أكثر

22.3: كيفية بناء نظام شمسي - علوم الأرض


أ النظام الشمسي يتكون من مجموعة من الأشياء التي تدور حول نجم مركزي واحد أو أكثر. يبدأون في سحابة من الغاز والغبار تسمى أ سديم. يتكون الغاز إلى حد كبير من الهيدروجين والهيليوم ، ويتكون الغبار من حبيبات معدنية صغيرة وبلورات ثلجية وجزيئات عضوية.

الخطوة 1: تصغير السديم

يبدأ النظام الشمسي في التكون عندما تبدأ بقعة صغيرة داخل السديم (صغيرة وفقًا لمعايير الكون) في الانهيار على نفسها. ليس من الواضح بالضبط كيف بدأ هذا ، على الرغم من أنه قد يكون ناتجًا عن السلوك العنيف للنجوم القريبة أثناء تقدمهم خلال دورات حياتهم. قد تضغط الطاقة والمواد التي تطلقها هذه النجوم على الغاز والغبار في الأحياء المجاورة داخل السديم.

بمجرد تشغيله ، يستمر انهيار الغاز والغبار داخل تلك الرقعة لسببين. أحد هذه الأسباب هو أن قوة الجاذبية تسحب جزيئات الغاز وجزيئات الغبار معًا. لكن في وقت مبكر من هذه العملية ، تكون هذه الجسيمات صغيرة جدًا ، لذا فإن قوة الجاذبية بينهما ليست قوية. إذن كيف يجتمعون؟ الجواب هو أن الغبار يتراكم أولاً في كتل فضفاضة لنفس السبب الذي يجعل أرانب الغبار تتكون تحت سريرك: الكهرباء الساكنة. نظرًا لدور أرانب الغبار في التاريخ المبكر للنظام الشمسي ، قد يتكهن المرء بأن تراكم الغبار يمثل خطرًا كبيرًا على منزله (الشكل ( PageIndex {2} )). لكن من الناحية العملية ، نادرًا ما يكون هذا هو الحال.

الخطوة 2: اصنع قرصًا وضع نجمة في وسطه

عندما تتكثف البقعة الصغيرة داخل السديم ، يبدأ النجم بالتشكل من مادة مسحوبة إلى مركز الرقعة ، ويستقر الغبار والغاز المتبقي في قرص يدور حول النجم. القرص هو المكان الذي تتشكل فيه الكواكب في النهاية ، لذلك يطلق عليه اسم قرص الكواكب الأولية. في الشكل ( PageIndex {3} ) ، تُظهر الصورة في الجزء العلوي الأيسر انطباع فنان عن قرص كوكبي أولي ، وتُظهر الصورة الموجودة في الجزء العلوي الأيمن قرصًا كوكبيًا أوليًا حقيقيًا يحيط بالنجم HL Tauri. لاحظ الحلقات المظلمة في قرص الكواكب الأولية. هذه فجوات حيث تبدأ الكواكب في التكون. الحلقات موجودة لأن الكواكب الأولية بدأت في جمع الغبار والغاز في مداراتها. يوجد تشبيه لهذا في نظامنا الشمسي ، لأن الحلقات المظلمة تشبه الفجوات الموجودة في حلقات زحل (الشكل ( PageIndex {3} ) ، أسفل اليسار) ، حيث يمكن العثور على الأقمار (الشكل ) ( PageIndex {3} ) ، أسفل اليمين).

الخطوة الثالثة: بناء بعض الكواكب

بشكل عام ، يمكن تصنيف الكواكب إلى ثلاث فئات بناءً على مكوناتها (الشكل ( PageIndex {4} )). الكواكب الأرضية هي تلك الكواكب مثل الأرض وعطارد والزهرة والمريخ التي تحتوي على لب من المعدن محاط بالصخور. كواكب جوفيان (وتسمى أيضا عمالقة الغاز) هي تلك الكواكب مثل كوكب المشتري وزحل التي تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. عمالقة الجليد هي كواكب مثل أورانوس ونبتون وتتكون بشكل كبير من جليد الماء والميثان (CH4) الثلج والأمونيا (NH3) الجليد ، ولها قلب صخري. في كثير من الأحيان ، يتم تجميع الكواكب الجليدية العملاقة أورانوس ونبتون مع كوكب المشتري وزحل كعمالقة غازية ؛ ومع ذلك ، يختلف أورانوس ونبتون كثيرًا عن كوكب المشتري وزحل.

لا يتم خلط هذه الأنواع الثلاثة من الكواكب معًا بشكل عشوائي داخل نظامنا الشمسي. بدلاً من ذلك ، تحدث بطريقة منهجية ، مع الكواكب الأرضية الأقرب إلى الشمس ، تليها كواكب المشتري ثم عمالقة الجليد (الشكل ( PageIndex {5} )). الأصغر النظام الشمسي الكائنات تتبع هذا الترتيب أيضًا. ال حزام الكويكبات يحتوي على أجسام من الصخور والمعادن. يتم تصنيف الأجسام التي يتراوح قطرها من أمتار إلى مئات الأمتار على أنها الكويكبات، والأجسام الأصغر يشار إليها باسم النيازك. في المقابل ، فإن حزام كويبر (كويبر القوافي مع بايبر)، و ال سحابة أورت (أورت القوافي مع فرز) ، التي تقع على الحافة الخارجية للنظام الشمسي ، وتحتوي على أجسام تتكون من كميات كبيرة من الجليد بالإضافة إلى شظايا صخرية وغبار. (سنتحدث أكثر عن كائنات النظام الشمسي الأصغر في لحظة.)

جزء من سبب هذا الترتيب هو خط الصقيع (يشار إليها أيضًا باسم خط الثلج). يفصل خط الصقيع الجزء الداخلي من قرص الكواكب الأولية الأقرب إلى الشمس ، حيث كان الجو حارًا جدًا بحيث لا يسمح بتبلور أي شيء سوى معادن السيليكات والمعادن ، من الجزء الخارجي للقرص بعيدًا عن الشمس ، حيث كان باردًا بدرجة كافية السماح لتشكيل الجليد. ونتيجة لذلك ، فإن الأجسام التي تشكلت في الجزء الداخلي من قرص الكواكب الأولية تتكون إلى حد كبير من الصخور والمعدن ، في حين أن الأجسام التي تشكلت في الجزء الخارجي تتكون إلى حد كبير من الغاز والجليد. فجرت الشمس الفتية النظام الشمسي بهيج الرياح الشمسية (الرياح المكونة من جزيئات نشطة) ، مما ساعد على دفع الجزيئات الأخف نحو الجزء الخارجي من قرص الكواكب الأولية.

تشكلت الأجسام في نظامنا الشمسي بواسطة التراكم. في وقت مبكر من هذه العملية ، تم تجميع الجزيئات في كتل رقيقه بسبب الكهرباء الساكنة. مع نمو الكتل ، أصبحت الجاذبية أكثر أهمية وتجمع الكتل في كتل صلبة ، والكتل الصلبة في أجسام أكبر وأكبر. إذا كنت أحد هذه الأجسام في بدايات النظام الشمسي ، وشاركت في لعبة التراكم بهدف أن تصبح كوكبًا ، فسيتعين عليك اتباع بعض القواعد الأساسية:

  • حافظ على سرعتك صحيحة تمامًا. إذا تحركت بسرعة كبيرة واصطدمت بجسم آخر ، فسيتعين عليكما البدء من جديد. إذا تحركت ببطء كافٍ ، ستمنعك الجاذبية من الارتداد عن بعضكما ، ويمكن أن تنمو بشكل أكبر.
  • ستحدد بعدك عن الشمس الحجم الذي يمكنك الحصول عليه. إذا كنت قريبًا ، فهناك مواد أقل يمكنك جمعها مما لو كنت بعيدًا.
  • بادئ ذي بدء ، يمكنك فقط جمع جزيئات المعادن والصخور. عليك أن تنمو فوق كتلة معينة قبل أن تصبح جاذبيتك قوية بما يكفي لتعلق بجزيئات الغاز ، لأن جزيئات الغاز خفيفة للغاية.
  • كلما زادت كتلتك ، تصبح جاذبيتك أقوى ويمكنك انتزاع المواد من أماكن بعيدة. كلما كبرت ، زادت سرعة نموك.

