Солнце - основной источник энергии во вселенной

СОЛНЦЕ - первоисточник  большинства видов энергии. Излучаемая Солнцем энергия рождается в  ходе термоядерных реакций, превращающих водород в гелий. Самые распространенные способы использования энергии  Солнца - это получение электроэнергии с помощью фотоэлементов. Как  пологают эксперты Межденародного энергетического агенства (IEA), сгенерированная солнечная энергия сможет к 2050 году обеспечить до 25 % потребностей человечества в электричестве.

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА - это  кинетическая энергия воздушных  масс в атмосфере. Ветрянные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200 году до нашей эры. Отдаваемая мощность современного ветрогенератора не прямо пропорциональна скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 до 10 м/с, мощность увеличивается в 10 раз. В конце 2009 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 157 гигаватт.

ЭНЕРГИЯ ВОЛН - может  использоваться для генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. Основная задача эксперементальных исследователей для получения электроэнергии из морских волн - это преобразование движения вверх - вниз во вращательное для передачи на вал электрогенератора с максимальным КПД.

ГЕЙЗЕРЫ -  источники, периодически выбрасывающие фонтаны  горячей воды и пара. В вулканических  районах циркулирующая вода перегревается  выше температур кипения на больших  глубинах и по трещинам поднимается  к поверхности, проявляя себя ввиде гейеров. На геотермальных электростанциях тепловая энергия подземных источников преобразуется в электрическую энергию. Суммарная мощность геотермальных электростанций во всем мире превышает 10,5 тыс. МВт.

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ - элементарные частицы и ядра атомов, родившиеся и ускоренные до высоких энергий  во Вселенной. Физику космических лучей  принято считать частью физики высоких  энергий и физики элементарных частиц. Излучение потоков высокоэнергетичных заряженных частиц, попадающих на границу атмосферы Земли, является важнейшей эксперементальной задачей.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СКАТЫ - отряд рыб. Длина до 1,5 м, весят  до 30 кг. Имеют электрические органы, расположенные по бокам туловища, которые можно сравнить с гальванической или электрической батареей. Скат наносит электрические удары  совершенно сознательно, а раздразнив, можно заставить его повторить  их несколько раз подряд. Электрический  аппарат служит скатам для добывания  пищи или защиты против более сильных  хищников.

МОЛНИЯ - гигантский электрический искровой разряд между  облаками или между облаками и  земной поверхностью длиной несколько  километров, диаметром десятки сантиметров  и длительностью десятки доли секунды. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер. В молнии электрическая энергия облака превращается в тепловую и световую.

ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ - быстро меняющееся свечение отдельных  участков ночного неба, наблюдаемое  временами преимущественно в  высоких широтах (в Северном полушарии  его называют также северным сиянием, а в высоких широтах Южного полушария - южным.) Происходит в результате свечения разряженных слоев воздуха  на высотах 90 - 100 км под действием  протонов и электронов, проникающих  в атмосферу из космоса.

БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - это холодное свечение некоторых  живых организмов, которое возникает  в результате биохимических реакций, при которых освобождающаяся  энергия выделяется в форме света. КПД живого свечения фантастически велик: он достигает 80-90%. Например, весьма распространенное явление - свечение медуз, у которых светятся как клетки наружной поверхности диска и краевых телец, так и клетки внутренних организмов.

ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ И  ОТЛИВОВ - это фактически кинетическая энергия вращения Земли. Приливные  электростанции являются особым видом  гидроэлектростанций. Их строят на берегах  морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Преимущества - экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Самая крупная в мире приливная электростанция расположена во Франции, в устье реки Ранс. Ее мощность составляет 240 МВт.

СВЕЧЕНИЕ ВОДЫ - одна из величайших загадок океана. Ученые пытались объяснить его  и свечением  фосфора, и электрическими разрядами, и тем, что ночной океан отдает поглащенную днем энергию Солнца. Сейчас уже не подлежит сомнению тот факт, что свечение вызвано биологическими причинами, главной из которых является массовое размножение некоторых видов организмов, составляющих значительную часть планктона мирового океана.

