30. novembra 2021
entropia

Slnko nepotrebujeme ako zdroj energie

Rovno sa ospravedlňujem za tento nadpis. Áno, viem, znie ako bulvárny clickbait. Zobrať jednu zo základných poučiek a prehlásiť, že neplatí – hanba. No táto naozaj neplatí. Teda, ako sa to vezme.

Ak by Slnko zrazu zhaslo, tak samozrejme prídeme o zdroj energie. Rastliny nebudú fotosyntezovať, solárne články prestanú produkovať elektrinu, počasie príde o svoj motor.  

Za bežných okolností naša planéta energiu zo Slnka prijíma, no keďže má nenulovú teplotu, tak energiu zároveň sála ďalej do vesmíru, prevažne vo forme infračerveného žiarenia. V rovnovážnom stave približne platí, že koľko energie na Zem dopadá, toľko vyžiari ďalej. Ak infračervené žiarenie zachytávame, napríklad skleníkovými plynmi, teplota planéty stúpne, až kým znova nenastane rovnováha – akurát už na vyššej teplote.

Koľko energie dostávame, toľko posúvame ďalej a tak by mohol niekto dostať takýto nápad. Nemohli by sme Zem ohradiť nejakou bariérou, ktorá by nás odizolovala od zbytku vesmíru a žiadnu energiu by sme už neprijali a ani neposunuli ďalej? Po zbytok času by sme recyklovali to, čo už máme. Nie, to je nemožné. Energia sa totiž nedá dobre recyklovať.

Jedným z najdôležitejších aspektov vesmíru je neustály nárast entropie, teda miery neusporiadanosti. V kontexte energie sa to prejavuje tak, že spontánne prebehne proces, v ktorom je energia na začiatku koncentrovaná (napríklad v batérii) a neskôr rozptýlená v priestore (napríklad vo forme tepla). Na začiatku máte sto-eurovú bankovu a na konci máte stále sto eur, no vo veľkej kope centových mincí.

Neusporiadanosť vesmíru neustále rastie a to zdanlivo odporuje existencii života. Ako môžu vznikať komplexné štruktúry – napríklad ľudia – vo svete, v ktorom platí zákon narastajúcej entropie? Jednoducho – poriadok v nich je vykúpený neporiadkom niečoho iného. Na to, aby mohli vznikať z hmoty usporiadané štruktúry, musí ešte viac klesnúť usporiadanosť niečoho iného. A práve tu zohrávajú úlohu slnečné lúče.

Síce v nich prichádza toľko energie, koľko posielame ďalej do vesmíru, ale v inom stave. Nemení sa forma, stále ide o elektromagnetické vlnenie, ale usporiadanosť. Kým na Zem dopadá energia v menšom počte vysokoenergetického svetla, zo Zeme sála početnejšie nízkoenergetické infračervené žiarenie. Povedané fyzikálne, prichádza svetlo s nízkou entropiou, odchádza žiarenie s vysokou. A práve rozdiel v entropii umožňuje vznik komplexných štruktúr na našej planéte. Naša usporiadanosť je vykúpená neusporiadanosťou svetla.

Sacharid vznikne v liste rastliny vďaka koncentrovaným dávkam energie zo slnka, je štatisticky vylúčené, aby sa na tento proces vyskladala energie po malých množstvách. Tento proces prijíma iba bankovky.

Súvisí to s kľúčovým aspektom existencie. Kým väčšina prírodných procesov je na mikroskopickej úrovni symetrická v čase, vesmír ako celok má v čase svoj jasný začiatok, svoj menej jasný koniec a medzi nimi sa pohybuje jednoznačným smerom. Nárast entropie súvisí so šípkou času. Chod vesmíru je hnaný vyrovnávaním nerovnováhy a nárastom neusporiadanosti.

Slnku tak nevďačíme za energiu ako takú, ale za to, že k nám posiela energiu vo veľmi koncentrovanom a usporiadanom stave. Slnko je zdroj poriadku. Toto keby tušili uctievači boha !

[Samuel]

PS: “Počet svetla” samozrejme znamená počet fotónov. Energii jedného fotónu zo Slnka (desať-eurová bankova) zodpovedá energii veľa fotónov sálaných zo Zeme (desať jedno-eurových mincí). V prírode sa spontánne dejú procesy, ktoré energiu rozbíjajú „na drobné“.

PS2: Ako súvisí rovnováha a neusporiadanosť? Neusporiadaný stav je taký, kedy nič nevytŕča z davu, všetko je dokonale premiešané – a rovnovážne.

Pridaj komentár