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有多少太阳能照射到地球上？无线电电子电气工程百科全书

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太阳辐射出大量的能量 - 每秒大约 1,1x1020 kWh。千瓦时是 100 瓦白炽灯泡运行 10 小时所需的能量。地球的外层大气每年截取太阳发出的大约百万分之一的能量，即大约 1500 万亿 (1,5 x 1018) 千瓦时。然而，由于大气气体和气溶胶的反射、散射和吸收，只有 47% 的能量，即大约 700 万亿 (7 x 1017) kWh 到达地球表面。

有多少太阳能撞击地球？

地球大气中的太阳辐射分为所谓的直接辐射和由大气中所含的空气、灰尘、水等颗粒散射的辐射。它们的总和形成了太阳总辐射。单位时间内单位面积落下的能量取决于多种因素：

纬度
当地气候季节
表面相对于太阳的倾角。

时间和地理位置

由于太阳的运动，落在地球表面的太阳能量发生变化。这些变化取决于一天中的时间和一年中的时间。通常，中午照射到地球的太阳辐射比清晨或傍晚更多。中午，太阳高于地平线，太阳光线穿过地球大气层的路径长度缩短。因此，更少的太阳辐射被散射和吸收，这意味着更多的太阳辐射到达表面。

到达地球表面的太阳能量与年均值不同：冬季 - 北欧地区每天低于 0,8 kWh/m2，夏季该地区每天超过 4 kWh/m2。当您靠近赤道时，差异会减小。

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太阳能量还取决于地点的地理位置：越靠近赤道，太阳能量就越大。例如，水平表面上的平均年总太阳辐射为：在中欧、中亚和加拿大，大约为 1000 kWh/m2；在地中海 - 约 1700 kWh / m2；在非洲、中东和澳大利亚的大部分沙漠地区，约为 2200 kWh/m2。

因此，太阳辐射量根据一年中的时间和地理位置变化很大（见表）。使用太阳能时必须考虑这个因素。

	欧洲南部	中欧	北欧	加勒比地区
一月	2,6	1,7	0,8	5,1
二月	3,9	3,2	1,5	5,6
三月	4,6	3,6	2,6	6,0
四月	5,9	4,7	3,4	6,2
五月	6,3	5,3	4,2	6,1
六月	6,9	5,9	5,0	5,9
七月	7,5	6,0	4,4	6,0
奥古斯	6,6	5,3	4,0	6,1
九月	5,5	4,4	3,3	5,7
十月	4,5	3,3	2,1	5,3
十一月	3,0	2,1	1,2	5,1
十二月	2,7	1,7	0,8	4,8
YEAR	5,0	3,9	2,8	5,7

云对太阳能的影响

到达地球表面的太阳辐射量取决于各种大气现象以及太阳在白天和全年的位置。云是决定到达地球表面的太阳辐射量的主要大气现象。在地球上的任何一点，到达地球表面的太阳辐射都会随着云量的增加而减少。因此，天气主要为多云的国家接收到的太阳辐射少于天气基本无云的沙漠。

云的形成受到当地特征的影响，例如山脉、海洋以及大湖泊。因此，这些区域及其邻近区域接收到的太阳辐射量可能有所不同。例如，山脉接收的太阳辐射可能比邻近的山麓和平原少。吹向山脉的风导致部分空气上升，冷却空气中的水分，形成云。沿海地区的太阳辐射量也可能与内陆地区记录的太阳辐射量不同。

白天接收到的太阳能量很大程度上取决于当地的大气现象。中午天气晴朗时，太阳总辐射量

落在水平表面上的辐射值可以达到（例如，在中欧）1000 W/m2（在非常有利的天气条件下，该数字可能更高），而在非常多云的天气下，即使在中午。

大气污染对太阳能的影响

人为和自然现象也会限制到达地球表面的太阳辐射量。城市烟雾、森林火灾产生的烟雾和空气中的火山灰通过增加太阳辐射的分散和吸收而减少了太阳能的使用。也就是说，这些因素对太阳直接辐射的影响比对总辐射的影响更大。在严重的空气污染（例如雾霾）下，直接辐射会减少 40%，而总辐射仅减少 15-25%。强烈的火山喷发可在 20 个月至 10 年内使地球表面大面积的直接太阳辐射减少 6%，总辐射减少 2%。随着大气中火山灰数量的减少，这种影响也会减弱，但完全恢复的过程可能需要几年的时间。

太阳能的潜力

太阳为我们提供的免费能源比全球实际使用的能源多 10 倍。仅全球商业市场每年就买卖近 000 万亿 (85 x 8,5) 千瓦时的能源。由于不可能跟踪整个过程，因此无法确定人们消耗了多少非商业能源（例如，收集和燃烧了多少木材和化肥，使用了多少水来生产机械或电力）活力）。一些专家估计，此类非商业能源占所有能源使用量的五分之一。但即使这是真的，那么人类一年中消耗的总能量也只相当于同期照射到地球表面的太阳能的千分之一左右。

在美国等发达国家，每年能源消耗量约为 25 万亿 (2.5 x 1013) 千瓦时，相当于每人每天超过 260 千瓦时。这个数字相当于每天运行一百多个100W白炽灯泡一整天。美国公民平均消耗的能源是印度人的 33 倍、中国人的 13 倍、日本人的两倍半、瑞典人的两倍。

到达地球表面的太阳能量比其消耗量大很多倍，即使在美国这样能源消耗巨大的国家也是如此。如果仅用该国1%的领土来安装太阳能设备（光伏板或太阳能热水系统），并以10%的效率运行，那么美国将获得充分的能源供应。对于所有其他发达国家来说也是如此。然而，从某种意义上来说，这是不现实的——首先，由于光伏系统成本高昂，其次，不可能在不损害生态系统的情况下用太阳能设备覆盖如此大的面积。但这个原理本身是正确的。

通过在建筑物的屋顶、房屋、路边、预定的土地区域等分散安装，可以覆盖同一区域。此外，在许多国家，已经有超过 1% 的土地被分配用于能源的开采、转换、生产和运输。而且，由于大部分能源在人类生存规模上是不可再生的，因此这种能源生产对环境的危害比太阳能系统大得多。

查看其他文章 部分替代能源.

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