СВЕЧЕНИЕ РАСТЕНИЙ встречается реже, чаще всего у  низших представителей растительного  царства - бактерий и грибов. Впрочем, существуют некоторые указания и  на свечение цветковых растений. По некоторым описаниям, в теплые летние вечера светятся соцветия Lilium, Dictamnus, Tagetes, Oenothera и многих других растений. До сих пор науке не удалось выяснить ту роль, которую играет свечение в жизни растений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  27. ЭНЕРГИЯ, ЕЁ  НОСИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ 

  Что такое  энергия? 

  Основным законом  в природе является закон сохранения  массы и энергии. 

  Только благодаря  этому закону возможны объяснения  существования материи во Вселенной  и её эволюционный круговорот.

  Каким является  понятие энергии в "современной"  физике?

  В учебниках  дано следующее определение. Физическая  величина, определяющая способность  тел совершать работу называется  энергией.

  Данное определение  энергии через работу не очень  хороший способ выяснения, что  такое энергия. 

  Энергией обладает  вся материя Вселенной. Одна  часть материи является переносчиком  энергии - это обменные частицы  (фотоны и нейтрино) и эфир (нейтриники и фотоники). Другая часть материи - это вещество. Вещество, если рассматривать в эволюционном макропроцессе, то излучает энергию в виде обменных частиц, то поглощает её, в виде обменных частиц и эфира. Этот процесс во Вселенной вечный.

  Кроме того, эволюционный  круговорот материи во Вселенной  - это и есть закон сохранения  момента импульса, массы и энергии  в масштабах Вселенной. 

  Состав и структура  материи представлены в разделе  17 и таблице 3.

  Вся материя  во Вселенной находится в непрерывном  движении и вечном эволюционном  круговороте, а значит, обладает  энергией.

  В предлагаемой  мною концепции характеристики  массы и энергии следующее.  Основные характеристики материи  - это масса и скорость. Масса  - это количественная мера материи.  Скорость - это количественная мера  движения материи. Скорость это  состояние материи. Дополнительные  характеристики материи энергия  и количество движения получаются  из двух основных. Естественно,  что энергии без массы не  бывает.

  Материя в  природе существует в виде  вещества, обменных частиц и эфира,  которые выполняют разные функции. 

  Переносчиками  энергии являются эфирные частицы  (нейтриники и фотоники) и обменные частицы (фотоны и нейтрино). Энергия переносится массой эфирных частиц, фотонов и нейтрино только в виде кинетической энергии. Другой энергии в микромире нет.

  Вещество от  взаимодействия с обменными частицами  и эфиром может изменять своё  состояние, то есть изменять  движение, изменять температуру  и т.д. 

  Эти процессы  мы наблюдаем в природе и  связываем их с энергией.

  Можно ли классифицировать  энергию? 

  Можно, если  связать это со способом переноса  энергии. 

  Энергия может  быть пяти видов. 

  1. Механическая  энергия. 

  Механическая  энергия связана с гравитационным  взаимодействием и частными случаями  его близкодействия (сильное, слабое  и молекулярное взаимодействия).

  Непосредственные  участники и переносчики механической  энергии - это эфирные частицы  нейтриники. Энергия переносится массой нейтриников в виде кинетической энергии, при постоянной скорости.

  Механическая  энергия может быть:

  - кинетической  энергией движения,

  - потенциальной  энергией гравитации,

  - потенциальной  энергией упругой деформации  твёрдого тела,

  - потенциальной  энергией упругого сжатия жидкостей  и газов и т. д. 

  Всё, что связано  с механической энергией, связано  с эфиром (нейтриниками).

  Перечисленные  варианты механической энергии  объясняются гравитационным действием  эфира. 

  Прямолинейного  движения макроматерии во Вселенной нет. Вся Вселенная заполнена веществом, которое связано между собой силами гравитации. Все вещество находится в непрерывном движении, а именно, - вращении и обращении. Земля вращается вокруг своей оси и обращается одновременно вокруг Солнца. Солнце вместе с Землей обращается вокруг центра массы галактики. Галактика обращается вокруг центра масс скопления галактик Местная группа. Скопление галактик обращается вокруг центра масс сверхскопления галактик с центром в созвездии Дева и т. д. Всё во Вселенной вращается и обращается вокруг центров масс. Повинно в этом гравитационное действие эфира.

