Question

高中物理题，热学方面的。

已知太阳每年辐射到地球上的能量可达
10^18KW·h，日地距离为r=1.5x10^11m,地球半径为R=6.4*10^6m
(1)试估算太阳每年释放的能量是多少？
（2）如果太阳辐射到地球上的能量全部用来推动热机发电，能否每年发出10^18度电？

Answer 1

（1）太阳辐射的能量向各个方向传播，到达地球时，总能量分布在一个球面上，即
S=4πr^2
地球得到的能量相当于辐射到半径与地球相同的圆面上的能量，面积为
S'=πR^2
所以太阳每年释放的能量与每年太阳辐射到地球的能量的比为
S:S'
太阳每年释放的能量 E总=ES/S'=2.2×10^27kw.h
（2）热机的效率小于1，不可能每年发出10^18度电。

追问

地球得到的能量相当于辐射到半径与地球相同的圆面上的能量，面积为
S'=πR^2为什么不按球算呢？

追答

太阳辐射能量是按球面分布的
而地球截获的能量只是在一个传播方向上拦截的，最大面积就是地球半径所形成的圆面
这就好比一束光射过来，你用一个球挡住，这个球只能挡住那么一个圆面
也可以理解为是地球在垂直光的传播方向的最大截面