WO2009104495A1 - 地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板 - Google Patents

地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板 Download PDF

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WO2009104495A1
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健二 河合
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チューナー・ホールディングス株式会社
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal

Definitions

  • the present invention relates to a solar energy reflector for suppressing global warming, and more particularly to a solar energy reflector for suppressing global warming that can efficiently release solar energy that enters the atmosphere of the earth to the outside of the atmosphere.
  • main energy per unit time that enters the atmosphere 2 of the earth 1 and is absorbed is emitted from the sun and absorbed by the solar energy 3 such as electromagnetic wave energy absorbed by the atmosphere and the earth.
  • the solar energy 3 such as electromagnetic wave energy absorbed by the atmosphere and the earth.
  • crustal heat energy 4 and energy 5 that is mainly consumed by civilization and becomes heat
  • electromagnetic energy 6 that is naturally released from the inside of the earth 1 and the atmosphere 2. Since the average temperature on the earth has not changed significantly year by year, the sum of solar energy 3, crustal heat energy 4, and energy 5, which is mainly consumed by civilization, is released naturally outside the atmosphere 2 of the earth 1. It is considered to be substantially the same as the electromagnetic wave energy 6 or the like.
  • the present invention reduces the amount of solar energy absorbed by the earth's surface, and reflects solar energy from regions with high temperatures to regions with low temperatures, that is, radiation transmitted at the speed of light rather than conduction or convection in the heat transfer method.
  • the global warming can be suppressed by transferring heat and reducing energy consumption for cooling and heating in each region.
  • the solar energy reflector for suppressing global warming according to the present invention is characterized in that it comprises a reflector that is installed on the ground surface so that the reflecting surface is horizontal to the ground surface.
  • the solar energy reflector for suppressing global warming comprises a reflector and a table on which the reflector is fixed so that the reflecting surface of the reflector is inclined at a desired angle with respect to the ground surface. It is characterized by.
  • the desired angle is an angle at which sunlight is reflected in a direction perpendicular to the ground surface of the area when the solar altitude of the area where the reflector is installed is highest.
  • the desired angle is 0 °.
  • the desired angle is an angle at which sunlight is reflected in a direction passing through the atmosphere in a region at a higher latitude than the region where the reflector is installed.
  • the angle at which sunlight is reflected in the direction perpendicular to the ground surface of the area is greater than the latitude of the north return line or the south return line.
  • the latitude of the area where the reflector is installed is A and the latitude of the regression line is B, it is represented by (AB) / 2.
  • the angle at which sunlight is reflected in the direction perpendicular to the ground surface of the area is less than the latitude of the north return line or the south return line. In the area, it is 0 °.
  • the plurality of reflection plates are arranged such that a surface formed by the reflection surfaces of the plurality of reflection plates is convex or flat.
  • the reflecting plate is a plane mirror.
  • the reflection plate has a wavelength range called an atmospheric window of 0.2 to 1.2 ⁇ m, 1.6 to 1.8 ⁇ m, 2 to 2.5 ⁇ m, 3.4 to 4.2 ⁇ m, 4.4 to 5. It is characterized by being a reflecting plate having a high reflectivity of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays in a region of 5 ⁇ m and 8 to 14 ⁇ m.
  • the solar energy reflector for suppressing global warming of the present invention the solar energy is reflected by using a mirror having a relatively simple structure and is inexpensive, and excess energy is reflected in the atmosphere 2 of the earth 1. There is a big benefit that global warming can be suppressed by releasing it outside.
  • the reflective surface of the reflector is inclined with respect to the ground surface at an angle that reflects sunlight in a direction perpendicular to the ground surface of the area.
  • the passing distance of reflected light in the atmosphere can be reduced, the amount of reflected light absorbed in the atmosphere can be minimized, and solar energy can be reflected most effectively outside the earth.
  • the reflector is installed at this inclination angle, even in the season when the solar altitude is not the highest, it is reflected in the atmosphere compared to the case where the inclination angle of the reflector is 0 ° with respect to the ground surface. The light passing distance can be reduced, and therefore the amount of absorption can be reduced.
  • the reflective surface of the reflector is inclined with respect to the ground surface at an angle at which sunlight is reflected in a direction that passes through the atmosphere in a region at a higher latitude than the region where the reflector is installed.