  2. Энергия подвижности  атомов и молекул вещества (энергия,  связанная с непрерывной нейтринной  бомбардировкой ядер атомов и  молекул вещества).

  Переносчиком  данного вида энергии являются  нейтрино всех диапазонов частот (масс, энергий). Энергия переносится  массой нейтрино в виде кинетической  энергии, при постоянной скорости.

  Благодаря этой  энергии атомы и молекулы вещества  подвижны.

  Зачем атомам  и молекулам вещества подвижность? 

  Если бы, например, не существовало непрерывной  нейтринной бомбардировки ядер  атомов и молекул газа, то газ  не был бы объёмным.

  Ещё, например, атомы и молекулы в веществе  от ударов нейтрино сталкиваются  между собой, и только при  этих обстоятельствах происходит  излучение и переизлучение фотонов инфракрасного диапазона электромагнитных волн (теплопроводность).

  Таким образом,  только благодаря энергии, связанной  с непрерывной нейтринной бомбардировкой  ядер атомов и молекул вещества, возможны такие явления как  диффузия, теплопроводность и др.

  3. Электромагнитная  энергия. 

  Электромагнитная  энергия связана с электромагнитным  излучением.

  Непосредственные  участники и переносчики электромагнитной  энергии - это фотоны всего  диапазона электромагнитных волн. Энергия переносится массой фотонов  в виде кинетической энергии,  при постоянной скорости.

  Поэтому электромагнитная  энергия может быть разных  диапазонов электромагнитных волн, где переносчиками энергии являются  фотоны радиодиапазона, инфракрасного,  видимого, ультрафиолетового и рентгеновского  диапазонов.

  Фотоны разных  диапазонов электромагнитных волн  по-разному взаимодействуют с  веществом и, соответственно, вызывают  разные эффекты. Кроме того, вещество  может иметь разный химический  состав и пребывать в разных  агрегатных состояниях, в том  числе и в состоянии плазмы.

  Связывать всю  электромагнитную энергию с тепловой  энергией или называть её тепловой  энергией, а также характеризовать  её температурой нельзя (глава  1, раздел 29).

  Так, например, всё вещество светящихся звёзд  находится в состоянии плазмы. Плазма является генератором  мощности излучения разных диапазонов  электромагнитных волн. Она может  характеризоваться спектром излучения,  максимальной длиной волны излучения  (цветом), мощностью и интенсивностью  излучения. Характеризовать плазму температурой неправильно. Смысл, заложенный Реомюром и Цельсием в понятие температуры в данном случае для характеристики плазмы, не подходит (глава 1, раздел 29). Во-первых, плазма излучает спектр электромагнитных волн с максимальной длиной волны не в инфракрасном диапазоне. Во-вторых, плазма генератор излучения. Она только излучает.

  Другой пример. Электромагнитная энергия, переносчиком  которой являются фотоны инфракрасного диапазона электромагнитных волн, излучаемые Солнцем достигают Земли. Эти фотоны взаимодействуют с внешними электронами атомов и молекул вещества. Взаимодействие этих фотонов с внешними электронами атомов и молекул вещества, создают эффекты, которые мы связываем с тепловой энергией. Это изменение размеров, температуры вещества тела и тому подобное. Как это происходит? Внешние электроны атомов и молекул вещества поглощают эти фотоны и перескакивают на более дальние орбиты от ядра, тем самым увеличивают занимаемый атомами или молекулами объём. Соответственно этому происходит увеличение объёма вещества. Передача тепловой энергии в данном случае происходит только через фотоны инфракрасного диапазона.

  Тепловая энергия  выражается формулой:

  ΔQ = c.m.ΔT,

  где: c - удельная теплоёмкость вещества,

   m - масса тела,

   ΔT - разность температур.

  Следствием от  получения веществом тепловой  энергии является объёмное расширение, в том числе и в виде взрыва.

  Тепловая энергия  связана с фотонами инфракрасного  диапазона электромагнитных волн, которые излучаются или поглощаются  внешними электронами вещества.

