💡 ヒント:太陽光発電の面積計算

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

宇宙空間では太陽から届くエネルギーは約 \(1.4\) kW/m²(太陽定数)ですが、大気を通過するときに一部が吸収・散乱されます。さらに太陽電池の変換効率は100%ではなく、せいぜい20%程度。

「入力エネルギー → 大気透過率 → 変換効率」の三段階で実際に使える電力密度が決まります。必要な出力電力を出すには「その電力密度 × 面積」を逆算すればよい、という考え方です。

✏️ 求めるもの

ある出力電力を得るために必要な太陽電池パネルの面積 \(S\)。単位は m²。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 太陽定数からスタート:大気圏外の 1.4 kW/m² を基準に、地表の強度を計算
  2. 変換効率を掛ける:1 m² あたり実際に使える電力を求める
  3. 目標電力を割る:必要な面積 \(S\) = 目標電力 ÷ 電力密度
注意

単位を揃えるのを忘れずに。太陽定数は kW/m²、目標電力が W か kW かで桁が変わる。また太陽定数は「地球の大気圏外・太陽に垂直」の理想値で、日照時間・角度・季節の影響は考慮していない。