  • Radiation transmitted at the speed of light rather than conduction or convection, raises the temperature in areas with high latitudes and low temperatures, and thus reduces energy consumption for heating use in the area, and thus again contributes to the suppression of global warming Can be achieved.
  • the thermal energy distribution on the earth can be leveled, and therefore the power of a typhoon or the like caused by a temperature difference between different latitudes can be reduced.
  • the reflector plate in the center of the high temperature area, etc., it is possible to level the thermal energy distribution on the earth, thus reducing the power of typhoons caused by temperature differences at different latitudes.
  • the solar energy reflector for suppressing global warming of the present invention as shown in FIG. 1, for example, it is not a concave mirror or a convex mirror and has a rectangular shape of 1 m in length and 1 m in width for regular reflection instead of irregular reflection,
  • the plane mirror 7 having a simple structure and low cost is installed on the ground surface or an installation place (hereinafter referred to as the ground surface) such as the roof of a building so that the mirror surface is horizontal to the ground surface 8.
  • FIG. 2 is a diagram showing the incident angle and the reflection angle of sunlight at each latitude at 0:00 pm on the summer solstice of the northern hemisphere and the winter solstice of the southern hemisphere of the mirrors installed at a plurality of different latitudes.
  • 12 is the equator
  • 13 is the rotation axis of the earth.
  • the solar energy reflector for suppressing global warming of the present invention for example, 0.05% of the area where the ground surface receives energy from the sun ( ⁇ r 2, which is the cross-sectional area of the earth when the radius of the earth is r) Taking into account that the surface area of the hemisphere is 2 ⁇ r 2 , twice the earth's cross-sectional area, this ratio reflects the latitude and tilt angle where the mirror is installed, but is calculated to be approximately 0.1% of the earth's surface area) Assuming that the mirror is set so that the reflectance of visible light, which occupies about half of the energy reaching from the sun to the surface of a general glass mirror, is 70%, the energy 1 reaching from the sun to the earth 1 reach the earth's surface is 55% of .7 ⁇ 10 17 W, assuming reflected energy 55% of the same ratio as when energy surface is subjected is released atmosphere 2 outside energy reaching the earth's surface from the sun The ratio of energy that can be reflected outside the atmosphere by the reflector is 0.55 ⁇ 0.0005
  • the reflectance of the ground surface is 4%, so the ground surface with the same area as the mirror installed reflects 0.000605% of energy outside the atmosphere. Therefore, the reflectance increases by 0.0100% by installing a mirror).
  • the energy 5 consumed mainly by humanity is about 1 / 10,000 of the solar energy 3 (0.007% of the energy reaching the earth from the sun), the energy consumption was greatly reduced. There is a big profit that the same effect can be obtained.
  • the mirror is preferably installed on the rooftop, roof, hill or vast desert.
  • the mirror surface is not flat but a concave mirror or convex mirror is formed, the bundle of reflected light may form a focal point and cause a fire, etc., and the mirror will bend due to the weight of the mirror itself. Therefore, it is necessary to provide the mirror with sufficient flatness.
  • the plurality of mirrors be arranged such that a surface formed by collecting the reflection surfaces of the plurality of mirrors is convex or planar. It should be noted that there may be a distance, a step, or the like between the mirrors, and it is sufficient if the light reflected on the surface formed by the reflecting surfaces of the plurality of mirrors is arranged so as not to form a focal point.
  • reflection plates with high reflectivity in each wavelength region of infrared rays which suppresses reflection in the visible light region and occupies approximately half of the energy reaching the surface from the sun. It is desirable.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the wavelength of solar energy entering the earth, the wavelength of spontaneous emission energy leaving the earth, and the amount of radiation, and the line 9 corresponds to the approximate temperature of the solar energy of 6000K.
  • Normalized blackbody radiation spectral distribution line 10 is the normalized blackbody radiation spectral distribution corresponding to 288K, which is the approximate temperature of the spontaneous emission energy, but for the actual former radiation. Visible light around 0.5 ⁇ m is the strongest, and the latter radiation is strongest around 8 to 12 ⁇ m.