سيكون عليك أيضًا الانتباه لبعض المخاطر:

  • في المراحل الأولى من اللعبة ، يكون قرص الكواكب الأولية مضطربًا ، ويمكن أن يتم إلقاؤك أنت وكائنات أخرى في مدارات مختلفة أو على بعضها البعض. قد يكون هذا شيئًا جيدًا ، أو قد لا يكون كذلك ، اعتمادًا على كيفية تطبيق القواعد المذكورة أعلاه عليك.
  • إذا تقدمت اللعبة إلى النقطة التي لا يوجد فيها المزيد من المواد في متناول يدك ولم تصبح كوكبًا بعد ، فستنتهي اللعبة.
  • إذا أبطأت كثيرًا (على سبيل المثال ، من الاصطدام بأشياء أخرى) ، فقد تصطدم بالشمس (انتهت اللعبة).
  • إذا أصبح كوكب آخر كبيرًا بما يكفي ، فيمكنه:
    • قم بتمزيقك بعيدًا ثم قم بتأرجح القطع بسرعة كبيرة بحيث تصطدم بقطع أخرى بشدة في بقية اللعبة بحيث لا تكبر (تنتهي اللعبة)
    • طردك من النظام الشمسي (انتهت اللعبة)
    • انتزاع لنفسك (انتهت اللعبة)
    • قم بحجزك في مدار حوله ، مما يحولك إلى قمر (انتهت اللعبة ، ومذلة بشكل لا يصدق)

نتيجة اللعبة واضحة في الشكل ( PageIndex {5} ). اليوم يتم تكريم ثمانية فائزين رسميين ، مع حصول المشتري على الجائزة الكبرى ، يليه زحل عن كثب. يحتوي كلا الكواكب على صندوق يحتوي على أكثر من 60 قمرًا لكل منهما ، ولكل منهما قمر أكبر من عطارد. قبل عام 2006 ، كان بلوتو يعتبر أيضًا فائزًا ، ولكن في عام 2006 ، ألغى قرار مثير للجدل وضع كوكب بلوتو. كان السبب هو التعريف الرسمي الجديد للكوكب ، والذي نص على أنه لا يمكن اعتبار الجسم كوكبًا إلا إذا كان ضخمًا بما يكفي لجعل مداره نظيفًا من الأجسام الأخرى. يقع بلوتو داخل الفوضى الجليدية لحزام كويبر ، لذا فهو لا يتناسب مع هذا التعريف. جادل أنصار بلوتو بأن بلوتو كان يجب أن يكون جدًا ، بالنظر إلى أن التعريف جاء بعد إعلان بلوتو كوكبًا ، ولكن دون جدوى. لم يستسلم بلوتو ، وفي 13 يوليو 2015 ، أطلق نداءً عاطفيًا بمساعدة مسبار نيو هورايزونز التابع لوكالة ناسا. أعادت شركة New Horizons صورًا لقلب بلوتو (الشكل ( PageIndex {6} )). عند الفحص الدقيق ، تم اكتشاف كسر قلب بلوتو.

تساعد قواعد ومخاطر لعبة تشكيل الكواكب في شرح العديد من ميزات نظامنا الشمسي اليوم.

  • يفسر القرب من الشمس سبب كون الكواكب الأرضية أصغر بكثير من الكواكب الغازية العملاقة والكواكب الجليدية العملاقة.
  • المريخ أصغر مما ينبغي ، نظرًا لقاعدة أن المسافة من الشمس تحدد كمية المواد التي يمكن أن يتراكمها الجسم ، ويمكن تفسير ذلك بقربه من المشتري. تداخلت جاذبية المشتري الهائلة مع قدرة المريخ على التراكم. دليل آخر على تداخل المشتري هو حقل الحطام الذي يشكل حزام الكويكبات. من وقت لآخر ، لا يزال كوكب المشتري يقذف الأجسام من حزام الكويكبات إلى أجزاء أخرى من النظام الشمسي ، والتي اصطدم بعضها بالأرض لتحدث تأثيرًا كارثيًا.
  • حزام كويبر هو نسخة جليدية من حزام الكويكبات ، ويتكون من شظايا متبقية من النظام الشمسي المبكر. المواد الموجودة في حزام كويبر مبعثرة بسبب جاذبية نبتون. من وقت لآخر ، يتدخل المشتري هنا أيضًا ، ويقذف أجسام حزام كايبر نحو الشمس وإلى المدار. مع اقتراب هذه الأجسام من الشمس ، تتسبب الشمس في اندلاع الغبار والغاز من سطحها ، وتشكيل ذيول. نحن نعرف هذه الأجسام على أنها مذنبات.
  • قد تأتي المذنبات أيضًا من سحابة أورت حيث يمكن لقوى الجاذبية من خارج النظام الشمسي أن تقذف أجسامًا من سحابة أورت باتجاه الشمس.

تمرين 22.1: كيف نعرف شكل الكواكب الأخرى بالداخل؟

تعطينا كثافات الكواكب أدلة مهمة حول تكوينات الكواكب. على سبيل المثال ، في نظامنا الشمسي ، تبلغ كثافة الأرض (كوكب أرضي) 5.51 جرام لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم)3) ، لكن كوكب المشتري (عملاق غازي) له كثافة 1.33 جم / سم3. يمكننا أيضًا استخدام الكثافة لتحديد شيء ما عن الهياكل الداخلية للكواكب. في هذا التمرين ، ستحدد مقدار كل كوكب أرضي يتكون من نواة ، وترجم هذه النتيجة إلى رسم تخطيطي لسهولة المقارنة.

من المفيد تقريب بنية كوكب أرضي على أنه مكون من جزأين: قلب معدني وغطاء صخري. إذا عرفنا كثافة الكوكب ككل ، وكثافة المواد التي تشكل الوشاح الصخري واللب ، يمكننا معرفة مقدار نواة الكوكب وكم هو صخري. كثافة الكوكب هي مجموع النسبة المئوية التي تحتوي على كثافة اللب والنسبة المئوية التي تحتوي على كثافة الصخور. يمكن كتابة هذا على النحو التالي:

كثافة الكوكب =٪ الأساسية / 100 × كثافة النواة + (1−٪ لب 100) × كثافة الصخور

يعطينا إعادة ترتيب المعادلة:

النسبة المئوية الأساسية = (كثافة الكوكب - كثافة الصخور) / (كثافة اللب - كثافة الصخور) × 100

الخطوة 1.

أوجد النسبة المئوية الأساسية لكل كوكب من الكواكب الأرضية باستخدام البيانات الواردة في الجدولين 22.1 و 22.2. بالنسبة لحساباتنا ، ستكون كثافة الكوكب هي كثافة غير مضغوطة من الكوكب. الكثافة غير المضغوطة هي الكثافة بعد إزالة آثار الجاذبية التي تضغط على الكوكب معًا. (لاحظ أن الكثافة التي ذكرناها للأرض هي 5.51 جم / سم3، لكن كثافة الأرض غير المضغوطة تبلغ 4.05 جم / سم فقط3.) الاولى صنعت لك.

الجدول 22.1 كثافة اللب والعباءة من النيازك
وصفالكثافة (جم / سم3)مصدرلماذا ا؟
الكثافة الأساسية8.00نيازك حديديةتأتي النيازك الحديدية من نوى الكويكبات والكواكب المتكسرة وتقريب ما ستكون عليه كثافة نواة الأرض دون ضغط الجاذبية.
كثافة الوشاح الصخري3.25HED * النيازك الحجريةتأتي النيازك HED (Howardites و Eucrites و Diogenites) من الدثار الصخري للكويكبات والكواكب التي انفصلت إلى الوشاح واللب ، ثم تفككت. هذه تقريبية ما ستكون عليه كثافة وشاح الأرض بدون ضغط الجاذبية.