  Основной характеристикой  состояния вещества, связанного  с тепловой энергией, является  температура (глава 1, раздел 29).

  Если фотоны  других диапазонов электромагнитных  волн не взаимодействуют с  внешними электронами вещества, то, соответственно, не связаны с  тепловой энергией.

  Энергия фотонов  видимого света. Переносчиками  этой энергии являются фотоны  видимого спектра электромагнитных  волн. Эти фотоны не поглощаются  внешними электронами вещества, и поэтому вещество не нагревается  и не расширяется. Их поглощают  или переизлучают электроны с внутренних орбит. В солнечных батареях для получения электрической энергии используется внутренний фотоэффект. Растения также напрямую используют световую энергию фотонов (фотоны видимого спектра), разлагая углекислый газ на углерод и кислород.

  Энергия фотонов  радиодиапазона. Переносчиком этой  энергии являются фотоны радиодиапазона  электромагнитных волн. При взаимодействии  с веществом они наводят в  нём переменную ЭДС. Наиболее  сильно этот эффект выражен  у металлов. Его используют при  беспроводной связи. 

  Аналогично тепловой  энергии фотонов, существуют энергии  фотонов других диапазонов электромагнитных  волн, где переносчиками электромагнитной  энергии являются фотоны радиодиапазона, фотоны видимого света, фотоны  ультрафиолетового и фотоны рентгеновского  диапазонов. Но эффекты от взаимодействия  этих фотонов с веществом будут  различные. 

  Так как эффекты  от взаимодействия фотонов с  веществом разные и зависят  от частотного диапазона электромагнитных  волн, то все эти эффекты необходимо  называть энергией фотонов конкретного  диапазона (аналогично фотонов  тепловой энергии).

  4. Электрическая  энергия. 

  Электрическая  энергия - это переизлученные потоки фотоников между неподвижными друг относительно друга зарядами. Потоки переизлученных фотоников не могут возникнуть, если заряд один.

  Переносчиком  электрической энергии являются  переизлученные зарядами фотоники (Ф-Э или Ф+Э) в сторону тени от другого неподвижного заряда.

  Электрический  заряд переизлучает эфирные фотоники в сторону тени от другого заряда и одновременно сообщает фотоникам момент импульса с направлением вращения, соответствующим знаку заряда. Эффект взаимодействия, между переизлученными фотониками одного заряда с другим зарядом, заключён как раз в моменте импульса и направлении вращения.

  Переизлученные фотоники будут отталкивать одноимённого знака заряды, и притягивать заряды противоположного знака.

  Расчёты, связанные  с электрической энергией производятся  по формуле 

  EЭ = C.U2 / 2,

  где: C- ёмкость;

   U - напряжение.

  Электрическое  поле представляет собой заряженный  конденсатор. Если заряд один, то конденсатора нет, соответственно, нет и никакого электрического  поля. Естественно, раз нет второй  обкладки конденсатора с зарядом,  то его ёмкость С = 0 и электрическая энергия вокруг одного заряда отсутствует

  EЭ = C.U2 / 2 = 0.

  Если между  зарядами разных знаков поместить  другой заряд, то он начнёт  двигаться к заряду с противоположным  знаком. Будет произведена работа. Работа будет произведена эфиром, а именно, фотониками (Ф+Э и Ф-Э).

  Это мы называем  электрическим током и связываем  с электрической энергией.

  5. Магнитная энергия. 

  Магнитная энергия  - это потоки переизлученных фотоников между движущимися зарядами (между проводниками с электрическим током). Потоки переизлученных фотоников не могут возникнуть, если проводник с электрическим током прямой и он один.

  Переносчиком  магнитной энергии являются переизлученные движущимся зарядом фотоники (Ф+М или Ф-М) в сторону тени от другого движущегося заряда.

  Движущиеся заряды (проводник с электрическим током)  переизлучают эфирные фотоники в сторону других движущихся зарядов (другой проводник с электрическим током). Переизлучение движущимся зарядом фотоников происходит в перпендикулярной плоскости к движению заряда, по спирали с очень мелким шагом, уходящей в бесконечность. При этом направление движения фотоников по спирали будет соответствовать направлению электрического тока в проводнике.

