Slnko nepotrebujeme ako zdroj energie.
Rovno sa ospravedlňujem za tento úvod. Áno, viem, znie ako bulvárny clickbait. Zobrať jednu zo základných poučiek a vyhlásiť, že neplatí – hanba. No táto naozaj neplatí. Teda, ako sa to vezme.
Zachovanie energie
Keby Slnko zrazu zhaslo, tak, samozrejme, prídeme o zdroj energie. Rastliny nebudú fotosyntetizovať, 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 stúpa, 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 zvyšku vesmíru a nijakú energiu by sme už neprijali a ani neposunuli ďalej? Po ostatný čas 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 stoeurovú bankovku a na konci máte ešte vždy sto eur, no vo veľkej kope centových mincí.
Zmena usporiadanosti
Neusporiadanosť vesmíru teda neustále rastie, čo zdanlivo odporuje existencii života. Ako môžu vznikať komplexné štruktúry, ako sú 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.
Prichádza v nich síce toľko energie, koľko posielame ďalej do vesmíru, ale v inom stave. Nemení sa forma, naďalej ide o elektromagnetické vlnenie, ale usporiadanosť. Kým na Zem dopadá energia v menšom počte vysokoenergetického svetla (fotónov), zo Zeme sála početnejšie nízkoenergetické infračervené žiarenie.
Zdroj poriadku
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, pričom je štatisticky vylúčené, aby sa na tento proces vyskladala energia 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 Ra!
Samuel Kováčik
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space.
Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 12/2021. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.