* HED تعني أسماء ثلاثة أنواع من النيازك: هوارديت ، يوكريت ، وديوجنيتس.

الجدول 22.2 إيجاد جزء الحجم الأساسي
وصفأرضالمريخكوكب الزهرةالزئبق
كثافة الكوكب (غير مضغوط)

في جم / سم3

4.053.744.005.30
النسبة المئوية الأساسية

((كثافة الكوكب - 3.25 جم / سم3) ÷ 4.75 جم / سم3 ) × 100

16.8%
الخطوة 2.

بمجرد أن نحصل على نسبة اللب ، يمكننا استخدامه لإيجاد حجم اللب لكل كوكب. الحجم الأساسي هو النسبة المئوية لحجم نواة الكوكب. استخدم أحجام الكواكب في الجدول 22.3 لحساب الحجم الأساسي. سجل إجاباتك.

الجدول 22.3 إيجاد حجم اللب لكل كوكب
وصفأرضالمريخكوكب الزهرةالزئبق
حجم الكوكب * بالكيلومتر31.47 × 10121.72 × 10111.22 × 10126.23 × 1010
الحجم الأساسي في بالكيلومترات3
(٪ core ÷ 100) × حجم الكوكب
2.48 × 1011

* القيم غير المحصورة

الخطوه 3. يمكننا الحصول على نصف قطر القلب من حجمه باستخدام صيغة حجم الكرة (الحجم = 4 ÷ 3 عص3، أين ص هو نصف القطر). تم إجراء هذا الحساب من أجلك في الجدول 22.4. من هذه القيم ، عبر عن كل نصف قطر كنسبة مئوية من إجمالي نصف القطر. للقيام بذلك ، قسّم نصف قطر القلب على نصف قطر الكوكب واضرب في 100. باستخدام النتائج الخاصة بك ، قم بملء المخططات في أسفل الجدول 22.4 عن طريق رسم الحدود بين اللب والعباءة.

الجدول 22.4 إيجاد النسبة المئوية للنواة من نصف قطر كل كوكب
وصفأرضالمريخكوكب الزهرةالزئبق
نصف القطر الأساسي * بالكيلومتر3,9001,6173,5811,858
نصف قطر الكوكب * بالكيلومترات7,0593,4476,6232,458
النسبة المئوية لنصف القطر الأساسي:

(نصف قطر النواة ÷ نصف قطر الكوكب) × 100

55%
مخطط الكوكب

تمثل المخططات إسفينًا للكوكب من سطح إلى مركز. المسافة بين كل علامة تجزئة هي 5٪ من نصف القطر.

يُعتقد أن أحد الكواكب الأرضية قد تورط في تصادمات أدت إلى خسارة دائمة لكمية كبيرة من غلافه. قد تكون قادرًا على تخمين أيهما من كثافات الكواكب غير المضغوطة. يجب أن يكون واضحًا أيضًا من المخططات الخاصة بك. أي كوكب هو؟

انظر الملحق 3 من أجل تمرين 22.1 إجابات.

سمات وسائل الإعلام

  • الشكل ( PageIndex {1} ): "منظر لأعمدة الخلق في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة" بواسطة NASA و ESA وفريق Hubble Heritage (STScI / AURA). المجال العام.
  • الشكل ( PageIndex {2} ): © Karla Panchuk. CC BY. إلهام من وكالة ناسا / مختبر الدفع النفاث.
  • الشكل ( PageIndex {3} ) (أعلى اليسار): "انطباع الفنان عن قرص يتشكل في نظام شمسي حول قزم أحمر" بواسطة NASA / JPL-Caltech / T. بايل.
  • الشكل ( PageIndex {3} ) (أعلى اليمين): “HL Tauri” © ALMA (ESO / NAOJ / NRAO). CC BY.
  • الشكل ( PageIndex {3} ) (أسفل اليسار): "Saturn Aurora - 26 كانون الثاني (يناير) 2004" بواسطة NASA و ESA و J. Clarke (جامعة بوسطن) و Z. Levay (STScI). المجال العام.
  • الشكل 22.3.3 (أسفل اليمين): "Moon Daphnis S2005 S1" بواسطة NASA / JPL / Space Science Institute. المجال العام.
  • الشكل ( PageIndex {4} ): © Karla Panchuk. بعد صور المجال العام بواسطة FrancescoA و NASA (الصورة 1 ، الصورة 2).
  • الشكل ( PageIndex {5} ): © Karla Panchuk. CC BY-SA. يتضمن الصور التالية: صور الكوكب بواسطة وكالة ناسا وصورة درب التبانة بواسطة ForestWanderer
  • الشكل ( PageIndex {6} ): © Karla Panchuk. استنادًا إلى NASA / APL / SwRI.

125 22.2 تكوين الكواكب من بقايا النجوم المتفجرة

إذا أردنا إجراء جرد للعناصر التي تتكون منها الأرض ، فسنجد أن 95٪ من كتلة الأرض تأتي من أربعة عناصر فقط: الأكسجين والمغنيسيوم والسيليكون والحديد. تأتي معظم الـ 5٪ المتبقية من الألمنيوم والكالسيوم والنيكل والهيدروجين والكبريت. نحن نعلم أن الانفجار العظيم صنع الهيدروجين والهيليوم والليثيوم ، ولكن من أين أتت بقية العناصر؟

الجواب أن العناصر الأخرى صنعت بواسطة النجوم. يقال أحيانًا أن النجوم "تحرق" وقودها ، لكن الاحتراق ليس ما يحدث على الإطلاق داخل النجوم. الحرق الذي يحدث عندما يتحول الخشب في نار المخيم إلى رماد ودخان هو تفاعل كيميائي - الحرارة تتسبب في تبادل الذرات الموجودة في الخشب وفي الغلاف الجوي المحيط بالشركاء. تتجمع الذرات بطرق مختلفة ، لكن الذرات نفسها لا تتغير. ما تفعله النجوم هو تغيير الذرات. تؤدي الحرارة والضغط داخل النجوم إلى تحطيم الذرات الأصغر معًا والاندماج في ذرات جديدة أكبر. على سبيل المثال ، عندما تصطدم ذرات الهيدروجين ببعضها البعض وتنصهر ، يتكون الهيليوم. يتم إطلاق كميات كبيرة من الطاقة عندما تندمج بعض الذرات وهذه الطاقة هي التي تجعل النجوم تتألق.

يتطلب الأمر نجومًا أكبر لصنع عناصر ثقيلة مثل الحديد والنيكل. شمسنا هي نجم متوسط ​​بعد أن تستهلك وقود الهيدروجين الخاص بها لتكوين الهيليوم ، ثم يتم دمج بعض من هذا الهيليوم لتكوين كميات صغيرة من البريليوم والكربون والنيتروجين والأكسجين والفلور ، وستكون في نهاية عمرها. . سيتوقف عن تكوين الذرات وسيبرد وينفخ حتى يصل منتصفه إلى مدار المريخ. في المقابل ، تنهي النجوم الكبيرة حياتها بطريقة مذهلة ، حيث تنفجر على شكل مستعرات أعظمية وتطرح ذرات حديثة التكوين - بما في ذلك العناصر الأثقل من الحديد - في الفضاء. استغرق الأمر أجيالًا عديدة من النجوم لتكوين عناصر أثقل وإلقاءها في الفضاء قبل أن تكون العناصر الأثقل وفيرة بما يكفي لتشكيل كواكب مثل الأرض.

