讓太陽更好地為人類服務

慎初

大陽是我們地球上一切生命的源泉。陽光充足的地方，也就是生命力旺盛的地方。所以一到熱天，萬物欣欣向榮，大地一片綠色；而到了冬天，草枯葉落，自然界呈現出一片肖條景象。

沒有太陽，地球將不但沒有光明和溫暖，變成不可想像的黑暗和寒冷的地方，而且一切生命都將失去賴以生活的條件。那時候，所有植物會因得不到太陽光而無法生存下去；而人類和動物也就會餓死、凍死。

太陽也是地球上一切動力——如煤、石油、風力、水力的總來源。煤和石油都是千百萬年前的植物和動物因地面的變動，被深埋在地下，經過長期的變化而成的。而植物和動物必須直接或間接吸收太陽光才能成長，因而煤和石油不過是貯藏在地球深處的千百萬年以前的太陽光而已。至于風和雨的形成，也跟太陽光有極其密切的關系?？諝獗惶柟鈺駸嵘仙闹鼙容^冷的空氣流過來補充，這種空氣的流動就產生了風。水受熱變成水蒸汽上升到天空，遇冷結成云，云又變成雨水降到地面上來。太陽光就這樣地使水和空氣從地面到天空、又從天空到地面不斷循環(huán)著，變成了奔勝的江河和瀑布，變成了來往不停的風。

那末，太陽所發(fā)出來的光和熱是從哪兒來的呢？

太陽能的來源

太陽實際上是一個巨大無比、熾熱滾勝著的氣團，它的表面溫度約為攝氏6，000度，中心溫度高達2，000萬度左右。我們知道，水到一百度就沸騰，變成水蒸汽，熾熱的煉鋼爐也只有1，600多度。6，000度和2，000萬度的高溫真是難以想像的。太陽的溫度既然這么高，它上面的物質就變成熾熱發(fā)光的氣體了。

太陽所以具有這么巨大的能量，根據近代科學家的研究結果，認為這是因為太陽內部在不斷地進行原子核的反應——從氫核變?yōu)楹ず恕a生的。據計算，一公斤的氫核轉變?yōu)楹ず?，能產生出相當于燃燒二萬噸煤所產生的熱能。而在太陽內部每秒鐘就有五億噸氫核轉變?yōu)楹ず?，所以它放出來的能量實在是大得難以計算的。

不但如此，太陽的光和熱的來源可以說是無窮無盡的。我們已經知道，太陽的體積非常巨大，它的直徑約為140萬公里，等于地球直徑的109倍。它的體積比地球大130萬倍。真是一個是西瓜、一個是芝麻。而太陽有一半以上是由氫原子構成的。因此，根據科學家推算，太陽內部的原子核反應，至少還可以持續(xù)到一千萬萬年之久。

地球上有多少太陽能？

太陽不斷地向四面八方放射出強烈的光和熱，也向我們地球放射過來。但是，我們地球既比太陽小130萬倍，又距離太陽非常遙遠——約有一億五千萬公里（如果火車以每小時70公里的速度前進，要花245年才能走完這段路程。光的速度是每秒三十萬公里，從太陽到地球，也需要走上500秒的時間），因而，太陽放出來的能量只有其中的45億分之一才到達地球表面上來。但是即使這樣，這些能量也已達到80萬億瓦了。這個力量有多大？我們知道，將于1961年完成的我國巨大的三門峽水電站的發(fā)電能力是100萬瓦，那就是說，太陽給地球表面送來的動力抵得上八千萬個三門峽水電站！

據科學家們的推測，太陽照射到地球上十天內的熱能就等于現在已經知道的地球上蘊藏的全部煤的能量。

人類利用了多少太陽能？

太陽傳送到地球上來的能量這么大，我們是不是加以充分利用了呢？

遺憾的是：我們對太陽能的利用，還存在著極大的浪費。直到目前為止，我們還只是利用了太陽送到地球上來的能量中極小極小的一部分——不到二萬分之一。產生浪費的根本原因是：我們在極大多數情況下，還只是間接地利用太陽能，而不是直接地利用太陽能；還只是利用了一些從前的太陽能，而把大部分現在我們每天接觸到的太陽光白白地放走了。

