深度科普：地球一直在吸收太阳能量，为何还会能源稀缺呢？

太阳每秒钟电磁辐射高达 3.827×10的26次方瓦，这一数值被称为光度值 。而地球上每平方米大约能接收到 1367 瓦特的能量，此为太阳常数。

地球的截面积约是 127,400,000 平方公里，经计算可得，地球每秒从太阳接收约 1.74×10的17次方焦耳能量。这是个极为庞大的能量数值，是人类所需能量的数千倍 。做个形象的对比，1945 年美国在广岛和长崎丢下的原子弹释放能量约为 5.5×10的13次方焦，也就是说，地球每秒接收到太阳的能量相当于 2091 颗广岛原子弹释放的能量，其数量之巨，超乎想象。

尽管地球接收的太阳能数量惊人，但并非全部被地球留存利用。

实际上，大气层大约要反射 34% 的太阳光 ，所以真正到达地面的太阳能大约是每秒 1.15×10的17次方焦耳。当地球吸收太阳能之后，温度会随之升高，随后便会以红外线的方式向外界散热。一般来说，散发的热量与地球温度成正比关系，即温度越高，散发的热量越多。当温度保持稳定时，地球吸收的能量和散发的能量就基本相等了 。这就好比一个天平，当两边的重量达到一致时，天平就会处于平衡状态，地球的能量收支也是如此。

值得一提的是，当大气中的二氧化碳增多后，会出现一种特殊情况。一部分本来被地球散热出去的红外线，会又被反射回来，就像给地球盖了一层更厚的 “棉被”，导致地球不容易散发热量，这便是我们常说的 “温室效应” 。它在一定程度上打破了地球原本较为稳定的能量收支平衡状态，进而对地球的气候和生态系统产生一系列深远影响。

最重要的是，我们需要明白一个关键概念，那就是并非所有能量都能为人类所用，只有低熵的能量才具备实用价值 ，而高熵的能量往往难以被利用。

熵，是衡量系统混乱程度的物理量，熵越低，意味着系统越有序 。低熵能量之所以有用，是因为它处于一种不平衡的状态，蕴含着能够做功的能力，比如水坝后的水，由于水位差的存在，具有势能，是有用的低熵能量，当它向下流动时，可以推动水轮机转动，进而转化为电能 。

又比如，一杯热水含有热能，可以使放入其中的冰块融化，这个过程中，热水的能量得到了利用，实现了能量的转化。

然而，高熵能量则是无序的，难以被人类利用。像马路上行驶车辆产生的噪音、地球每天夜里向太空辐射的红外线，以及放在地面上物体的势能（在没有高度差变化的情况下），这些都属于高熵能量 ，它们无法直接被用于驱动机器、提供动力等实际用途。

从能量转化的角度来看，熵增是一个不可逆的过程。

以汽车运行过程为例，汽油和空气中含有的是低熵的化学能，当它们混合在一起燃烧时，化学能转化为机械能，让汽车得以跑起来 。但在这个过程中，除了产生有用的机械能外，还会产生大量没用且高熵的热量和噪音 。能量总量虽然保持不变，但有用的低熵能量却转化为了难以利用的高熵能量，这就是熵增的体现，它导致了有用能量的减少 。

再比如，在一个孤立的房间里，如果不对其进行整理，随着时间推移，物品会越来越杂乱，灰尘也会逐渐增多，房间的熵值就会不断增加，这同样体现了熵增的不可逆性。

从地球生物的角度来看，全球的植物对太阳光的利用率大约只有 1% 到 5% 。植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，储存于自身的有机物中，这是地球上生物利用太阳能的重要途径 。然而，如此低的利用率意味着大部分太阳能在这个过程中被浪费了。

以一片广袤的森林为例，虽然森林覆盖面积较大，但其中植物真正能够吸收并转化为生物能的太阳能，仅仅是照射到森林区域太阳能总量的极小一部分 。这是因为植物自身的生理结构和光合作用机制存在一定的局限性，无法充分捕捉和利用所有照射到它们身上的太阳光 。而且，不同植物种类对太阳能的利用效率也有所差异，一些生长在阴暗环境下的植物，其对太阳能的利用能力更为有限 。

如果上升到宇宙的高度，我们的宇宙都被熵所掌控，最终走向“热寂”的宿命。

氢气，拥有宇宙中最低的熵能，恒星的熔炉内氢气消耗之际，便诞生了较为低级的能量形态——热辐射与太阳能。

太阳作为地球的能量供应站，提供以低熵、易用的太阳能，其中最主要的载体是可见光子。

这些携带低熵能的光子，抵达地球后经多重转化，逐级消散，最终以高熵形态散射回宇宙——红外线。

每当地球捕捉到一个可见光子，作为回应，它向宇宙辐射出大约20个红外光子。

也就是说，尽管地球吸收和释放的能量平衡，但熵值却增加了整整20倍。

实际上，太阳是我们现成能量的救世主，在阴冷寂静的星际空间里，它是唯一闪耀发热的天体。

设想一下，如果星河彼岸也同太阳一般炽热，地球虽会迎来更多能量的沐浴，却也会迅即地达到一个高熵的均温状态。

倘若一切皆热如太阳，那便没有了驾驶的可能，生存亦无从谈起，问题并非在于能量的匮乏，而是当一切能量均等分布，便无所作为。

在那样的平衡状态之下，所有能量沦为无用的高熵态，且永恒不变，于是，运动不复存在，这便是宇宙尽头的“热寂”之说。

万事万物皆化为能量，却沦为寂静的能量平衡态。

当一切熵增到顶点，时间本身也会变得毫无意义。