حتى وقت قريب ، كان علماء الفلك قادرين فقط على رؤية النجوم التي تحتوي بالفعل على عناصر أثقل بكميات صغيرة ، ولكن ليس نجوم الجيل الأول الذي بدأ قبل إنتاج أي من العناصر الأثقل. تغير ذلك في يونيو 2015 عندما تم الإعلان عن العثور على مجرة ​​بعيدة تسمى CR7 تحتوي على نجوم مكونة فقط من الهيدروجين والهيليوم. المجرة بعيدة جدًا لدرجة أنها تُظهر لنا منظرًا للكون من 800 مليون سنة فقط بعد الانفجار العظيم. [1]


الخطوة 1: تصغير السديم

يبدأ النظام الشمسي في التكون عندما تبدأ بقعة صغيرة داخل السديم (صغيرة وفقًا لمعايير الكون) في الانهيار على نفسها. ليس من الواضح بالضبط كيف بدأ هذا ، على الرغم من أنه قد يكون ناتجًا عن السلوك العنيف للنجوم القريبة أثناء تقدمهم خلال دورات حياتهم. قد تضغط الطاقة والمواد التي تطلقها هذه النجوم على الغاز والغبار في الأحياء المجاورة داخل السديم.

بمجرد تشغيله ، يستمر انهيار الغاز والغبار داخل تلك الرقعة لسببين. أحد هذه الأسباب هو أن قوة الجاذبية تسحب جزيئات الغاز وجزيئات الغبار معًا. لكن في وقت مبكر من هذه العملية ، تكون هذه الجسيمات صغيرة جدًا ، لذا فإن قوة الجاذبية بينهما ليست قوية. إذن كيف يجتمعون؟ الجواب هو أن الغبار يتراكم أولاً في كتل فضفاضة لنفس السبب الذي يجعل أرانب الغبار تتكون تحت السرير: الكهرباء الساكنة. نظرًا لدور أرانب الغبار في التاريخ المبكر للنظام الشمسي ، قد يتكهن المرء بأن تراكم الغبار يمثل خطرًا كبيرًا على منزله (الشكل 2.6). لكن من الناحية العملية ، نادرًا ما يكون هذا هو الحال.

الشكل 2.6 إعلان الخدمة العامة. إذا كنت لا تعتقد أن التدبير المنزلي مهم ، فأنت لا تفهم خطورة الموقف. المصدر: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0. تعديل الكواكب بعد NASA / JPL (2008) المجال العام. أنظر المصدر


الفصل 22 ملخص

يمكن تلخيص الموضوعات التي تم تناولها في هذا الفصل على النحو التالي:

22.1 بدءًا من الانفجار العظيم بدأ الكون قبل 13.77 مليار سنة عندما توسعت الطاقة والمادة والفضاء من نقطة واحدة. والدليل على الانفجار الأعظم هو "الشفق اللاحق" الكوني عندما كان الكون لا يزال كثيفًا للغاية ، والضوء المتحول باللون الأحمر من المجرات البعيدة ، والذي يخبرنا أن الكون لا يزال يتوسع.
22.2 تكوين الكواكب من بقايا النجوم المتفجرة أنتج الانفجار العظيم الهيدروجين والهيليوم والليثيوم ، لكن العناصر الأثقل تأتي من تفاعلات الاندماج النووي في النجوم. النجوم الكبيرة تصنع عناصر مثل السيليكون والحديد والمغنيسيوم ، وهي عناصر مهمة في تكوين الكواكب الأرضية. تنفجر النجوم الكبيرة على شكل مستعرات عظمى وتشتت العناصر في الفضاء.
22.3 كيفية بناء نظام شمسي تبدأ الأنظمة الشمسية بانهيار سحابة من الغاز والغبار. تشكل المواد المرسومة إلى المركز نجمة ، ويشكل الباقي قرصًا حول النجم. تتجمع المواد الموجودة داخل القرص معًا لتشكل الكواكب. في نظامنا الشمسي ، الكواكب الصخرية أقرب إلى الشمس ، والجليد والغاز العمالقة على مسافة أبعد. وذلك لأن درجات الحرارة بالقرب من الشمس كانت مرتفعة جدًا بحيث لا يمكن للجليد أن يتشكل ، لكن معادن السيليكات والمعادن يمكن أن تتصلب.
22.4 أول 2 مليار سنة على الأرض تم تسخين الأرض في وقت مبكر من خلال الاضمحلال الإشعاعي ، والتصادم مع أجسام من الفضاء ، وضغط الجاذبية. أدى تسخين الأرض إلى صهر ، مما تسبب في غرق المعدن المنصهر في مركز الأرض وتشكيل لب ، وذوبان السيليكات لتطفو على السطح وتشكل الوشاح والقشرة. تسبب تصادم مع كوكب بحجم المريخ في حدوث حطام في مدار حول الأرض ، وتجمع الحطام في القمر. الغلاف الجوي للأرض هو نتيجة إزالة الغازات البركانية ، ومساهمات المذنبات والنيازك ، والتمثيل الضوئي.
22.5 هل هناك كواكب أخرى؟ حدد البحث عن الكواكب الخارجية 12 كوكبًا متشابهة في الحجم مع الأرض وداخل المنطقة الصالحة للسكن لنجومها. يُعتقد أن هذه عوالم صخرية مثل الأرض ، لكن تكوينات هذه الكواكب غير معروفة على وجه اليقين.

1. كيف يمكن لعلماء الفلك مشاهدة الأحداث التي حدثت في الماضي البعيد للكون؟

2. في هذه الصورة المكونة من ثلاثة أطياف ، أحدهما من الشمس والآخران من المجرات. إحدى المجرات هي مجرة ​​أندروميدا. ما هو الطيف من أندروميدا؟

أطياف للشمس ومجرتين. [KP]

3. فوجئ علماء الفلك الذين يبحثون عن بعض أقدم النجوم في الكون بالعثور على نظام كوكبي يسمى HIP 11952 ، والذي كان موجودًا منذ 12.8 مليار سنة. كان هذا في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون ، عندما كانت النجوم لا تزال تتكون إلى حد كبير من الهيدروجين والهيليوم. هل تعتقد أن هناك كواكب أرضية في هذا النظام؟ لِمَ أو لِمَ لا؟ لخص الاتجاهات في حجم وتكوين الأجسام في النظام الشمسي. ما هو خط الصقيع ، وما الذي يساعد في شرحه؟ يُظهر هذا الكارتون ثلاثة من نفس النوع من أجسام النظام الشمسي. يذهب المرء في مغامرة ويعود أسوأ من أجل ارتداء. ما هي الأشياء وأين يمكن أن تتواجد؟

سكان النظام الشمسي. [راندال مونرو (CC BY-NC 2.5) https://xkcd.com/1297/]

6. لماذا لا يعتبر بلوتو كوكبًا؟ ما هو التمايز وما الذي يجب أن يحدث لكوكب أو كويكب حتى يحدث التمايز؟ يقع كوكب خارج المجموعة الشمسية Kepler-452b داخل المنطقة الصالحة للسكن لنجمه. في نظامنا الشمسي ، الكواكب على مسافة مماثلة من الشمس هي كواكب أرضية. لماذا لا يمكننا أن نقول على وجه اليقين أن مسافة Kepler-452b عن نجمها تعني أنه كوكب أرضي؟

8. من بين أنظمة الكواكب التي تم اكتشافها حتى الآن ، لا يوجد أي منها يشبه نظامنا الشمسي تمامًا. هل هذا يعني أن نظامنا الشمسي فريد من نوعه في الكون؟


كم كيلو واط في الساعة يمكن أن تنتج الألواح الشمسية الخاصة بك؟ تعقيدات نسب الإنتاج

تعتمد كمية الطاقة (كيلوواط ساعة) التي يمكن أن ينتجها نظام الطاقة الشمسية على مقدار التعرض لأشعة الشمس التي يتلقاها سقفك ، مما يؤدي بدوره إلى إنشاء نسبة الإنتاج. تعتمد كمية ضوء الشمس التي تحصل عليها في العام على مكان تواجدك في البلد والوقت من العام. على سبيل المثال ، كاليفورنيا لديها أيام مشمسة سنويًا أكثر من نيو إنجلاند. ولكن في أي من الموقعين ، ستكون قادرًا على إنتاج طاقة كافية لتغطية احتياجاتك من الطاقة - إذا كنت تعيش في منطقة تتعرض لأشعة الشمس بشكل أقل ، فستحتاج فقط إلى تثبيت نظام أكبر في منزلك. وبالتالي ، تختلف نسب الإنتاج وفقًا للموقع الجغرافي ونسبة الإنتاج المنخفضة (بسبب قلة ضوء الشمس) تعني أنك ستحتاج إلى المزيد من الألواح الشمسية للحصول على إنتاج الطاقة الذي تحتاجه.