  Эффект взаимодействия  между переизлученными потоками фотоников и движущимися зарядами проводника будет заключён в моменте импульса относительно оси проводника и направлении движения этих потоков фотоников по спирали.

  Если электрические  токи в проводниках одного  направления, то эффект от взаимодействия  потоков фотоников с зарядами будет приводить к притяжению проводников.

  Если электрические  токи в проводниках разного  направления, то эффект от взаимодействия  потоков фотоников с зарядами будет приводить к отталкиванию проводников друг от друга.

  Расчёты, связанные  с магнитной энергией производятся  по формуле 

  EМ = L.i2 / 2,

  где: L- индуктивность;

   i - ток в проводнике.

  Магнитное поле  представляет собой индуктивность  с электрическим током. Если  проводник с электрическим током  прямой и один, то индуктивности  нет, соответственно, нет и никакого  магнитного поля. Раз нет второго  прямого проводника или одного  проводника, представляющего хотя  бы один виток, тогда индуктивность  L = 0 и магнитная энергия вокруг одного прямого проводника

  EМ = L.i2 / 2 = 0.

  Если к одному  проводнику с электрическим током  приблизить другой проводник  с электрическим током, то будет  произведена работа. Работа будет  произведена эфиром, а именно, фотониками (Ф+М и Ф-М).

  Таким образом,  электрические и магнитные поля  существуют, если есть взаимозатенённость либо между неподвижными зарядами, либо между движущимися зарядами.

  Теперь становится  ясно, что никакой "тёмной энергии"  не существует. А шум вокруг  этого - это всего лишь неуменье  разобраться в некоторых процессах  и явлениях, связанных с энергией.

  Итак, носители  энергии - это обменные частицы  и эфир.

  Теперь об  источниках энергии. 

  Источники энергии  бывают химические, ядерные, термоядерные  и др.

  Химическими  источниками энергии являются  дрова, уголь, нефть, газ. Получают  энергию из перечисленного путём  сжигания. Чтобы начался процесс  горения, необходима начальная  температура. Далее процесс будет  сам себя поддерживать. Химические  элементы углерод и водород  будут вступать в реакцию с  кислородом. Реакция эта экзотермическая  (с выделением тепла). В результате  будут излучаться фотоны инфракрасного  диапазона электромагнитных волн. Уголь, нефть, газ - это ископаемые  источники химической энергии.  Они конечны. 

  Атомная или  ядерная энергия - это энергия,  высвобождаемая при процессе  распада ядер "тяжёлых" радиоактивных  химических элементов. Процесс  распада может быть природным,  например, уран-238 и уран-235 со своим  периодом полураспада каждый. Процесс  распада может быть искусственным  неуправляемым (взрыв атомной  бомбы) и искусственным управляемым  (в атомных реакторах).

  Теперь необходимо  разобраться, откуда появляется  энергия и какого она вида?

  В результате  процесса распада ядер "тяжёлых"  радиоактивных химических элементов  ядро распадается на две составные  части плюс потоки альфа-частиц, нейтронов, протонов, электронов, а  также гамма-излучения, светового  и инфракрасного излучений. Это,  вероятно, основной сценарий распада.  Однако могут быть и другие  варианты.

  Наша задача  определить происхождение выделяемых  видов энергии и оценить их.

  Самое большое  количество энергии сосредоточено  в гамма-излучении. Но это невидимые  лучи, энергию которых использовать  невозможно. Затем по количеству  энергии идут световые лучи, но  они присутствуют только при  взрыве. И, наконец, инфракрасное  излучение, энергию которого можно  использовать.

  При взрыве  мгновенное выделение огромного  количества тепловой энергии  создаёт ударную волну - основной  поражающий фактор.

  При управляемом  процессе из выделенной тепловой  энергии получают электрическую  энергию. Доля используемой энергии  от всей выделяемой электромагнитной  энергии при управляемом процессе  ничтожна.

  И теперь основной  вопрос, откуда вся эта энергия  появляется?

