太陽光とは何か

こんにちは環境事業部の加藤です。今日は太陽光とは何かというテーマでいろいろ調べてみました。

太陽のメカニズム
発生
太陽の構造(「太陽」より)

1. 太陽中心部における水素の核融合により、ガンマ線が発生する。
2. ガンマ線は、1500万Kという高温のために固定されずに飛び交っている電子や陽子により直進を阻害される。
3. 直進を阻害されたガンマ線は、近くのガスに吸収されてエックス線として放出される。
4. エックス線は、ガスへの吸収と放出を繰り返し、直進できるほどの外側部に到達した頃には、可視光線や赤外線、紫外線となる。
5. 外側部の可視光線、赤外線、紫外線は、太陽光として放射される。


地球到達
地球軌道上での太陽光(AM0)、および温帯の地上での平均的太陽光スペクトルの概形(AM1.5G)

太陽光として太陽から放出された光は、地球軌道付近で約1.37kW/m2(太陽定数)のエネルギーを持つ。これが地球軌道上の人工衛星が受光できるエネルギーとなる。光子の数にして1平方メートル・秒あたり6×1021個(十垓個)以上になる。

エックス線は殆どが大気で遮断される。また有害な紫外線も成層圏のオゾン層で90%以上がカットされる。可視光線、赤外光も、大気圏中での反射・散乱・吸収などによって平均4割強が減衰し、地上に到達する(気象庁による解説)。大気を通過する距離が変わるため、地上の各地点で受光できるエネルギー密度は緯度や季節、時刻に従って変化する。日本付近では最大約1kW/m2のエネルギーとなる。

* 太陽光が太陽から放たれて地上に到達するまでの時間は約8分17~19秒(天文単位、太陽と地球の半径、光速から計算できる)。
* 地球に到達した太陽光線の1時間あたりの総エネルギー量は20 世紀後半の世界の1年間で消費されるエネルギーに匹敵する。
そのエネルギーの地上での内訳は、
o 地上で熱に変わってしまうエネルギーは約45%
o 海中に蓄えられるエネルギーは20数%
o 風や波を動かす原動力へ変わるエネルギーは0.2%程度
o 光合成に使われるエネルギーは0.02%程度
o 宇宙へ反射してしまうエネルギーは30%程度

最終的には、可視光や赤外線などの電磁波として宇宙へ再放射される。


太陽光の利用 地上に到達したエネルギーは直接的、間接的に人間の生活に利用されている。

古代か らの利用 物を乾かす、干す、濡れた衣類を乾かす事や、土器を乾かして作る。
乾かして殺菌する、食物を干してつくる乾物へ の利用。
育てる、農耕と牧畜。穀物を 乾かす。
オリンピックの聖火の点火。
日時計、太陽の傾きを太陽光を利用して時刻として利用した
鏡、採光の ためや合図、伝言に使用された。
レンズ、カメラや、望遠鏡、顕微鏡など光学機械を産んだ。
発電 太陽光発電・太陽熱発電、太陽光のエネルギーを、太陽電池やタービンを用いて電力に変える。
水力発電、河川の流れは太陽光によって温められた雨雲が降らせた雨である。
風力発電、風は太陽光が暖めた空気の流れである。
波力発電、海面の上下は風に煽られた波のうねりである。
潮力発電、海流は 太陽に温められた海水の循環である。
バイオマス発電、植物の光合成は太陽光のエネルギーを用いて行われる。


というように太陽光というのはものすごいエネルギーを秘めているわけですね。まさに命の源といったところでしょうか。

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