углеводороды (такие как нефть и природный газ), энергия ветра, гидроэлектроэнергия и, конечно же, солнечная энергия.

Помочь учащимся понять эти идеи

Показать подпись

Скрыть

На этом рисунке показаны изменения орбиты Земли (так называемые циклы Миланковича) за 1 000 000 лет и их влияние на солнечное воздействие. Нижняя кривая показывает циклы недавних ледниковых периодов.

В большинстве программ и стандартов естественнонаучного образования роль Солнца в обеспечении энергией Земной системы включена, но часто в разрозненной форме. Времена года и их роль в формировании сезонных погодных условий и миграции животных можно преподавать в начальной школе, а затем не возвращаться к ним в течение многих лет, если вообще.

Более того, учащиеся всех возрастов, включая студентов колледжей и взрослых, с трудом понимают, что вызывает смену времен года. В дополнение к осевому наклону факторы, которые играют роль в ментальных моделях людей, включают веру в то, что Земля вращается вокруг Солнца по вытянутой эллиптической траектории; путаница относительного размера, движения и расстояния Земли от Солнца; как путешествует свет; длина обращения Земли вокруг Солнца; и даже период вращения. Одна из стратегий смягчения этого распространенного заблуждения состоит в том, чтобы гарантировать, что «причины времен года» должным образом рассматриваются в старшей школе, когда учащиеся имеют достаточный опыт в геометрии и физике, чтобы понять концепции (McCaffrey & Buhr, 2008).

Показать заголовок

Скрыть

Количество солнечной энергии, получаемой Землей, следует естественному 11-летнему солнечному циклу небольших взлетов и падений без чистого увеличения с 1950-х годов. За тот же период глобальная температура заметно повысилась. Поэтому крайне маловероятно, что Солнце вызвало наблюдаемую тенденцию глобального потепления температуры за последние полвека. Изображение из НАСА.

Постоянное заблуждение состоит в том, что наше недавнее потепление климата связано с изменениями поступающей солнечной энергии, а не с увеличением выбросов парниковых газов. Это можно решить, изучив записи о солнечной энергии и сравнив их с глобальными данными о температуре. Данные ясно показывают, что солнечное излучение не коррелирует с температурой Земли.

Прекрасные объяснения этого можно найти в Skeptical Science: Sun and Climate: Moving in Opposite Directions и с графикой от Bloomberg: What’s Really Warming the World? Этот увлекательный график построен на основе данных НАСА и выходных данных модели.

Принесите эти идеи в ваш класс

Солнечная радиация является основной энергией, движущей нашей климатической системой, и почти все климатические и биологические процессы на Земле зависят от солнечной энергии. Энергия солнца необходима для многих процессов на Земле, включая нагревание поверхности, испарение, фотосинтез и атмосферную циркуляцию. Таким образом, изучение того, как солнце подпитывает различные процессы на Земле, может быть частью многих типов научных курсов. Многие из научных концепций, связанных с этим принципом, можно реализовать, поощряя сезонные наблюдения, участвуя в гражданских научных программах со студентами (таких как GLOBE) и периодически пересматривая основы того, как количество и интенсивность солнечной энергии влияет на климат Земли.

То, как солнечная энергия управляет климатической системой, можно изучать с самого базового уровня и выше с помощью самых сложных научных подходов.

Интеграция решений — Научные концепции, связанные с солнечным излучением, могут быть расширены за счет включения техники и технологии солнечной энергетики, включая солнечные печи, пассивное солнечное проектирование, солнечную тепловую энергию и солнечное электричество. Это может помочь повысить осведомленность об альтернативах использованию ископаемого топлива и создать форум для обсуждения решений проблемы изменения климата, которые может принять наше общество.

Учебные материалы из коллекции CLEAN

На этом рисунке показано, как белый лед отражает солнечный свет, а более темная океанская вода поглощает солнечный свет. Это называется альбедо или отражательная способность.

Средняя школа

Глобусы и другие физические модели можно использовать для демонстрации наклона земной оси и того, как это влияет на распределение солнечного света в разные времена года, например, в книге «Мой угол охлаждения: влияние расстояния и наклона».
Введение в климат Земли. Этот урок представляет собой введение в климат Земли и охватывает ключевые принципы, касающиеся уникального климата Земли, атмосферы, а также региональных и временных климатических различий.
Хотите приключений? Удивительное альбедо — это практическое занятие, которое включает в себя измерение температуры различных цветных поверхностей.

