Foton i jego tajemnice. Jak wykorzystują go nowoczesne technologie i czy może uratować naszą planetę?

Jaki wpływ na gospodarstwo domowe może mieć cząsteczka tak mała i szybka, że zupełnie jej nie widać? Jeśli występuje w miliardach egzemplarzy – ogromne. Poznaj foton, który przybył do nas wprost z kosmosu. Choć powstawał miliardy lat, jest przyszłością naszej planety. Zapraszamy na podróż w czasie i przestrzeni, która ma szansę skończyć się w twoim domu.
foton

Czym jest foton i skąd się bierze?

Tak bardzo przyzwyczailiśmy się do obecności promieni słonecznych, że nie zastanawiamy się zupełnie nad ich pochodzeniem. Tymczasem właśnie foton stanowi ich najmniejszą cząsteczkę. Czym jest foton? Najprościej można opisać go jako cząstkę promieniowania elektromagnetycznego. Jest tak mała, że nie rejestruje jej ludzkie oko. Dodatkowo porusza się z ogromną prędkością w postaci tak zwanego „deszczu słonecznego”. Odległość pomiędzy Słońcem a Ziemią pokonuje w nieco ponad 8 minut.

Foton powstaje na powierzchni naszej najbliższej gwiazdy, czyli Słońca. Tworzy się w jego zewnętrznej warstwie, a powstaje poprzez zderzenie dwóch cząsteczek wodoru oraz helu. Choć może się to wydawać stosunkowo łatwym procesem, trwa miliony lat. Podczas zderzenia wytwarzają się ogromne ilości energii, które przez siły wewnątrz gwiazdy wyrzucane są wokół. Fotony docierają między innymi na Ziemię w postaci wielu różnych promieni, z których jesteśmy w stanie wyszczególnić zaledwie siedem. 

Właściwości fotonu

Niektóre właściwości fotonu zostały przedstawione już wcześniej. Cząsteczka jest niewidoczna gołym okiem i potrafi pokonywać ogromne prędkości w bardzo krótkim czasie. Nie jesteśmy w stanie także określić jej kształtu, zapachu czy smaku. Co najciekawsze, fotonów nie da się zatrzymać w żaden sposób, choć część naukowców wskazuje na czarną dziurę jako przestrzeń, która je chłonie i zatrzymuje.

Z twojego punktu widzenia bardziej istotne jest to, że foton transportuje światło i energię. W instalacjach fotowoltaicznych pojawia się w towarzystwie dwóch płytek krzemowych, między którymi jest pole elektromagnetyczne. Fotony zostają wchłonięte przez ogniwa, co z kolei wprawia w ruch elektrony, które do tej pory były bierne. W ten sposób powstaje prąd stały, który następnie za pomocą falowników zmienia się w prąd zmienny. Można zatem powiedzieć, że energia w czystej postaci spada nam prosto z nieba i wystarczy ją wykorzystać. 

Zobacz też:  Czy celuloza to ekologiczne paliwo przyszłości? Poznaj właściwości i zastosowanie tej zagadkowej substancji

Foton – energia wykorzystywana w domu

Zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego panele słoneczne mają kolor czarny lub ciemnogranatowy? Z pewnością zauważyłeś już wcześniej, że ciemne kolory lepiej się nagrzewają. W czasie upałów staramy się wkładać jasne ubrania, ponieważ w nich wydaje się chłodniej. Podobnie jest z panelami, choć one nie potrzebują temperatury do pracy – wręcz przeciwnie. Zbyt dużo ciepła jest dla nich szkodliwe. Tu znowu w roli głównej występuje nasz foton i kilka prostych zjawisk fizycznych.

Nie każdy wie, że kolory przedmiotów to tak naprawdę barwa światła, jaką odbijają. Czerwone kwiaty odbijają czerwone światło, z kolei trawa odbija inne kolory podstawowe. Te promienie odbieramy jako kolory, analogicznie czerwony i zielony. Tylko że światło słoneczne jest mieszaniną kolorów, które nasz wzrok odbiera jako białe. Zobaczysz to na śniegu czy kartce, która odbija je wszystkie. Skoro kolorowe przedmioty pobierają tylko część promieni, to co dzieje się z pozostałymi? Odpowiedź jest prosta: pochłaniane są przez rośliny, a ich energia wykorzystywana jest do rozwoju. 

Co to ma wspólnego z czarnymi panelami? Czarny kolor nie odbija żadnych promieni słonecznych, a wszystkie pochłania. Prowadzi to do powstawania ogromnych ilości energii, która następnie odbierana jest jako ciepło. 

Nasza cząstka światła może oddać swoją energię na rzecz twojego gospodarstwa domowego. W fotowoltaice może być wykorzystywana na dwa sposoby. 

Najpopularniejsze są wspomniane wcześniej panele fotowoltaiczne, które pobierają energię i przetwarzają ją na prąd. Za pomocą falownika prąd stały staje się zmiennym i może trafić do sieci elektrycznej w twoim domu.

Drugim sposobem jest zastosowanie kolektorów słonecznych. Tu z kolei dochodzi do podgrzewania płynów zgromadzonych w sieci i wykorzystania energii w postaci temperatury. Taki system służy jedynie do podgrzewania wody użytkowej i jest mniej wydajny. Cała instalacja jednak jest stosunkowo tania i bezobsługowa. 

Zobacz też:  Biogazownia – jak działa i co można dzięki niej uzyskać?

Co ciekawe, fotony wykorzystujemy pośrednio lub bezpośrednio także w innych odnawialnych źródłach energii. Weźmy pod uwagę pompy ciepła, z których czerpie się temperaturę ogrzanego powietrza. Nie byłoby różnic w temperaturze, gdyby powietrza nie ogrzał foton. Energia ta wykorzystywana jest także przy pompach ciepła korzystających z temperatury gruntu czy wody.

W pośredni sposób nasz dzisiejszy bohater wpływa także na pozyskiwanie energii wiatrowej. To przecież różnice temperatur pomiędzy masami powietrza wymuszają ich poruszanie. Ciepłe masy powietrza ogrzewane od ziemi poruszają się w górę, tymczasem zastępują je te zimniejsze. Te ruchy w efekcie prowadzą do napędzania wiatraków i wytwarzania prądu elektrycznego.

Foton, choć niewielki, ma ogromny wpływ na pozyskiwanie energii na naszej planecie. Można powiedzieć, że dopiero dzięki rozwojowi technologii nauczyliśmy się korzystać z dobrodziejstw Słońca w taki sposób, w jaki od miliardów lat robią to rośliny. Dzięki niemu mamy szansę odwrócić to, co do tej pory jako ludzkość zniszczyliśmy. Możemy zakończyć działalność porównywalną do konkwistadorów i zacząć żyć w zgodzie ze środowiskiem naturalnym.

Dyplomowany budowlaniec, utrzymujący się z układania słów w treści. Prywatnie miłośnik ogrodnictwa, zafascynowany odnawialnymi źródłami energii i szansą, jaką stają się dla naszej planety. W wolnych chwilach poświęca czas dobrej książce i aktywności fizycznej.

Podziel się opinią na temat artykułu

Dodaj Odpowiedź

EkoHub
Logo