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  7. 태양계의 역학1

태양 에너지의 생성


▶ 수소 핵융합 반응


  • 온도와 압력이 매우 높은 태양의 중심부(핵)에서 수소 핵융합 반응이 일어나 태양 에너지가 만들어진다.

    수소 핵융합 반응


4개의 수소 원자핵이 1개의 헬륨 원자핵으로 융합 되면서 감소하는 질량만큼 에너지로 전환




▶ 아인슈타인의 질량–에너지 등가 원리




→ 수소 핵융합 반응에서Dm은 (수소 4개의 질량 - 헬륨 1개의 질량)이며, 감소한 질량만큼 에너 지로 전환된다.


  • 태양 에너지의 방출 :태양의 중심부(핵)에서 1초에 약 4 X 1026 J의 태양 에너지가 생성되며, 생성된에너지는 태양의 내부를 통과해 우주로 방출된다.

    ◇태양의 내부는 핵(중심부), 복사층, 대류층으로 구성된다.


  • 중심핵: 수소 핵융합 반응으로 에너지 를 생성하는 층
  • 복사층: 복사의 형태로 태양 에너지를 전달하는 층
  • 대류층: 대류를 통해 태양 에너지를 전 달하는 층으로, 태양 표면의 쌀알 무늬 는 대류 현상 때문에 생긴 무늬


지구에 도달하는 태양 에너지

  • 지구에 도달하는 태양 에너지의 양 :태양이 방출하는 총 에너지의 약 1/20억만이 지구에 도달한다.
  • 지구에 흡수되는 태양 에너지 : 지구에 도달한 태양 에너지의 약 30%는 대기, 해양, 지표면에서 반사되어 우주 공간으로 나가고, 약 70%가 지구에 흡수된다.
  • 위도별 에너지 불균형 :위도에 따라 도달하는 태양 에너지양이 다르다.
    -저위도는 에너지 과잉, 고위도는 에너지 부족 → 대기와 해수의 순환이 일어나 저위도의 남는 열이 고위도로 이동하여 에너지 불균형이 해소됨


지구가 받는 태양 에너지


지구가 받는 태양 에너지


태양 상수 (I)

지구 대기권밖에서 햇빛에 수직인 방향으로 단위 시간 동안 단위 면적이 받는 태양 에너지양

지구가 받는

태양 에너지 총량

지표가 받는

평균 태양

에너지양



태양 에너지의 전환과 이용


▶ 물질과 에너지의 순환

  • 지구에 흡수된 태양 에너지는 물질과 에너지를 순환시키고 생명체의 생명활동을 유지시킨다. → 태양 복사 에너지는 지구 환경의 근원 에너지

▶ 태양 에너지의 전환과 이용 : 태양 에너지는 여러 형태로 전환되어 이용된다.


식물의 광합성 작용

식물의 광합성 작용으로 태양 에너지가 화학 에너지로 전환되어 식물체 내에 저장된다.

생명체의 생명 활동 유지

생태계의 먹이 사슬(연쇄)로 에너지가 전달되어 생명체의 생명 활동이 유지된다.

화석 연료의 생성과 이용

생물체가 땅에 매몰되면 화석 연료(석탄, 석유, 천연 가스 등)로 전환되고, 인간이 화석 연료를 연소하여 사용하면 다시 열에너지로 전환된다.

물의 순환과 기상 현상

태양 에너지 흡수로 물이 증발하여 구름이 되었다가 비나 눈으로 내려 다시 지표로 되돌아간다. 물이 순환하는 과정에서 비와 눈 등 기상 현상이 발생한다.

지표의 변화

흐르는 물과 바람에 의해 지표가 풍화, 침식되는 것도 태양 에너지가 전환된 것이다.

대기와 해수의 순환

위도에 따라 에너지가 불균등하게 흡수되어 대기와 해수의 순환이 일어난다. 대기와 해수의 순환으로 저위도의 남는 열이 고위도로 이동해 에너지 불균형이 해소된다.

인간의 이용

태양 전지와 태양열 집열판으로 태양 에너지를 각각 전기 에너지와 열에너지로 전환하여 이용한다.


관련문제

문제

01

태양 에너지의 생성과 전환에 대한 다음 <보기>의 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은?

<보기>


<보기>

ㄱ. 태양의 중심부에서 수소 핵융합 반응에 의해 생성된다.

ㄴ. 지구에서 해수와 대기의 순환을 일으킨다.

ㄷ. 태양에서 방출된 에너지는 대부분 지구에 흡수된다.


선택지

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ,ㄴ

⑤ ㄴ,ㄷ

정답 :

해설 :

태양이 방출하는 총 에너지의 극히 일부(20억분의 1정도)만 지구에 흡수된다.

문제

01

다음 중 지구 환경을 변화시키는 태양 복사 에너지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

선택지

① 위도에 따라 지표가 흡수하는 태양 에너지양이 다르다.

② 화산 활동과 지진을 일으키는 에너지이다.

③ 식물의 광합성으로 태양 에너지가 화학 에너지로 전환된다.

④ 생명체가 땅속에 묻혀 만들어지는 석탄, 석유 등의 화석 연료는 태양 에너지가 전환된 것이다.

⑤ 태양 에너지는 지구의 자연 환경을 변화시키는 가장 주된 에너지원이다.

정답 :

해설 :

화산 활동과 지진은 지구 내부 에너지 때문에 발생하는 자연 현상이다.

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