就舉我們發(fā)電的情況來說吧！我們現在主要還是依靠各種燃料來發(fā)電，如用煤來發(fā)電。煤是從植物變成的，而植物是由于它本身吸收太陽光的能成長起來

的。可是植物只接受射到葉子上的一部分——約比百分之一還少的太陽能。所以我們用煤來發(fā)電，只是間接地利用了千百萬年以前的不多的太陽能而已。不但如此，必須把煤燒熱鍋爐，使鍋爐中的水變成蒸汽，再用蒸汽推動渦輪，讓渦輪帶動發(fā)電機轉動，發(fā)出電力來。這樣，我們利用煤來發(fā)電，要經過漫長的過程和復雜的能量變換（光能——化學能——熱能——機械能——電能），結果所剩下的能量是非常非常少的，只等于原來的太陽能的千分之幾而已。

利用石油、水力或風力來發(fā)電和作其他工作的情形也差不多，它們大部分的能量是被浪費了。

于是科學家和工程師們開始研究如何盡可能直接利用太陽能，讓太陽更好地為人類干活。

“捕捉”太陽的“陷阱”

很早以前，人們就想出了一種直接利用太陽能的裝置，這就是冬天用來栽培蔬菜、鮮花或其他植物的暖房。

暖房，這是最簡單而又巧妙的裝置。太陽光可以毫無阻擋地透過暖房的玻璃屋頂，但是，太陽光進到這個房子里以后，它所散出的熱力就跑不出去了。所以它可以像陷阱捕捉動物一樣“捕捉”太陽光來栽培植物。

我們是不是可以根據暖房這個簡單的原理來制造各種各樣的利用太陽能的裝置呢？比如說，我們現在用的熱水要用燃料來加熱，這在物力上人力上的浪費都很大，我們是不是可以利用太陽光來取得大量的熱水呢？

經過試驗證明，這是完全可能的。在蘇聯和其他各國，現在已經制造出不少種類的“太陽熱水器”，利用太陽光得到了大量的熱水供洗衣、洗澡之用。在蘇聯的土庫曼，11936年就已建成一所每天可以生產三噸左右熱水的“太陽浴室”，熱水的溫度即使在11月里邊也可到達攝氏57度。在阿什巴哈附近有一家可供350人使用的“太陽浴室”。

這種“太陽熱水器”不但不需要燃料，而且有趣的是能夠自動工作，不需要人來照顧。原來這種熱水器有一個特別的蓄水箱，水箱中間放著同循環(huán)水管相連的涂黑的金屬板（即“水鍋”），金屬板上面嵌著玻璃（圖一）。水從下面的循環(huán)水管通過“水鍋”以后，被太陽曬熱，就上升，經過上面的循環(huán)水管進入蓄水箱；而蓄水箱下部的冷水便通過下面的循環(huán)水管流入“水鍋”來補充。這樣繼德循環(huán)不已，蓄水箱中的水就從上到下一層一層地熱了起來。所以太陽熱水器可以完全自動工作。

根據暖房的原理，還可以制成“太陽干燥器”，利用它來干燥棉花、煙草、水果、蔬菜和谷物等，也可用來烘干磚瓦。使用這種裝置要比一般自然風干法好得多，能夠不弄臟物品，不會沾上雨水，也不會被昆蟲咬損，又能夠使干燥過程機械化，大大提高工作效率。

用太陽來煮飯

我們如果在夏天的烈日照射下走路，就會汗流浹背，感到很難受?？墒钱敃r的溫度頂多也不超過攝氏四五十度。而我們知道，至少要達到攝氏100度才能把飯煮熟?？磥?，利用太陽光來煮飯，似乎是不可能的吧？

但是，如果我們想辦法把太陽光集中在一起，就可以大大提高溫度，就很容易得到煮飯的溫度。有沒有這樣的辦法呢？有的，我們從小不是就知道有一種凹面的玻璃鏡，把它放在陽光下面能使紙燒起來嗎？我們現在就可以把凹面鏡加大，并改用發(fā)亮的金屬制成。陽光照在凹面鏡上，便反射過來，集中在一點上，這個點叫做“焦點”。四面統愈大，收集的太陽光就愈多，焦點上的熱度也就愈高。

蘇聯已經利用凹面鏡制成了“太陽灶”（圖二）。在凹面鏡的焦點上裝有金屬制成的鍋子或水壹。二三十分以后，太陽就會把鍋中的水煮開，假如那時把肉和青菜放進去，就可熬成菜湯。當然也可以用來煮菜煮飯。這種“太陽灶”在沙漠地區(qū)或出外旅行時