  • 4 shows the relationship between the wavelength of the electromagnetic wave and the transmittance of the electromagnetic wave in the atmosphere. 0.2 to 1.2 ⁇ m, 1.6 to 1.8 ⁇ m, 2 to 2.5 ⁇ m, 3.4 to 4.
  • the wavelength region such as 2 ⁇ m, 4.4 to 5.5 ⁇ m, and 8 to 14 ⁇ m has high transmittance in the atmosphere. These wavelength regions with high transmittance in the atmosphere are called “atmosphere windows”. Therefore, ultraviolet rays and visible light in the region of 0.2 to 1.2 ⁇ m, 1.6 to 1.8 ⁇ m, 2 to 2.5 ⁇ m, 3.4 to 4.2 ⁇ m, 4.4 to 5.5 ⁇ m, and 8 to 14 ⁇ m. It is desirable to use a reflector having a high infrared reflectance. In particular, from the line 9 in FIG. 3 and FIG.
  • infrared rays in a wavelength region called “atmosphere window”, which occupies a relatively large proportion of solar energy and has a high transmittance in the atmosphere, are 0. It is desirable to use a reflector having a high infrared reflectance in the region of 83 to 1.2 ⁇ m.
  • the solar energy reflector for suppressing global warming is not a concave mirror or a convex mirror, and has a rectangular shape of 1 m in length and 1 m in width that allows regular reflection instead of irregular reflection.
  • the plane mirror 7 and the pedestal 11 for fixing the mirror so that the mirror surface of the mirror 7 is inclined at a desired angle with respect to the ground surface on which the mirror is installed have a relatively simple and inexpensive configuration.
  • the angle is set to an angle that reflects sunlight in a direction perpendicular to the ground surface when the solar altitude is highest in the area where the mirror 7 is installed.
  • the angle at which sunlight is reflected in a direction perpendicular to the ground surface is specifically equal to or greater than the latitude of the north or south return line.
  • the latitude of the area where the reflector is installed is A and the latitude of the regression line is B, it is expressed as (AB) / 2, and in the area below the latitude of the north or south regression line , 0 °.
  • the solar altitude is highest at midnight on the day of the summer solstice.
  • the surface of the earth receives energy from the sun (where the radius of the earth is r, as in the first embodiment, the earth ⁇ r 2 ) of 0.05% (the surface area of the earth's hemisphere is 2 ⁇ r 2 , twice the earth's cross-sectional area, this ratio depends on the latitude and tilt angle where the mirror is installed. Assuming that the mirror is set to reflect about 0.1% of the Earth's surface area, visible light accounts for approximately half of the energy that reaches the surface of the surface of a typical glass mirror.
  • the reflectance of 70% is 55% of the energy 1.7 ⁇ 10 17 W that reaches from the sun to the earth, and 55% of the reflected energy is received outside the atmosphere 2
  • 0.0106% of the energy can be reflected outside the atmosphere (if no mirror is installed here, the reflectivity of the ground surface is 4%, so the surface of the same area as the mirror is installed is 0) .000605% of energy will be reflected outside the atmosphere, and installing a mirror will increase the reflectance by 0.0100%).
  • the energy consumption mainly by humanity is about 1 / 10,000 of the solar energy 3 (0.007% of the energy reaching the earth from the sun), the energy consumption was greatly reduced. There is a big profit that the same effect can be obtained.
  • the area of the Sahara Desert which is a desert that is a candidate for the installation location of the plane mirror 7 and the largest on the ground, is approximately 10,000,000 km 2 , which is 2.2% of the surface area of the earth. 22% area can be accommodated.
  • the mirror is 75m 2 / person (about 8.7m square / person).
  • the energy reflectivity can be realized. Further effects can be obtained by increasing the mirror installation area ratio and reflectivity.
  • the mirror surface is inclined with respect to the ground surface at an angle that reflects sunlight in a direction perpendicular to the ground surface.
  • the passing distance of reflected light can be reduced, the amount of reflected light absorbed in the atmosphere can be minimized, and solar energy can be reflected most effectively outside the earth.
  • the mirror 7 is installed at this inclination angle, even in the season when the solar altitude is not the highest, the reflection in the atmosphere is higher than when the mirror inclination angle is 0 ° with respect to the ground surface.
