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(xiàn)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(jīng)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。空氣被太陽光曬熱上升，四周比較冷的空氣流過來補充，這種空氣的流動就產(chǎn)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(jù)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(chǎn)生的。據(jù)計算，一公斤的氫核轉變?yōu)楹ず?，能產(chǎn)生出相當于燃燒二萬噸煤所產(chǎn)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(jīng)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(jù)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(jù)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(xiàn)在已經(jīng)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(chǎn)生浪費的根本原因是：我們在極大多數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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?？墒侵参镏唤邮苌涞饺~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(jīng)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(jù)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(xiàn)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(jīng)過試驗證明，這是完全可能的。在蘇聯(lián)和其他各國，現(xiàn)在已經(jīng)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(lián)的土庫曼，11936年就已建成一所每天可以生產(chǎn)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(jīng)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(jù)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。看來，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(xiàn)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(tǒng)愈大，收集的太陽光就愈多，焦點上的熱度也就愈高。

蘇聯(lián)已經(jīng)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(jīng)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?。?/p>

這是幻想嗎？不?，F(xiàn)代科學技術已經(jīng)接近解決了這個問題?？茖W家們發(fā)現(xiàn)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(lián)結起來，受到太陽的照射，就會產(chǎn)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(xiàn)在已經(jīng)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(lián)科學院動力研究所現(xiàn)在已經(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(shù)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(jù)、不可能實現(xiàn)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(xiàn)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(jīng)過光合作用，產(chǎn)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。現(xiàn)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。