في ما يلي مثال: تستهلك أسرتان متماثلتان الحجم في كاليفورنيا وماساتشوستس متوسط ​​كمية الكهرباء لأسرة أمريكية ، والتي تبلغ 10.649 كيلو وات في الساعة سنويًا كما هو مذكور أعلاه. يحتاج المنزل في كاليفورنيا إلى حوالي 7 كيلوواط لتغطية 100 بالمائة من احتياجاتهم من الطاقة. وبالمقارنة ، فإن الأسرة المماثلة في ماساتشوستس تحتاج إلى حوالي تسعة كيلوواط لتغطية احتياجاتها من الطاقة. تعد أنظمة الألواح الشمسية في كاليفورنيا أصغر من أنظمة الألواح الشمسية في ماساتشوستس ولكنها قادرة على إنتاج نفس القدر من الطاقة لأنها تتعرض لمزيد من ضوء الشمس كل عام. يمكن لأصحاب المنازل في المناطق الأقل إشراقًا ، مثل ماساتشوستس ، تعويض هذا التفاوت ببساطة عن طريق استخدام ألواح أكثر كفاءة أو زيادة حجم نظام الطاقة الشمسية ، مما يؤدي إلى زيادة الألواح الشمسية على أسطح منازلهم.


147 22.4 أول 2 مليار سنة على الأرض

إذا كنت ستدخل إلى آلة الزمن وتزور الأرض بعد وقت قصير من تشكلها (قبل حوالي 4.5 مليار سنة) ، فمن المحتمل أنك ستندم عليها. ستظل بقع كبيرة من سطح الأرض منصهرة ، مما يجعل هبوط آلة الزمن الخاصة بك أمرًا خطيرًا للغاية بالفعل. إذا كان لديك أحد أحدث طرازات آلة الزمن التي تتمتع بقدرات التحليق والدروع الحرارية ، فستظل تواجه الإزعاج المتمثل في عدم وجود شيء للتنفس سوى خيوط ضعيفة من الهيدروجين وغاز الهيليوم ، واعتمادًا على مقدار النشاط البركاني الذي كان يحدث على الغازات البركانية مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. قد يتم إلقاء بعض الأمونيا والميثان فقط لجعلها ممتعة ، ولكن لن يكون هناك أكسجين. بافتراض أن لديك البصيرة لشراء ترقية الغلاف الجوي الاصطناعي لآلة الزمن الخاصة بك ، فسيكون كل هذا عبثًا إذا تحققت في الوقت المناسب تمامًا لرؤية كويكب ، أو أسوأ من ذلك ، كوكب آخر ، يؤثر على موقعك. المغزى من القصة هو أن الأرض المبكرة كانت مكانًا سيئًا ، وشراء آلة الوقت ليس شيئًا يمكن الاستخفاف به.

لماذا كانت الأرض المبكرة سيئة للغاية؟

كانت الأرض المبكرة ساخنة

يوضح الفصل 9 أن حرارة الأرض تأتي من تحلل العناصر المشعة داخل الأرض ، وكذلك من العمليات المرتبطة بتكوين الأرض. دعونا نلقي نظرة عن كثب على كيفية تسخين عمليات التكوين هذه للأرض.

  • جاءت الحرارة من الطاقة الحرارية الموجودة بالفعل داخل الأجسام التي تراكمت لتشكل الأرض.
  • جاءت الحرارة من الاصطدامات. عندما اصطدمت الأجسام بالأرض ، تحول بعض الطاقة الناتجة عن حركتها إلى تشوه الأرض ، وتحول بعضها إلى حرارة. صفق يديك بقوة لتجربة هذا على نطاق أصغر (وأكثر أمانًا!).
  • عندما أصبحت الأرض أكبر ، أصبحت قوة الجاذبية أقوى. أدى هذا إلى زيادة قدرة الأرض على جذب الأشياء إليها ، ولكنه تسبب أيضًا في ضغط المواد التي تصنع الأرض ، مثل الأرض التي تمنح نفسها عناقًا ثقاليًا عملاقًا. يؤدي الضغط إلى تسخين المواد.

كان للتدفئة نتيجة مهمة جدًا على بنية الأرض. مع نمو الأرض ، جمعت مزيجًا من حبيبات السيليكات المعدنية وكذلك الحديد والنيكل. كانت هذه المواد منتشرة في جميع أنحاء الأرض. تغير ذلك عندما بدأت تسخين الأرض: فقد أصبح الجو حارًا لدرجة أن كلاً من معادن السيليكات والمعادن تذوب. كان ذوبان المعدن أكثر كثافة من ذوبان معدن السيليكات ، لذلك غرق المعدن المنصهر في مركز الأرض ليصبح لبها ، وارتفع ذوبان السيليكات لأعلى ليصبح قشرة الأرض وغطاءها. بعبارة أخرى ، لم تختلط الأرض بنفسها. يسمى فصل معادن السيليكات والمعادن إلى طبقة خارجية صخرية ولب معدني على التوالي التفاضل. أدت حركة ذوبان السيليكات والمعادن داخل الأرض إلى ارتفاع درجة حرارتها بشكل أكبر.

تعني درجة حرارة الأرض المرتفعة في وقت مبكر من تاريخها أيضًا أن العمليات التكتونية المبكرة قد تسارعت مقارنةً اليوم ، وكان سطح الأرض أكثر نشاطًا جيولوجيًا.

تعرضت الأرض لقصف شديد بأشياء من الفضاء

على الرغم من أن الأرض قد اكتسحت قدرًا كبيرًا من المواد في مدارها أثناء تراكمها ، إلا أن الاضطرابات داخل النظام الشمسي الناجمة عن التغيرات في مدارات زحل والمشتري لا تزال ترسل العديد من الأجسام الكبيرة في دورات تصادم كارثية مع الأرض. أدت الطاقة الناتجة عن هذه الاصطدامات بشكل متكرر إلى ذوبان المعادن في القشرة وحتى تبخرها ، وانبعاث الغازات من الغلاف الجوي للأرض. لا تزال الندوب القديمة جدًا من هذه الاصطدامات قابلة للاكتشاف ، على الرغم من أننا يجب أن ننظر بعناية لرؤيتها. على سبيل المثال ، أقدم موقع تم اكتشافه هو حفرة مانيتسوك التي يبلغ عمرها 3 مليارات عام في غرب جرينلاند ، على الرغم من عدم وجود فوهة يمكن رؤيتها. ما هو مرئي هو الصخور التي كانت على عمق 20 كم إلى 25 كم تحت سطح الأرض وقت وقوع الاصطدام ، لكنها مع ذلك تظهر دليلاً على تشوه لا يمكن أن ينتج إلا عن طريق الصدمة الشديدة المفاجئة.

إن الدليل على أسوأ اصطدام شهدته الأرض ليس دقيقًا على الإطلاق. في الواقع ، ربما تكون قد نظرت إليها بشكل مباشر مئات المرات بالفعل ، ربما دون أن تدرك ماهيتها. كان هذا الاصطدام مع كوكب اسمه ثيا ، والذي كان بحجم كوكب المريخ تقريبًا (الشكل 22.11). لم يمض وقت طويل على تشكل الأرض ، ضربت ثيا الأرض. عندما ارتطمت ثيا بالأرض ، اندمج قلب ثيا المعدني مع نواة الأرض ، وتناثر الحطام من طبقات السيليكات الخارجية في الفضاء ، مشكلة حلقة من الركام حول الأرض. اندمجت المادة الموجودة داخل الحلقة لتشكل جسمًا جديدًا في مدار حول الأرض ، مما أعطانا قمرنا. ومن اللافت للنظر أن الحطام ربما يكون قد تجمّع في غضون 10 سنوات أو أقل! هذا السيناريو لتشكيل القمر يسمى فرضية التأثير العملاق.

