[email protected]

QUYOSH ENERGIYASINING MANBAI NIMADA?

Astrofiziklar Quyoshning yoshi salkam 5 milliard yil ekanligi va u yana kamida shuncha davr mobaynida olamga nur sochib turishligi mumkinligini bashorat qilishadi. Bunday katta davr davomida tinimsiz nurlanayotgan Quyoshning yo‘qotayotgan energiyasi qanday fizik jarayon hisobiga to‘latilib turilishi to‘g‘risida turli fikrlar, o‘nlab ilmiy gipotezalar mavjud. Bunday ilmiy xulosalar ichida eng ishonchlisi 1938–1939-yillarda astrofiziklar A.Edington, K.Veyszekker va G.Byotelar tomonidan oldinga surilgan g‘oya ya’ni yulduzlarning, shu jumladan Quyoshning energiya manbayi juda yuqori temperaturalar sharoitida yuz beruvchi yadroviy reaksiyalardir deb chiqargan xulosalari bo‘ldi. Nazariy hisoblashlar, yulduzlar (jumladan, Quyosh) markazida temperatura bir necha million darajada bo‘lib, termoyadro reaksiyasi uchun qulay sharoit mavjudligini ko‘rsatadi.

Quyosh markazida to‘rtta protonning birikib bitta geliy atom yadrosini hosil qilish reaksiyasining uzluksiz takrorlanishi uning nurlanishi tufayli kosmik fazoga tarqalayotgan energiyasini to‘ldirib turadi.

Hozirgi paytda to‘rt protondan geliy yadrosi hosil bo‘lishi haqida ikkita ketma-ketlik reaksiyasi ma’lum: birinchi turdagi termoyadroviy reaksiya uglerod – azot siklidagi reaksiyadir. Bu reaksiya Quyoshning temperaturasi 20 mln. ⁰C va zichligi 115·10³ kg/m³ bo‘lgan yadrosida quyidagi tartibda ro‘y beradi:

Quyosh haqida qiziqarli faktlardan…

• Quyoshni chiroq singari o‘chirib qo‘yish imkoni bo‘lsa va bu imkoniyatdan foydalanilsa, bir hafta ichida Yerdagi harorat -18 darajaga, bir yil ichida esa -75 darajaga tushadi va jon saqlash mumkin bo‘lmay qoladi;

• Quyosh borgan sari issiqroq va yorqinroq bo‘lib bormoqda. Vaqtlar o‘tib u o‘n marta yorqinlashishi mumkin. Faqat buning uchun taxminan milliard yil kerak;

• Quyosh massasining 70 foizi vodorod va 27 foizi geliydan iborat. Qolgani arzimas miqdordagi boshqa elementlardir. Har soniyada 700 million (!) tonna vodorod yonib, geliyga aylanadi;

QUYOSH NURLANISH SPEKTRI.

QUYOSHNING TARKIBI

Hozirgi davrgacha Quyoshda 74 xil kimyoviy elementning aniq mavjudligi isbotlangan. Quyosh tarkibida boshqa elementlarning ham borligiga shubha yo‘q, ammo ular shunchalik kam miqdordaki, spektral tahlil usuli bilan ularni aniqlashni iloji yo‘q. Tadqiqotlarning ko‘rsatishicha Quyosh tarkibini atomlar soniga ko‘ra 91 foizini vodorod va 9 foizini geliy tashkil etadi. Massasiga ko‘ra esa vodorod taxminan 70 foizni, geliy 27 foizni tashkil etadi, chunki geliy atomining yadrosi vodorod atomining yadrosidan to‘rt marta og‘irdir. Ajablanarlisi shundaki, quyosh nurlanishi spektrlariga asoslanib geliy birinchi marta Quyoshda ochilgan edi, keyinchalik uning Yerda ham mavjudligi aniqlandi. Bu elementning nomi ham yunoncha “Gelios”- Quyosh so‘zidan olingan.

Quyoshning elektromagnit nurlanishi 0,1 mkm dan tortib 30 m gacha oraliqda yotuvchi cho'ziq spektrga ega. Quyosh xromosferasi va tojlari spektrning ko'rinuvchi ( 0,4 – 0,76 mkm ) qismidan tashqarida yotuvchi nurlanishlarning manbalaridir. Quyosh tojini tashkil etuvchi gazlarning temperaturasi K atrofida bo'lgani tufayli uning nurlanishining asosiy qismini rentgen va ultrabinafsha sohada yotuvchi nurlar tashkil etadi ( – 0,2 mkm). Quyosh nurlanishi energiyasining 99 foizidan ko‘prog‘i to‘lqin uzunligi 0,28 dan 6,0 mkm gacha bo‘lgan sohada joylashgan (0,28–0,40 mkm – ultrabinafsha, 0,40–0,76 mkm – ko‘rinuvchi va 0,76–6,0 mkm – infraqizil). Shu bilan birga 10^-2 mkm dan 0,28 mkm gacha va 6 mkm dan 5·10² mkm gacha to‘lqin uzunliklar oralig‘iga mos ravishda 0,5 foiz va 0,4 foiz quyosh nurlanish energiyasi to‘g‘ri keladi.