Старшая школа

Апплет The Climate: A Balanceing Act позволяет учащимся регулировать параметры, влияющие на энергетический баланс Земли: поступающее солнечное излучение, эффект альбедо, парниковый эффект и исходящее излучение.
Учащиеся могут узнать, как орбитальные циклы и ледниковые периоды хорошо соотносятся с климатическим апплетом Циклы Миланковича.
Интерактивный инструмент визуализации This Seasons может стать основой для открытого исследования того, как солнечное излучение меняется в зависимости от местоположения и времени года.
Видео «Солнечное влияние: изменение климата» от Национальной академии может помочь подтвердить доказательства того, что солнечная активность , а не вызывает глобальное потепление.

Родственные педагогические методы:

— Преподавание неточных наук
— Использование подхода к истории Земли

Колледж

Тепловой баланс Земли — это практическая лабораторная работа, в ходе которой исследуется влияние расстояния и угла на поступление солнечной радиации, альбедо, теплоемкости земли и воды, а также влияние этих факторов на смену времен года.
В лаборатории Motions of the Sun используется анимированный симулятор, позволяющий учащимся манипулировать переменными, чтобы понять видимое движение солнца в небе.
Наблюдайте за изменениями на орбите Земли, которые способствуют изменению климата. Эта анимированная визуализация циклов Миланковича может подготовить почву для более подробного обсуждения климатических воздействий.
Количественный подход можно использовать с помощью этого пошагового введения в простую модель STELLA: Моделирование энергетического баланса Земли.
Моделирование раннего климата Земли с помощью GEEBITT помогает учащимся лучше познакомиться с физическими процессами, которые сделали ранний климат Земли таким отличным от современного.

Поиск заданий и наглядных материалов для преподавания этой темы

Поиск по уровню обучения: средняя школа средняя школа введение колледж старшие классы колледж поиск все уровни обучения

Ссылки

Какова роль Солнца в изменении климата? — НАСА предлагает удобочитаемый, но авторитетный взгляд на то, почему солнечная активность, солнечные циклы и солнечные пятна не связаны с сегодняшним потеплением климата. У НАСА есть соответствующий пост, который развенчивает миф о надвигающемся ледниковом периоде.

Солнце и климат: движение в противоположных направлениях На этой странице веб-сайта Skeptical Science даны четкие ответы на распространенные вопросы и неверные представления об изменении климата.

Что на самом деле согревает мир? — На этом анимированном графике сравниваются различные факторы, воздействующие на климат Земли. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты, светимостью Солнца и вулканическими выбросами, сравниваются с эффектом выбросов парниковых газов. Графика очень привлекательна, а данные получены из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS).

McCaffrey & Bur, 2008: Разъяснение климатической путаницы. — Статья в журнале Physical Geography о распространенных заблуждениях в науке о климате.

Дополнительные ресурсы

Видео об этом Принципе

Инклюзивное учебное пособие по климату

См.

Энергия солнца поддерживается за счет чего: Энергия Солнца поддерживае, Концепции современного естествознания

Энергия солнца для отелей и не только. Египет строит крупнейший в мире солнечный парк

Выбор места и застройщиков

Ставка не только на солнечную энергию

Энергия солнца на благо туризма

Другие проекты в регионе

«Откуда солнце берет энергию на свое функционирование? Если оно горит миллионы лет, то должен быть источник восполнения ресурсов?» — Яндекс Кью

The Awesome Energy Of The Sun

Энергия Солнца

Ультрафиолетовый свет

Материалы

Исследование ультрафиолетового света

Упражнение 1. Тестирование шариков, чувствительных к УФ-излучению

Упражнение 2.

Используйте то, что вы узнали

Продолжайте учиться и делиться

Стандарты NGSS

Познакомьтесь с писателем

О Сэнди Робертс

1.

Учение об энергии Солнца поддерживается пятью ключевыми концепциями:

Энергия Солнца управляет климатической системой

Покажите учащимся основы механики климатической системы

Помочь учащимся понять эти идеи

Родственные педагогические методы:

Поиск заданий и наглядных материалов для преподавания этой темы

Ссылки

Дополнительные ресурсы

Видео об этом Принципе

Инклюзивное учебное пособие по климату

Комментарии

Добавить комментарий Отменить ответ