لقد استغرق تطوير الغلاف الجوي للأرض كما نعرف وقتًا طويلاً

تجربة الأرض الأولى مع وجود غلاف جوي لم تسر على ما يرام. لقد بدأت بحجاب رقيق من غازات الهيدروجين والهيليوم التي جاءت مع المادة المتراكمة. ومع ذلك ، فإن الهيدروجين والهيليوم من الغازات الخفيفة جدًا ، وتنطلق في الفضاء.

سارت تجربة الأرض الثانية مع وجود غلاف جوي أفضل بكثير. أدت الانفجارات البركانية إلى تكوين الغلاف الجوي عن طريق إطلاق الغازات. الغازات البركانية الأكثر شيوعًا هي بخار الماء وثاني أكسيد الكربون (CO2) ، لكن البراكين تطلق مجموعة متنوعة من الغازات. وتشمل المساهمات الهامة الأخرى ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، وأول أكسيد الكربون (CO) ، وكبريتيد الهيدروجين (H2S) وغاز الهيدروجين والميثان (CH4). جلبت النيازك والمذنبات أيضًا كميات كبيرة من الماء والنيتروجين إلى الأرض. ليس من الواضح ما هو التكوين الدقيق للغلاف الجوي بعد التجربة الثانية للأرض ، ولكن من المحتمل أن يكون ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والنيتروجين هي المكونات الثلاثة الأكثر وفرة.

الشكل 22.11 انطباع الفنان عن تصادم بين الكواكب. قد يكون تصادم مماثل بين الأرض وكوكب ثيا قد أعطانا قمرنا. لحسن الحظ بالنسبة لنا ، كان الاصطدام الذي أعطانا القمر ضربة خاطفة وليس الضربة المباشرة الموضحة هنا. ربما لم تنجو الأرض من إصابة مباشرة. [ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، http://1.usa.gov/1IkP069]

شيء واحد يمكننا قوله بالتأكيد عن تجربة الأرض الثانية هو أنه لم يكن هناك فعليًا أكسجين حر (O2، شكل الأكسجين الذي نتنفسه) في الغلاف الجوي. نحن نعلم هذا جزئيًا لأنه قبل ملياري عام ، لم تكن هناك أسرة رسوبية ملطخة باللون الأحمر من معادن الحديد المؤكسد. كانت معادن الحديد موجودة ، ولكن ليس في شكل مؤكسد. في ذلك الوقت يا2 تم إنتاجه في الغلاف الجوي عندما تقوم الأشعة فوق البنفسجية للشمس بتقسيم جزيئات الماء عن بعضها ، إلا أن التفاعلات الكيميائية أزالت الأكسجين بأسرع ما تم إنتاجه.

لم يمض وقت طويل على تجربة الأرض الثالثة - الحياة - حيث بدأ الغلاف الجوي يتأكسد. استخدمت كائنات التمثيل الضوئي ثاني أكسيد الكربون الوفير2 in the atmosphere to manufacture their food, and released O2 as a by-product. At first all of the oxygen was consumed by chemical reactions, but eventually the organisms released so much O2 that it overwhelmed the chemical reactions and oxygen began to accumulate in the atmosphere, although present levels of 21% oxygen didn’t occur until about 350 Ma. Today the part of our atmosphere that isn’t oxygen consists largely of nitrogen (78%).

The oxygen-rich atmosphere on our planet is life’s signature. If geologic process were the only processes controlling our atmosphere, it would consist mostly of carbon dioxide, like the atmosphere of Venus. It is an interesting notion (or a disconcerting one, depending on your point of view) that for the last 2 billion years the light reflected from our planet has been beaming a bar code out to the universe, similar to the ones in Figure 22.4, except ours says “oxygen.” For 2 billion years, our planet has been sending out a signal that could cause an observer from another world to say, “That’s odd… I wonder what’s going on over there.”


How to Build a Solar Panel

This article was co-authored by Guy Gabay. Guy Gabay is a Solar Energy Contractor and the CEO of AmeriGreen Builders, a full-service solar energy, roofing, HVAC and window installation company based in the greater Los Angeles, California region. With over eight years of experience in the construction industry, Guy leads the AmeriGreen team focusing on bringing an educational approach to energy efficient home upgrades. Guy holds a B.S. in Marketing from California State University - Northridge.

There are 8 references cited in this article, which can be found at the bottom of the page.

wikiHow marks an article as reader-approved once it receives enough positive feedback. This article received 14 testimonials and 100% of readers who voted found it helpful, earning it our reader-approved status.

This article has been viewed 1,158,105 times.

Solar energy is a renewable source of energy that not only benefits you but the environment as well. With the effort you put into making a homemade solar panel, you can help prevent environmental pollution by reducing fossil fuel usage. [1] X Expert Source

Guy Gabay
Solar Energy Contractor Expert Interview. 4 August 2020. What’s even better is that you’ll save money on you electric bill. To build your own solar panel, you’ll need to assemble the pieces, connect the cells, build a panel box, wire the panels, seal the box, and then finally mount your completed solar panel.


Step 6: Gear Assembly

By now, you should have all the plywood parts cut:

With all these parts, you can start assembling the main body of the orrery.

First you'll need to cut the brass rods and tubes to the appropriate length. To calculate the length for each rod, look at the diagram to see what that rod or tube needs to go through, then added all thicknesses of those materials together. For my materials:

  • 0.11 inches for the indents on the top and bottom plates
  • 0.056 inches for each washer (A washer goes above and below each gear)
  • 0.193 inches for each gear and the brace

For example, the length of four of my axles (from the indent in the bottom plate to the indent in the top plate) was 2.268 inches. That's 7 layers of gears, 1 brace, 2 indents, and 9 washers.

All the tubes should end at that the top plate except for the tubes that hold the planets, they should extend through the top plate.The rods and tubes that go through the center of the top plate need to be long enough to not only protrude through the top of the top plate, but also continue on to each have an exposed 0.5 inches of brass. You can see in the photo how these nest tubes look like an old timey telescope if done correctly. Mercury, for example, will have a tube that extends from the 18 tooth gear, through 6 other layers of gears, through the top plate, through the half inch sections for Saturn, Jupiter, Mars, the brace, Earth, and Venus, and an additional 0.5 inches of exposed brass.

Cut the rods to size using a tube cutter. Use a small round file to smooth out the cut so a smaller diameter tube will spin freely within the tube.

Add the gears and cut the rods according to the diagram.

مهم: Remember to place a brass washer around the axle underneath each gear. The washer will reduce friction between gears spinning at different speeds or reduce the friction between stationary plates and spinning gears. Even on gears that spin at the same speed, the washer will maintain the proper spacing. A little lubricant between brass tubes will also help tubes that sit inside one another spin freely.

Even though the holes in the center of gears were the exact diameter of the tubes and a tight fit, I used a few drops super glue to make sure the tubes rotate with the gears they are attached to.

Start assembling from the bottom.

The sun needs no gears because it’s the point of reference and stationary. Mine sits on top of a 3/32” rod at the center. That rod should drop into the indent on the base plate.

The first four planets (Mercury, Venus, Earth, and Mars) are the easiest mechanically.The planets are driven by a stacked set of drive gears on a common axle that sit on a washer that sits on the base plate. This stacked set of drive gears spins, but they do not move relative to each other. They have the same angular velocity. These drive gears articulate with the planets’ gears, which also sit on a washer that sits on the base plate. Each planet has it’s own gear and axle that move independently from the other planets. The smallest axle, Mercury’s, fits inside the axle for Venus, which fits inside the axle for Earth, etc. etc.