Quyosh nurlarining to‘lqin uzunliklari (λ) bo‘yicha ranglari

Quyoshning spektrining ko‘rinadigan zonasi dan gacha bo‘lgan intervalni o‘z ichiga oladi. Bu intervalda, vodorodning Balmer seriyasidagi chiziqlari, ionlashgan va neytral kalsiy, temir, marganets, magniy, titan va boshqa metall atomlarining chiziqlari keng tarqalgandir. Quyosh spektrida ionlashgan kalsiyning N va K deb nomlangan chiziqlari (to‘lqin uzunliklari va ), vodorodning N va ) chiziqlari, natriyning D1 ( va D2 ( ) chiziqlari eng intensiv hisoblanadi. Quyosh spektrida Yer atmosferasidagi gaz malekulalarining, xususan suv bug‘lari, azot va kislorod molekulalarining ham chiziqlari hosil bo‘ladi

Quyosh tutash spektrining li, ya’ni ko‘k-yashil rangli zonasida intensivligi eng yuqori bo‘ladi.

Yerdan turib Quyosh spektrini aslida qanday bo‘lsa shundayligicha kuzatib bo‘lmaydi, chunki uni Yer atmosferasi qisman o‘zgartiradi. Eng avvalo u spektrdagi chiziqlar uzunligini qisqartiradi va unda yutilish chiziqlarini hosil qiladi. Ayniqsa, atmosferaning ta’siri qizil va sariq nurlarga ko‘proq sezilarli bo‘ladi. Boshqacha qilib aytganda, Yer atmosferasi o‘zining optik xususiyatlariga ko‘ra selektiv yorug‘lik filtri bo‘lib, kosmik quyosh nurlanishi ko‘rsatkichlarini o‘zgartiradi.

Quyoshdan Yer sirtiga tushgan nurlanish oqimining uni o‘rab turgan fazoga qaytarilgan qismiga Yer sirtining albedosi deyiladi va u o‘rtacha 0,34 ga teng.

Sirt birligiga tushuvchi quyosh nurining quvvatiga uning intensivligi deyiladi (W / m²). Yer atmosferasining yuqori chegarasida quyosh energiyasi intensivligi 1365 W /m² ga teng bo‘lib, unga quyosh doimiysi deyiladi. Quyosh doimiysi va quyosh nurlanishi spektral taqsimotini chuqur o‘rganish uchun Yer sharining barcha qit’alarida tadqiqotlar olib borilgan. Bu boradagi asosiy ma’lumotlar Smitson instituti va AQSh Havo Dengiz Flotining tadqiqot laboratoriyasida standartlar Milliy byurosi hamkorligida yig‘ilgan. Tadqiqotlar Yer sirtidan turli balandliklarda va maxsus uchirilgan raketalarda o‘rnatilgan asboblar yordamida amalga oshirilgan.

O‘lchovlar Quyosh doimiysining aniqlangan qiymati nazariy hisoblashlardagi natijalarni tasdiqlaydi. Perigeliy davrida (yanvar) nurlanish oqimining zichligi quyosh doimiysidan 3–4 foiz yuqori va afeliy davrida (iyul) 3–4 foiz past bo‘lishi mumkinligi aniqlangan Atmosfera tarkibiga kirib qoluvchi har xil aralashmalar uning tiniqligini pasaytiradi. Yer sirtiga yaqin qatlamlardagi quruq havo tarkibida azot 78,03 %, kislorod 20,94 %, argon 0,94 %, is gazi 0,03, vodorod 0,01 %, neon 0,0012 % va geliy 0,0004 % ni tashkil etadi. Shu bilan birga atmosfera tarkibida miqdori o‘zgarib turadigan suv bug‘lari, ozon (asosan yuqori qatlamlarda) va boshqa gazlar ham mavjud.

Quyosh energiyasi kadastri.

Kadastr so’zi ( fr. cadastre yun. Katastichon - varaq, roʻyxat) muayyan obʼyektlar haqidagi aniq va tartiblashtirilgan axborotlar majmui, roʻyxati degan ma’noni anglatadi.

Quyosh radiatsiyasi (nur enrgiyasi) oqimi hamda tushayotgan energiya yig'indisi to'g'risidagi ma'lumotlar quyosh energiyasi kadastri hisoblanadi. Quyosh kadastri to'g'risidagi ma'lumotlar quyidagi ko'rsatgichlarga asosan yig'iladi:

• quyosh radiatsiyasining gorizontal tekislikka tushayotgan oylik va yillik yig'indilari;

• gorizontal tekislikka to'g'ri, normal va urinma holatida tushayotgan quyosh nurlari;

• quyoshning nur sochish vaqti.

