Мощность полного излучения Солнца составляет около 4 · 10²³ кВт, а какую часть этой энергии

Ответы на вопрос

Отвечает Лис Артём.

Чтобы понять, какую часть солнечной энергии получает Земля, нужно пройти через несколько шагов расчёта. Постараюсь объяснить подробно.

1. Мощность Солнца

Полная мощность излучения Солнца (светимость) составляет:

P_\text{Солнце} = 4 \cdot 10^{23} \text{ кВт} = 4 \cdot 10^{26} \text{ Вт} \quad (\text{так как } 1 \text{ кВт } = 10^3 \text{ Вт})

2. Распространение энергии в пространстве

Солнечная энергия расходится во все стороны равномерно, формируя сферу с радиусом, равным расстоянию от Солнца до точки наблюдения. Среднее расстояние от Солнца до Земли:

r \approx 1,5 \cdot 10^{11} \text{ м}

Площадь сферы на этом расстоянии:

S_\text{сфера} = 4 \pi r^2 = 4 \pi (1,5 \cdot 10^{11})^2

S_\text{сфера} \approx 4 \pi \cdot 2,25 \cdot 10^{22} \approx 2,83 \cdot 10^{23} \text{ м²}

3. Площадь, «ловящая» солнечную энергию — Земля

Земля получает солнечную энергию через свою поперечную площадь, то есть проекцию на плоскость, перпендикулярную лучам света. Это круг радиусом Земли $R_\text{Земля} \approx 6,37 \cdot 10^6 \text{ м}$ :

S_\text{Земля} = \pi R_\text{Земля}^2 = \pi (6,37 \cdot 10^6)^2 \approx 1,27 \cdot 10^{14} \text{ м²}

4. Доля солнечной энергии, приходящейся на Землю

Энергия делится пропорционально площади «ловушки» к площади сферы на орбите Земли:

f = \frac{S_\text{Земля}}{S_\text{сфера}} = \frac{1,27 \cdot 10^{14}}{2,83 \cdot 10^{23}} \approx 4,49 \cdot 10^{-10}

5. Мощность, получаемая Землей

Теперь умножаем полную мощность Солнца на эту долю:

P_\text{Земля} = P_\text{Солнце} \cdot f = 4 \cdot 10^{26} \cdot 4,49 \cdot 10^{-10} \text{ Вт}

P_\text{Земля} \approx 1,8 \cdot 10^{17} \text{ Вт} = 1,8 \cdot 10^{14} \text{ кВт}

✅ Вывод

Земля получает лишь очень маленькую часть от общей мощности Солнца — около $1,8 \cdot 10^{17}$ ватт, или $1,8 \cdot 10^{14}$ кВт. По сравнению с полной мощностью Солнца ( $4 \cdot 10^{23}$ кВт), это почти ничтожная доля — меньше одной миллиардной.

Если хочешь, я могу наглядно объяснить это с помощью «сравнения с размером шара», чтобы стало понятно, почему такая доля такая маленькая.

Мощность полного излучения Солнца составляет около 4 · 10²³ кВт, а какую часть этой энергии получает Земля?