能源利用

太阳的能量来自于太阳内部的核聚变，其所蕴藏的能量巨大，并且不断向外辐射。据粗略的估计，太阳每分钟向地球输送的光和热达250亿亿卡，换算成煤炭能源，大致相当于每秒燃烧667万吨煤所产生的能量。

                                                                                                 图源：视觉中国
       如果按一年365天计算，太阳辐射到地球表面的能量，相当于人类现有各种能源在同一年中所提供能量的上万倍。太阳能除了能量巨大，最关键是具有长久性。据目前太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维持上百亿年，那么相对地球，尤其对于人类而言，太阳能便是取之不尽用之不竭的能源。
       当下，人类最广泛使用的太阳能技术有3种，分别是光伏（PV）设备，例如太阳能板通过半导体将太阳光直接转化为电能；聚光太阳能（CSP）发电厂，利用镜子将太阳光聚焦，产生足够的热能为蒸汽轮机或发动机提供动力发电；以及太阳能加热与冷却（SHC）系统，利用太阳的热能提供热水或冷气，以取代所需的电力或天然气。
       与烧煤产生的能量不同，太阳能不会产生造成全球变暖的温室气体，是迄今为止最清洁的能源之一。在环境污染越来越严重的今天，这一特点极其宝贵。
       当然，太阳能也存在着两大缺点，至少目前还难以克服，不然的话，太阳能早就取代石化能源了。
       首先太阳能具有分散性，到达地球表面的太阳辐射总量尽管很大，但是能流密度很低，也就是说地球单位面积内所接收的太阳能较少。这就意味着在利用太阳能时，想要达到一定的转换功率，就需要面积相当大的一套收集和转换设备，系统造价较高。

                                                                                        光伏发电基地。图源：新华社
       其次，太阳能存在着不稳定性。由于太阳能受到昼夜、季节、地理纬度和海拔等自然条件的限制，以及晴、阴、云、雨等天气因素的影响，到达某一地面的太阳辐射能量极不稳定，这给太阳能的大规模应用增加了难度。但长期来看，太阳能将是为人类文明供电的主要手段。
       不过，即使我们能够将太阳辐射到地球上的能量全部吸收利用，几百年后一旦能源需求增长到上述极限了，怎么办？“戴森球”就是要试图解决这个问题。
       1959年，曾担任爱因斯坦副手的美籍英裔理论物理学家弗里曼·戴森认为，如果人类文明能够延续足够长的时间，有一天必然对能量的需求会膨胀到利用其母恒星（如太阳）“全部”的能量输出。
       因为太阳的辐射总能量，绝大部分都在无垠的太空中白白浪费了，地球依靠太阳的自然照射，能够得到其中的多少份额呢？戴森的估算大约是十亿分之一。
       1960年，戴森在《科学》杂志上发表了一篇短文，提出了“戴森球”的想法：一个足够先进的行星文明，应该有能力建造一个球形结构，将自己和自己的恒星（太阳）包裹在里面，这样太阳的很大部分辐射能量，便可以被采集起来供该文明使用。此后人们就将这种想象中的球形结构称为“戴森球”。
       戴森还认为，这样的结构在宇宙中长期存在，并且是能源需求不断上升的文明的逻辑必然。虽然“戴森球”的设想从提出至今已有60多年，但它的实施（如果可能的话）必定在极为遥远的将来。而人类发明的众多高科技，不就是从不断地畅想中产生出来的吗？

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