  В основном это электромагнитная энергия разных диапазонов частот: инфракрасного - тепловая, видимого диапазона и гамма-излучение.

  Сначала рассмотрим, какая энергия выделяется при  образовании ядер различных химических  элементов. При образовании ядер  химических элементов излучаются  фотоны и нейтрино (электромагнитное  и нейтральное излучение). Нас  будет интересовать только электромагнитное  излучение - фотоны.

  Самое большое  количество электромагнитной энергии  (в дальнейшем просто энергии)  выделяется при образовании ядра  дейтерия. Эту энергию называют  энергией связи. 

  При образовании  следующего ядра нуклида - трития  выделяется уже меньшее количество  энергии. При образовании ядра  гелия ещё меньше и так далее. 

  Получается, что  при образовании ядра дейтерия  два протона выделили максимально  возможное количество энергии.  Энергия связи этих протонов  самая большая. Следующие взаимодействующие  с дейтерием протоны будут  затрачивать на образование, например, трития и гелия уже меньше  энергии и так далее. Чем  больше порядковый номер образовавшегося  химического элемента, тем меньше  удельная энергия связи протонов  и тем больше оставшейся энергии  у каждого протона в запасе.

  Таким образом,  при распаде химического элемента  с большим порядковым номером,  например, начиная с урана, у  нас будет получаться два химических  элемента плюс разница энергии  связи. Получается, что химические  элементы с большим порядковым  номером имеют в запасе больше  энергии связи, чем их половинки. 

  Эта разница  в излишке энергии связи и  будет выделена при ядерном  взрыве.

  Никаких теоретических  расчётов произвести невозможно.

  Можно производить  некоторые оценки мощности взрыва  и то только по количеству  расщепляющего вещества и опытных  данных о предыдущих взрывах. 

  Урановое сырьё  также ископаемое и также в  нём энергия от Солнца (или  недр Земли). Оно также конечно. 

  Ещё имеются  другие источники энергии: энергия  падающей воды рек и водопадов,  свет от Солнца, энергия ветра,  энергия приливов и отливов,  и т.д. 

  Эти источники  энергии не в состоянии конкурировать  или заменить используемые химические  и ядерные. Но надо начинать  думать и о них. 

  Химические и  ядерные источники энергии конечны,  а заменить их нечем. 

  Термоядерный  синтез - это процесс образования  новых химических элементов. Для  начала протекания такого процесса  необходимы следующие условия.  Необходимое условие: сближение  ядра химического элемента, протона  и электрона на критическое  расстояние (расстояние соизмеримое  с размерами взаимодействующих  частиц). Достаточным условием будет  излучение фотона и нейтрино  строго определённых частот для  каждой реакции термоядерного  синтеза. Такие условия существуют  в недрах массивных объектов: светящаяся звезда, потухшая звезда, планетное тело. Основным параметром  возникновения процесса (розжига)  термоядерного синтеза является  давление. А именно, чтобы в центре  объекта возникло большое давление, необходима большая масса. Температура  является следствием этих причин. Процесс розжига термоядерного  синтеза может наступить при  определённых значениях массы  и давления в центре объекта.  Для протозвезды и для массивного  планетного тела эти значения  будут разные, так как начальным  химическим элементом в протозвезде  будет водород, а в массивном  планетном теле более "тяжёлые"  химические элементы. Процесс розжига  термоядерного синтеза, в массивном  объекте начавшись, в дальнейшем  будет поддерживать сам себя (аналогично  розжигу дров). Причиной розжига  является длительный процесс  поглощения массивным объектом  эфира. Из поглощенного эфира  вещество формирует кванты минимального  фонового излучения (3К-излучение), которые всё время переизлучаются. Фоновое излучение не прозрачно для вещества и как бы застрянет в центре массивного объекта. Тепловая энергия будет скапливаться в центре объекта, пока температура не достигнет значений для начала розжига термоядерного синтеза. Этот процесс можно сравнить с подмоченным стогом сена или подмокшим зерном на элеваторе. Разница лишь в том, что тепловая энергия скапливается не от эфира, а от химического процесса гниения (окисления) сена или зерна, но результат одинаковый - розжиг.