オリンピックの聖火を点火したり、宇宙で発電したり…太陽エネルギーには、あなたが知らない驚きがいくつあるでしょうか？

レビュー専門家：中国航空宇宙科学技術公司第一アカデミーの航空宇宙科学専門家、銭航氏

北京時間7月27日（現地時間7月26日）、第33回オリンピック競技大会がフランスのパリで開幕する。 1世紀を経て、オリンピックの聖火が再びロマンチックな街に火を灯すことになる。

オリンピックの聖火リレーの歴史を振り返ると、4月17日、パリオリンピックの聖火がオリンピック発祥の地、ギリシャのペロポネソス半島にある古代オリンピアの遺跡に無事に集められました。 7月14日、オリンピックの聖火はパリへ中継された。

オリンピック聖火収集情報源：新華社通信

太陽とオリンピックの聖火

聖火採火式は、第1回古代オリンピックの開催地であるギリシャの古代オリンピアで行われた。オリンピックの聖火は古代オリンピックと近代オリンピックを結び付けます。オリンピックの聖火は古代から平和と友情の象徴でした。また、火のシンボルのもとで人類が密接に団結するという肯定的な価値観も表しています。

2024年4月16日、パリオリンピックの聖火採火式で、巫女役の俳優が火のついた缶を手に持っていた。出典：新華社通信

人工的な点火とは異なり、神聖な火の純粋さを示すために太陽光から火を集めます。収集プロセスは非常に簡単で、凹面鏡を使用して太陽光を集光し、収集トーチ上のフィルムに点火します。火寄せの儀式が始まる前にリハーサルが行われます。リハーサル中に集められた火は、火集め式当日の悪天候に備えて保存されます。パリオリンピックの聖火収集は曇り空となった。

2024年4月15日、パリオリンピックの聖火採火式のリハーサル中に、女教皇役のメアリー・ミナ（左前）が火を浴びる。出典：新華社通信

パリのオリンピック聖火点火式で、女教皇役を演じる女優マリー・ミナが、燃える火口からトーチに火を灯す。出典：新華社通信

太陽と凹面鏡

オリンピックの聖火の鍵は火です。凹面鏡には火がありません。では、どうすればトーチに火をつけることができるのでしょうか?凹面鏡があるのに、なぜリハーサル中に天候を考慮したり火を準備したりする必要があるのでしょうか?

これには、太陽光と凹面鏡の微妙なつながりについて話す必要があります。

凹面鏡、つまり凹面放物面鏡は、光を集光する役割を果たします。放物線には重要な特性があります。対称軸に平行な直線は、放物線によって反射された後、放物線の焦点に収束します。

オリンピックの聖火を集める放物面の内側には反射層がコーティングされています。太陽に面すると、太陽光は放物線の対称軸と平行になります。太陽光は放物面によって反射された後、放物面の焦点に集中し、焦点の温度が非常に高くなり、トーチ燃料の発火点に達するほどになります。巫女は、凹面鏡の焦点に松明の口を置き、反射した太陽光で松明に火がつくようにしました。

放物面は平行光線を反射し、焦点に集めることができます。逆に、焦点に置かれた光源から発せられた光線も放物面で反射されて平行光線になります。たとえば、私たちがよく使う懐中電灯、車のヘッドライト、サーチライトはすべて放物面状の反射面を持っています。

太陽は他に何ができるでしょうか?

誰もがまず思い浮かべるのは、おそらく太陽光発電でしょう。

太陽光発電は、水やその他の媒体や装置を介して太陽放射エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方法です。現在、基本的な方法は太陽熱発電と太陽光発電の2つです。

太陽熱発電

太陽熱発電とは、まず太陽放射を熱エネルギーに変換し、次に特定の発電方法に従って熱エネルギーを電気エネルギーに変換するプロセスです。

これも実は凹面鏡の放物面集束原理を利用しています。平行軸から入射した光は放物面によって反射された後、焦点に集まります。焦点にエネルギーを受け取る装置を置くと、高温が発生する可能性があります。高温の熱源があれば発電が可能です。

現在、太陽熱発電技術は、集光システムが太陽放射を集める方法の違いにより、主にタワー型、トラフ型、リニアフレネル型、ディッシュ型の4つのタイプに分けられます。

中国初の太陽熱発電実験発電所である北京市延慶八達嶺太陽熱発電実験発電所は、2012年にシステム接続後、初の太陽熱発電実験に完全成功しました。これにより、中国は米国、ドイツ、スペインに続き、世界で4番目に大規模な太陽熱発電を実現した国となりました。

太陽光発電

太陽光発電は、光起電装置を通じて太陽光を電気エネルギーに直接変換するものです。太陽光発電のより一般的な形態は、太陽光発電です。太陽光発電パネルは、街灯、電卓、給湯器など、あらゆる場所で見られます。

太陽光発電技術は20世紀前半に発展・成長を続けましたが、当初は主に軍事分野でのみ使用されていました。太陽光発電の民生分野への応用が始まったのは、1973年の第一次石油危機の頃でした。