點奧運聖火、在太空發電……太陽能還有多少驚喜是你不知道的?
來源:科普中國
發布時間:2024-07-27
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審核專(zhuan) 家:錢航 中國航天科技集團一院航天科普專(zhuan) 家

北京時間7月27日(當地時間7月26日),第33屆奧林匹克運動會(hui) 將在法國巴黎開幕,穿越百年,奧運聖火將再次點燃浪漫之都。

回顧奧運聖火的傳(chuan) 遞曆程,4月17日,巴黎奧運會(hui) 火種在奧林匹克運動發祥地——希臘伯羅奔尼撒半島的古奧林匹亞(ya) 遺址采集成功,7月14日,奧運聖火傳(chuan) 遞到巴黎。

聖火采集 來源:新華社

太陽與(yu) 奧運聖火

火種采集儀(yi) 式在第一屆古代奧運會(hui) 舉(ju) 辦地———希臘古奧林匹亞(ya) 舉(ju) 行,聖火將古代奧運會(hui) 和現代奧運會(hui) 聯係在一起。奧林匹克聖火自古以來就是和平與(yu) 友誼的象征,還代表著人類以火為(wei) 象征緊密團結在一起的積極價(jia) 值觀。

2024年4月16日,在巴黎奧運會(hui) 聖火火種采集儀(yi) 式上,扮演女祭司的演員手捧火種罐。來源:新華社

不同於(yu) 人工手段點火,為(wei) 了彰顯聖火的純淨,火種采集自太陽光。采集過程非常簡單,用凹麵鏡匯聚太陽光點燃在采集火炬上的膠片。火種采集儀(yi) 式開始前會(hui) 進行彩排。彩排中采集的火種將予以保存,以備采集儀(yi) 式當天天氣條件不佳時之需。巴黎奧運會(hui) 火種采集就遇到了陰天狀況。

2024年4月15日,扮演最高女祭司的瑪麗(li) ·米娜(前左)在巴黎奧運會(hui) 火種采集儀(yi) 式彩排中取火。來源:新華社

在巴黎奧運會(hui) 聖火火種采集儀(yi) 式上,扮演最高女祭司的演員瑪麗(li) ·米娜從(cong) 燃燒的火種罐中引燃火炬。來源:新華社

太陽與(yu) 凹麵鏡

奧運聖火的關(guan) 鍵在於(yu) 要有火,凹麵鏡中並無火,為(wei) 何也能取火點燃火炬?又為(wei) 何有了凹麵鏡,還要考慮天氣原因,在彩排中備采火種?

這就需要說說太陽光和凹麵鏡之間的微妙聯係了。

凹麵鏡,即凹麵的拋物麵鏡,起聚光作用。拋物線有一個(ge) 重要性質:平行於(yu) 對稱軸的直線經過拋物線反射後匯集於(yu) 拋物線的焦點。

采集聖火的拋物麵內(nei) 部塗了反光層,當它正對著太陽時,太陽光線平行於(yu) 拋物麵的對稱軸,經拋物麵反射後,陽光都聚集在拋物麵的焦點,使得焦點處的溫度非常高,能夠達到火炬燃料的燃點。而女祭司將火炬燃口置於(yu) 凹麵鏡焦點處,這樣反射的太陽光就把火炬點燃了。

拋物麵能夠將平行光線反射聚集於(yu) 焦點,反之,置於(yu) 焦點處的光源發出的光線經拋物麵反射後也將變成平行光線。比如,我們(men) 常用的手電筒、汽車前燈以及探照燈等都有拋物反射麵。

太陽還能幹什麽(me)

大家最先想到的,可能就是太陽能發電了。

太陽能發電是通過水或其它介質和裝置將太陽輻射能轉換為(wei) 電能的發電方式,目前主要有兩(liang) 種基本途徑:太陽能熱發電和太陽能光發電。

太陽能熱發電

先將太陽輻射能轉換為(wei) 熱能,然後再按照某種發電方式將熱能轉換為(wei) 電能,即太陽能熱發電

這其實也是利用了凹麵鏡拋物麵聚光原理。平行軸線入射的光線經拋物麵反射後會(hui) 聚焦至焦點處,如果在焦點放置接收能量的裝置,就可以產(chan) 生高溫,如果有高溫熱源就有了發電的可能。

目前根據聚光係統收集太陽能輻射方式的不同,太陽能熱發電技術主要分為(wei) 塔式、槽式、線性菲涅爾式和碟式四大類形式。

我國首座太陽能熱發電實驗電站——北京延慶八達嶺太陽能熱發電實驗電站,於(yu) 2012年係統貫通後,首次太陽能熱發電實驗獲得了圓滿成功。這標誌著我國是繼美國、德國、西班牙之後,世界上第四個(ge) 實現大型太陽能熱發電的國家

太陽能光發電

通過光電器件將太陽光直接轉換為(wei) 電能,即太陽能光發電。更為(wei) 常見的太陽能發電方式是光伏發電,這種光伏電池板隨處可見,比如路燈、計算器、熱水器。

光伏發電技術在20世紀前半段不斷發展成長,但最初一般隻用於(yu) 軍(jun) 工領域,直至1973年第一次石油危機,人們(men) 開始把光伏發電的應用轉移至民用領域

比如航天領域的衛星與(yu) 空間站的供電,或者是裝上光伏電池的太陽能飛機,可以不間斷的連續飛行。未來甚至可能把太陽能發電站建在太空中,將電能無線傳(chuan) 輸至地麵接收站或給空中的飛機續航。

太陽,這個(ge) 地球上光與(yu) 熱的來源,形成了風雨,養(yang) 育了萬(wan) 物。相信隨著人類社會(hui) 的進步,未來對太陽的開發一定可以再上新台階!

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