（圖片見原版面）

（圖一）水管型日光熱水器的裝置

是非常需要的，體枳不大，有的只有手提箱那么大，易于攜帶搬運 ，也易于安裝。一個太陽灶大約等于500瓦的電爐，可以燒四、五個人吃的飯，每小時可以燒開水5公升。

太陽灶不但可以給旅行者煮飯燒水，還可以拿來制造冰洪凌?！@不是無稽之談，只要在這種裝置上安上一個冷卻器就可以了。水變成蒸汽以后，經過冷卻，就可以制成冰塊、冰洪凌成冷氣。

另外，直徑為二公尺的凹面鏡能夠把太陽光的溫度提高攝氏二、三千度以上，因而可以用來熔化銅，鐵、鎢等金屬，并用來代替電焊。

屋頂變成了發(fā)電站

但是，上面所說的兩種利用太陽的辦法都有很大的局限性，那就是說，它們只能在白天有太陽的地方利用，不能在陰雨天、黑夜或照不到太陽的地方利用；只能在不多的場合中利用，不能像電力一樣得到廣泛的應用。如果我們想法把太陽能變成電能，那該是多好??！

這是幻想嗎？不?，F代科學技術已經接近解決了這個問題?？茖W家們發(fā)現了一種物質叫做半導體?？梢园堰@種物質做成帶正導電性的，也可以做成帶負導電性的。如果把它用導線聯結起來，受到太陽的照射，就會產生電流。這就是用太陽光來發(fā)電的“陽光電池”（圖三）。同樣道理，可以建成“陽光發(fā)電站”。這些發(fā)電裝置非常簡單，不但不需要火力、水力發(fā)電站那樣龐大復雜的機器，發(fā)電量等于未來三門峽水電站的一所陽光發(fā)電站（即為一百萬瓦）的機器，只要幾輛汽車就能運走；而且能夠把大量的太陽能直接變成電流。如果說，用一顆樹木作為燃料發(fā)出來的電只是利用了太陽能的千分之三，那末，陽光發(fā)電裝置所利用的太陽能要遠遠超過它許多倍?，F在已經制造出來的陽光電池可利用太陽能的百分之十，即比利用樹木的太陽能多出三四十倍，而在將來，可以利用到百分之三四十。

蘇聯科學院動力研究所現在已經繪制好了一個陽光發(fā)電站的藍圖。這個發(fā)電站約有1，200瓦的發(fā)電能力，每小時可以產生11噸左右的蒸汽，除了供應用電以外，還可以在冬天供取暖之用。但是這僅僅是開始?？茖W家們相信：在最近的幾年內，利用半導體發(fā)電將在國民經濟中發(fā)揮日益巨大的作用。那時候，每個家庭如果在屋頂上蓋上用半導體矽（它在地球上數量非常多）做成的瓦片（也就是陽光電池），那末就成了一所小型的發(fā)電站，能夠供應足夠的電能來滿足家庭用電的需要了。就是遇到陰天、雨天或黑夜也沒有關系，因為早已有蓄電池把電儲存起來了。到了將來，半導體發(fā)電裝置還可以應用在輪船、火車和飛機上，利用太陽能來發(fā)動機器，再也用不著攜帶大量燃料了。

用太陽制造面包

太陽能的利用在目前還是非常年輕的一個科學部門，它的前途是無可限量的。

在將來，我們相信不但能夠從太陽那里得到取之不盡，用之不竭的動力，而且將向太陽索取更多的東西。比如說，我們總會有一天能夠直接從太陽那里得到價廉物美的日常飲食品，那時候，放在廚房里的將不再是面粉、肉類和蔬菜，而是太陽光、空氣和水。手藝高巧的廚師可以利用它們做成可口美味的面包、饅頭、脂肪和富有維他命的菜蔬。

這種看起來似乎是神話的想法并不是沒有根據、不可能實現的。因為一切有機物都是由太陽光、空氣和水組成的。遠在19世紀末葉，俄國學者季米里面捷夫就已在植物的葉綠素中發(fā)現了一個中心點，這個中心點把太陽光變成了化學能，變成了我們星球上的生命的源泉。在這里，經過光合作用，產生了有機物：碳水化合物、蛋白質和脂肪。光合作用，正如約里奧·居里所說的，這是利用太陽能的最有效的方法?，F在，世界上的先進科學家們正在研究和揭露自然界這個最重要的秘密——光合作用和有機物的形成過程，并使它服從于人類。

只要我們不斷努力，我們將來就可以從太陽那里得到我們日常生活中所需要的一切。