• To’g’ri radiatsiya

• (S) — bu birlik vaqt davomida (1 s) Quyosh nurlariga perpendikulyar yoki gorizontal bo’lgan birlik yuzaga yetib kelgan energiya oqimidir. Tarqoq radiatsiya (D ) atmosfera va bulutlarda Quyosh nurlarining sochilishi natijasida osmon gumbazidan gorizontal yer sirtiga yetib keladi. Yig'indi radiatsiya (Q) — gorizontal yuzaga yetib kelgan to‘g‘ri va sochilgan Quyosh radiatsiyalarining yig'indisidir:

• Q=D+S

Umuman quyosh radiatsiyasi oqimi hamda tushayotgan energiya yig'indisi to'g'risidagi ma'lumotlarni quyidagi usullar bilan olish mumkin:

a) aniq geografik nuqtadagi ma'lumotlarni hisoblash yo'li, analitik usul bilan;

b) qisqa muddatda aniq geografik nuqtada, asbob va jihozlar bilan o'lchash orqali, to'g'ridan-to'g'ri ma'lumot olish bilan;

v) qabul qilingan yagona usul bilan ko'p yillik o'lchashlar o'tkazgan meteorologik stansiyalarining ma'lumotlari yig'ilgan ma'lumotnomalardan ma'lumot olish bilan.

Quyosh doimiysi (1365 W /m²) yerning yuzasiga etib kelguncha har xil qarshiliklarga uchraydi hamda yilning fasli va hisob qilinayotgan hududning kengligiga nisbatan uning miqdori o'zgarib turadi. Masalan, yer yuzasiga tushadigan quyosh nurlarining o'rtacha intensivligi Yevropa mamlakatlarida - 2 kVt soat/ m², Tropik va Osiyo mamlakatlarida - 6 kVt soat/ m² ga teng.

O'zbekiston Respublikasi serquyosh mamlakatlardan biri hisoblanadi. Bir yilda o'rtacha 300 kun quyoshli kun hisoblanadi; 2980-3130 soat temperaturaning o'rtacha miqdori +42 ⁰C ni, kunning uzunligi 14-15 soatni tashkil qiladi. cho‘l rayonlarida temperatura + 70 ⁰C gacha ko‘tariladi; har bir m² maydonda 1 yilda 1900-2000 kVt gacha quyosh radiatsiyasi hosil bo‘lishi mumkin

Minorali elektrostansiyalar.

Minorali elektrostansiyalarni yaratish asosida quyosh nurlari ta’sirida suvni bug’latish prinsipi yotadi. Eng issiq kunlari hosil qilingan suv bug’ining harorati 700⁰C gacha ko’tariladi, bu esa turbinalarni normal ishlashi uchun keragidan ko’proq sharoit yaratadi. Masalan, Isroildagi Negev sahrosi hududida 2017- yilning oxirida ishga tushirilgan minorali quyosh elektrostansiyasining quvvati 121MVt ni tashkil qiladi. Texnik minorasining balandligi 240 metr (dunyodagi shu tur inshootlarning eng balandi). Minora atrofidagi 50000 dan ortiq geliostatlar Wi-fi orqali boshqarilib o’z pozitsiyalarini egallaydi. Rezervuarda hosil bo’ladigan harorat 540 ⁰C ga yetadi.

Katta Quyosh Pechi quyidagi muhim afzalliklarga ega:

– Nihoyatda toza qizitish manbasi bo‘lib, qizitilayotgan moddaga hech qanday yot moddalar aralashmaydi;

– Fokal dog‘dagi polixromatik spektr moddada nurlanishni monoxromatik lazer nurlanishiga nisbatan 10 baravar ko‘proq yutilishini ta’minlaydi;

– Moddaning qizish tezligi yuqori (100–800 ⁰C/min.);

– Moddaga termik ishlov beriladigan sohaning ochiqligi shu yerni o‘zida qo‘shimcha texnologik usullarni ( ultratovush yoki elektromagnit maydonda ishlov berish, toblash va h.k.) ham qo‘llashga imkoniyat tug‘diradi;

– Moddalarning elektromagnit xossalariga maxsus talablar qo‘yilmaydi;

– Fokal dog‘ning markazida nurlanish oqimi zichligining 1300 W/sm² gacha yetishligi havo muhitida amalda barcha yuqori temperaturali materiallar bilan ishlash imkonini beradi;

– Fokal dog‘da kvazitekis nurlanishni hosil bo‘lishi va oqim zichligini boshqarish mumkinligi tez moslashuvchan texnologik jarayonlarni amalga oshirishga xizmat qiladi.