On the bottom of the drive gear stack, a 74-tooth gear drives the 18-tooth gear that’s attached to Mercury’s axle. Second from bottom, a 57-tooth gear drives the 35-tooth gear that’s attached to Venus’s axle. Third from bottom, a 46-tooth gear drives another 46-tooth gear that’s attached to Earth’s axle. The 146-tooth’s brace should be added above the 46-tooth gears. It does not rotate but instead holds a tube that will support the 146-tooth gear between Earth and Mars. Fifth from bottom, a 32-tooth gear drives a 60-tooth gear that’s attached to Mars’s axle.

ملحوظة:The gear ratios are proportional to the orbital period of that planet. The earth’s orbital period is 365 days, 1 year. Earth's drive gear and planet gear are both 46 teeth. 46/46 = 1. For every one rotation of those gears, one earth year has passed in the model. Mercury's gears a 18 and 74 teeth. 18/74 = 0.24. Mercury orbits the sun in 88 days or 0.24 years. Notice also that all the tooth combinations add up to 92. This is so they are always the same distance apart.

For Jupiter's gear, the rotation needs to be slowed down further. This will require two more stacks of gears. The Mars gear drives a 40-tooth gear that shares an axle with a 16-tooth gear. That 16 tooth gear drives a second 40-tooth gear, which also shares an axle with a 16-tooth gear. That second 16-tooth gear drives a third 40-tooth gear on its own axle that sits inside the axle of the first 40-tooth gear. The final 40-tooth gear drives the Jupiter gear.

A final stack of gears a 30- tooth and 15-tooth on a common axle use the rotation of the Jupiter gear to drive the Saturn gear.

Dry fit the vertical supports and add the top plate.

Once you have all the gears and plates assembled. Test the rotation by rotating the 74-toothed gear with your finger. It should run smoothly and the center axles should spin at different rates (except the one braced axle, it shouldn't spin at all). If you're satisfied with the motion, add the dow or brass tube vertical supports and glue those in place.


Solar in Your Community Challenge

The Solar in Your Community Challenge is a $5 million prize competition designed to incentivize the development of new approaches to increase the affordability of electricity while expanding solar adoption across America. The challenge ran from May 2017 to October 2018 to improve solar access for nonprofits, faith-based organizations, state and local governments, and low- and moderate-income communities, all of which face unique barriers to adopting solar. The winners were announced May 16, 2019.

Competing for $5 million in cash prizes and technical assistance over 18 months, teams across the country developed projects and programs that expand solar access to underserved groups, while proving that their business models can be widely replicated and adopted. Consultants and coaches provided technical assistance and resources to help the teams develop their business models.

The Solar in Your Community Challenge was sponsored by the U.S. Department of Energy Solar Energy Technologies Office and administered by the International City/County Management Association.

Winners

Best Low- and Moderate-Income (LMI) Projects

Grand Prize: The CARE Project (Denver, CO)
$500,000 prize

CARE was led by the Denver Housing Authority (DHA), which developed, owned, and operated off-site solar arrays to power DHA’s multifamily affordable housing buildings. As the guarantor of the power purchase agreement, DHA was able to ease financiers’ potential concerns about lending to projects comprised of LMI households. DHA worked with Xcel Energy, the local utility, to develop the projects and apply the savings to the energy bills of LMI residents in DHA’s buildings.

The team installed 2 megawatts (MW) of solar that benefited 764 LMI households, saving them approximately 20% on their energy bills, or nearly $3 million in savings. The team also went beyond the requirements of the challenge and provided hands-on training to 51 low-income individuals. Partners included GRID Alternatives, Ensight Energy, and SolarTAC.

Runner-Up: Community Solar for Community Action (Backus, MN)
$200,000 prize

This team was led by the Rural Renewable Energy Alliance and created a business model that works with local community action agencies to help LMI households. For this project, community action agencies (CAA) helped identify households that can participate in community solar developed under this effort and deliver savings to LMI households. They used the same qualification metrics and delivery mechanisms as the federal Low Income Home Energy Assistance Program (LIHEAP) to provide benefits to those LIHEAP cannot reach due to limitations in funding. This team worked to fill that gap.

The team deployed seven solar facilities—five throughout the Leech Lake Nation in rural Minnesota, one rooftop installation on a community housing organization in Duluth, and one in rural Vermont on the property of a CAA.

Overall, 107 households benefited from the project and, on average, saved 22.3% of their utility bill. Future projects are leveraging a “pay for success” model, where private social impact investors provide the capital to build solar projects and are compensated based on goals the system achieves. Partners included the American Indian Community Housing Organization, Leech Lake Energy Assistance Program, and Southeast Vermont Community Action.

Best LMI Program: The Kerrville Area Solar Partners (Kerrville, TX)
$100,000 prize

The Kerrville Area Solar Partners were led by the Kerrville Public Utility Board (KPUB), which implemented power purchase agreements for four community solar projects on land leased from local nonprofits. KPUB developed a new rate structure so that it receives 100% of the solar production, then allocates the output to both the LMI residents and nonprofits hosting the systems. The projects provided 3.72 MW of solar and benefited 51% LMI households and 49% nonprofits.

KPUB’s relationship with the anchor nonprofits enabled the utility to secure lower-cost financing and competitive land lease rates. KPUB worked with the solar developer to monetize tax incentives that the utility and the nonprofits could not, providing additional financing for the projects.

The team partnered with the Texas Department of Housing and Community Affairs to use its pool of prequalified LMI households, reducing the soft costs of customer acquisition. The program benefited 302 LMI households and, on average, saved them 14% of their utility bill. Partners also included Schneider Engineering, RES Americas, and NextEra Energy.

Best Nonprofit Project: Making Energy Work for Rural Oregon (Portland, OR)
$100,000 prize

This team was led by Sustainable Northwest and created a coalition of rural community leaders who are advancing the use of community solar on public facilities. The team leveraged the Oregon Clean Power Cooperative, which helped them raise funding from state residents and local investors, to build a solar installation on a nonprofit site that the cooperative would own. The nonprofit would benefit from reduced energy rates while members of the cooperative would receive a return on investment. This model is the state’s first renewable energy structured cooperative.

The team installed 120 kilowatts (kW) at four nonprofit sites—Hood River Public Works, Hood River Health Department, Lake County Library, and Saving Grace Animal Shelter—saving them an average of 17% on their utility bills. The team plans to deploy 3 MW of community solar by the end of 2030. Partners included a coalition of rural communities in Hood River, Lake, and Douglas Counties.

Best Nonprofit Program: Fellowship Energy (Burlingame, CA)
$100,000 prize

This team created a financing alternative that leveraged the Episcopal Church Building Fund (ECBF), a church extension fund, for two solar projects in Richmond, Virginia: a church and a parochial school. Most major Christian denominations have a church extension fund, which raises and manages funds to provide loans to affiliated churches so they can finance building projects.

The church entered into a long-term power purchase agreement with a Virginia-based investor to realize the benefits of the solar investment tax credit. The ECBF was the financial guarantor for the project, supported by the diocese of Virginia. The ECBF also provided the sites with a preapproved, long-term, low-interest loan for the host church to purchase the system, following the 60-month Internal Revenue Service compliance period.

The team installed 350 kW and plans to install just over 3 MW to serve 14 nonprofits and save them, on average, 25% of their electricity bill. The team is planning projects in New Jersey and California and has a longer list of interested parties. Partners included Performance Solar, Episcopal Church Building Fund, St. Stephen’s Episcopal Church, and Trinity Episcopal School.

Overall, the winning teams will have installed nearly 9.3 MW of solar energy by October 2019, benefitting at least 1,200 households and 18 nonprofit organizations. By 2020, the teams proposed the development of 25.7 MW of solar. On average, the winners were able to save customers nearly 15% to 25% of electricity costs.

