辐
射冷:利用太空物理学知识解决地球能源瓶颈
随着能源需求的增加和化石燃料储量的逐渐枯竭,寻找替代能源已成为当今全球各国共同的课题。而太阳辐射作为人类最基础的能源,又具有使用范围广、开发潜力大的优点,因此被广泛关注。这里我们重点介绍太阳辐射的一种利用方式——辐射冷。
简单来说,辐射冷就是利用太阳辐射在接触体表面产生的热辐射来达到冷却物质的目的。例如,我们可以利用太阳能吸收集中器激光束来加热某一物体,但是辐射冷则是通过在集中器前端设置一个类似于冷却塔的装置,将表面热量辐射出去,物体就会逐渐冷却下来。从而实现对物体的冷却,用于尤其是高温材料的散热,或是臭氧层扩大后产生的温度上升等环境问题。
辐射冷技术不仅有着广泛的应用前景,而且向世界展示了太阳能利用的更广阔范围。但是,要实现辐射冷技术,需要我们对太空物理学基本知识的掌握。因为辐射冷的核心原理就依赖于太阳辐射,而这其中涉及到的光学、热学等理论非常复杂。
其可行性主要在于:日光中的光子具有能量,光子能量与其波长成反比,波长越短光子的能量越高,能量转移到物体表面后被表面材料吸收和散射。因此,光库伦能使金属表面温度升高,导致物体温度上升,而辐射冷是利用能量不高的红外辐射溢散,将热量从物质表面转移。
尽管太阳辐射的温度和辐射强度有很大的不稳定性,但是我们通过高精度的监测仪器,能够及时调整发电机的接受区域,使其在温度与光强波动中稳定地工作。
综观全球能源发展状况,我们更需要利用太阳辐射为人类服务。尽管辐射冷技术在当前的能源市场中所占比例并不高,但其极为广阔的应用前景已经受到了全球能源领域研究和生产的重视。当今,太阳能已经在全球范围内积极推广应用,而辐射冷作为太阳能利用的新方案,其未来发展趋势将面临瓶颈,需借助导弹调节、宇宙天基应用等领域的成熟技术先行发展其优势性应用。无论如何,优秀的科学家们必将在太空物理学的探究中,为我们带来更多的科学发现和技术创新!