SETO also recognizes 12 teams for their innovations in program design and ability to reach new markets:

Local Innovators: Creative and Unique Models

  • Local Power (Grass Valley, CA) – This team created a solar thrift store where individuals can donate their used PV system equipment for a tax deduction. That equipment can then be resold for much less than the cost of new system components, reducing the cost for others to go solar.
  • SunShares VEIC (Burlington, VT) – This team developed a program where community solar subscriptions are tied to an employer, who passes the benefits on to employees. Employees pay for the energy they use through payroll deductions, and the employer sends those funds to the energy system owner.

Low-Income Empowerment: Helping Communities Most in Need

  • Solar Pioneers (Brooklyn, NY) – This team increased local education and improved customer acquisition in two low-income communities, creating a training curriculum and empowering youth with the knowledge to be community ambassadors for solar. They installed 307 kW of solar.
  • Solar Destination Ypsilanti (Ypsilanti, MI) – This team deployed over 600 kW of solar, with 44% of it benefiting LMI, and plans to install almost 3 MW by late 2019 in an area where median household income is well below the U.S. average. Local residents were trained to perform solar installation and worked on projects.

Faith-Based Communities: Places of Worship

  • Solar Faithful of Ann Arbor (Ann Arbor, MI) – This team created a tool kit with instructional materials about solar installation, solar use, and capacities for houses of worship, lowering informational barriers to going solar.
  • PowerUp Solar Long Island (Massapequa, NY) – This team removed upfront solar costs and provided low-interest financing and bulk bidding for nonprofits and houses of worship. They acted as solar educators in their communities and deployed nearly 100 kW of solar.

Solar Discovery: Bringing Solar to New Markets

  • Solar Working Group of Southwest VA (Norton, VA) – This team comprises nonprofit and community action agencies, colleges, state agencies, and planning district commissions, among others. They identified solar “ambassador” projects and expanded workforce development, education, and outreach, creating solar “champions” for the community. The team plans to install 3 MW by late 2019 in southwest Virginia’s coalfield counties.
  • Glass City Community Solar (Toledo, OH) – This team deployed 185 kW using available incentives and sweat equity to serve more than 100 low-income households in a state where solar energy adoption has been slow.

Community Engagement: Volunteer-Driven Efforts

  • RE-volv (San Francisco, CA) – This team enables nonprofits to go solar through an affordable lease financed by a crowdfunding-led revolving loan fund. They trained more than 250 “solar ambassadors” and raised $330,000. All the energy from these projects benefit LMI, saving an average of 25% on their utility bills.
  • Thrifty Community Solar Barn Raising (Staunton, VA) – Barn raising is a Mennonite tradition, which the team leveraged to develop PV systems. To prove their model’s ability to scale solar installations for rural communities, this team worked with the national network of Mennonite organizations and facilities, and partnered with the state’s largest solar developer. The team installed 172 kW and engaged nearly 200 people.

Innovations in Solarize: Group-Purchasing Campaigns

  • Solarize Philly (Philadelphia, PA) – This team created a solar group-buying initiative for homeowners, which included an optional fee to be used to help finance solar energy systems for LMI households. The team plans to install 2.5 MW in 2019, with 20% of the energy going to LMI households, saving customers an average of 83% on their energy bills. They also created a solar training element with a school district.
  • Solar Possible (Minneapolis, MN) – This team used third-party financing to improve solar access for local governments and public buildings. It released a multibuilding request for proposal to get better pricing and save government resources in the procurement process.

Structure and Prizes

Teams received seed awards, technical assistance vouchers, or final prizes. Thirty-four teams received seed awards of up to $60,000. Seed awards were disbursed in increments based on completed milestones over the course of the challenge. Vouchers for technical assistance resources and mentoring, worth $10,000 each, were awarded to 110 teams.

Final prizes amounted to $1 million, including a $500,000 grand prize for successfully demonstrating a reproducible and scalable model for low-income solar.

Consultants and coaches were compensated based on the extent to which the teams used their services.

Rules

The competitors’ projects and programs were required to directly benefit:

  • LMI households, with at least 20% of the energy and benefits assigned to LMI households or
  • Nonprofit organizations state, local, or tribal governments or community service organizations, with at least 60% of the energy and benefits assigned to one of these types of entities.

Photovoltaic system projects were required to aggregate between 25 and 5,000 kW. A single entity could not be assigned more than 1,000 kW from a single solar energy system.

While 20% LMI customers was the minimum, teams with over 50% LMI customers were eligible to receive a bonus cash prize. Nine teams out of 34 eligible received a bonus prize, totaling $78,000.


ASTRO.SG

Electronic solar system models have always been associated with toys only for the rich and famous. I remember seeing one a few years ago when I walked past some shop selling antique clocks. So you can imagine my excitement when I saw this at Borders back in August:

I bought 2 copies of this issue and may give them away as prizes during sidewalk astronomy sessions.

Brings back wonderful memories of trying to collect something and then realised some parts are deliberately made rare to "encourage" more sales ( I still have an incomplete set of Superman movie cards :) ). But not this orrery. If you buy all 52 sets you will definitely get all the parts. This will add up to a few hundred dollars but still much cheaper than those sold at antique clock stores which costs a few thousand dollars at least.

Other than Borders, one should be able to find them at popular bookstores like Popular (sorry can't resist).

As a educational tool, it is fantastic. It will create a sense of wonder and excitement about our solar system that cannot be easily conveyed in words and two-dimensional diagrams. The only disadvantage (applies to almost all orrery) is that they do NOT scale the size of the planets and Sun and the distance among them accurately. If they did, generations of people will be very excited to observe and learn more about our Sun. Because the first comment almost everyone will make when they see such an orrery is "What is that gigantic "planet" in the middle?"

Bumped into Joo Beng own my way out of Borders and we joked that we should collect one full set soon and find a cheaper manufacturer in China (Don't worry Victor, it is a joke. :) )

After doing some online research back home, I was glad to know that we can buy the full complete set without waiting for 52 weeks. And that complete set is actually cheaper and comes with a few more goodies. The local distributor, Allscript Pte Ltd, found the Singastro forum and revealed more information about this complete package. I was keen to have a hands-on on the completed set and Victor from Allscript was very kind to recall back their only completed set which was on display at Prologue (bookstore at ION Ochard) for my evaluation at their office. He told me the set is not a fully working set as the adapter and some minor parts were missing. Still, I was keen to take a look.

Dropped by their office on 26 october and took some shots of the set.

I am impressed by the built of the model. Very sturdy and solid. Being a typical gadget guy, I had fun seeing big and small brass gears move when I manually rotate the planetary support arms. Considering the weight of the orrery, it is very reassuring for local buyers that the Allscript office is located in a convenient place and not in some far away feeder-bus-access-only industrial estates. It is just a short walking distance from Tai Seng MRT station (Circle Line).

Here's the company's contact info:

Allscript Establishment (Singapore) Pte Ltd

605A Macpherson Road, #04-04 Citimac Industrial Complex, Singapore 368240.
Tel: 65-62877090 Fax: 65-63833057 Email: [email protected]

For those who are thinking to purchase this orrery, do not just focus on the entertainment and educational benefits of the orrery alone. The magazines that comes with it are a rich and colourful source of information that will help one to appreciate the orrery better. Just like those who stargaze that appreciate what they are looking at better due to the understanding of the nature and characteristics of the celestial objects they are looking at. To the uninitated, Sirius may just look like boring bright point of light through a telescope. But if they knew that is the brightest star observable from Earth and the Egyptians once used it to predict the flooding of river Nile, that will create a greater appreciation, wonder and enjoyment of what they are looking at.

Another reassuring point about purchasing this product is that the full assembling instructions are available on YouTube.

I highly encourage all educational institutions to purchase at least one set for their Science/Astronomy clubs. Now if only someone can let me play with their fully assembled and working set. :)


شاهد الفيديو: دورة في تصميم نظام الطاقة الشمسية تعلم الحسابات خطوة بخطوة - مثال بالارقام (شهر اكتوبر 2021).