  • the light passing distance can be reduced, and thus the amount of absorption can be reduced.
  • FIG. 8 is a diagram showing the incident angle and the reflection angle of sunlight at 0:00 of the summer solstice in the northern hemisphere and the winter solstice in the southern hemisphere of the mirrors installed at a plurality of different latitudes.
  • the distance of reflected light in the atmosphere is reduced, the amount of reflected light absorbed in the atmosphere is minimized, and solar energy can be reflected most effectively off the earth.
  • sunlight can be reflected in the direction of high latitudes in the region to increase the temperature in the region.
  • the mirror is preferably installed on the rooftop, roof, hill or vast desert.
  • the mirror surface is not flat but a concave mirror or convex mirror is formed, the bundle of reflected light may form a focal point and cause a fire, etc., and the mirror will bend due to the weight of the mirror itself. Therefore, it is necessary to provide the mirror with sufficient flatness.
  • the plurality of mirrors be arranged such that a surface formed by collecting the reflection surfaces of the plurality of mirrors is convex or planar. It should be noted that there may be a distance, a step, or the like between the mirrors, and it is sufficient if the light reflected on the surface formed by the reflecting surfaces of the plurality of mirrors is arranged so as not to form a focal point.
  • the mirrors may act like concave mirrors, and the bundle of reflected light may form a focal point and cause a fire, etc. Therefore, it is desirable to have a certain rule for the angle at which the mirror reflects sunlight.
  • the tilt angle of the mirror does not need to be strictly set to an angle at which sunlight is reflected in a direction perpendicular to the ground surface when the solar altitude is highest in the area where the mirror 7 is installed. You may make it set so that it may become the same inclination angle in the fixed range unit of latitude, a district unit, or a country unit.
  • the wavelength range called “atmosphere window” is 0.2 to 1.2 ⁇ m, 1.6 to 1.8 ⁇ m, 2 to 2.5 ⁇ m, 3.4 to 4 It is desirable to use a reflector having a high reflectance of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays in the region of 0.2 ⁇ m, 4.4 to 5.5 ⁇ m, and 8 to 14 ⁇ m. In addition, in order to suppress adverse effects on aircraft flying over the sky, the reflection in the visible light region is suppressed, and the infrared radiation in the region of 0.83-1.2 ⁇ m, which occupies a relatively large proportion of the energy reaching the surface from the sun. It is desirable to use a reflector with high reflectivity.
  • the desired angle is set to 0 ° instead of reflecting the sunlight in a direction perpendicular to the ground surface. You may make it install the mirror surface of a mirror in parallel with the ground surface.
  • the desired angle instead of setting the desired angle to an angle that reflects sunlight in a direction perpendicular to the ground surface when the solar altitude is highest in the area where the mirror 7 is installed, as shown in FIG. Furthermore, it is good also as an angle which reflects sunlight in the direction which goes through the atmosphere of the high latitude area where temperature is lower than the installation place of the said mirror 7.
  • FIG. For example, when the temperature of the area higher in latitude than the area where the mirror 7 is installed is not high, the mirror 7 is installed in the area higher than the latitude of the area where the mirror 7 is installed, and in the northern hemisphere, In such a case, it may be inclined toward the south pole.
  • the angle ⁇ of the reflected light with respect to the incident light of sunlight is (A + B) + 90 ° or less, that is, the angle between the incident light and the normal of the reflecting surface is ⁇ (A + B) + 90 ° ⁇ / 2 or less, Therefore, the angle at which the mirror 7 is inclined toward the north or south pole with respect to the surface of the northern or southern hemisphere may be ⁇ 90 ° ⁇ (A + B) ⁇ / 2 or less.
  • the mirrors installed at 40 ° north latitude and 40 ° south latitude are tilted 13 ° with respect to the ground surface in the direction of the north and south poles, respectively, and are installed at 60 ° north latitude and 60 ° south latitude. The mirror is also tilted 3 °.
  • the sunlight is reflected in the direction toward the region where the latitude is high and the temperature is low, so that as a heat transfer method, the temperature rises in the region even slightly due to the radiation transmitted at the speed of light instead of conduction or convection, and therefore Energy consumption for heating use is reduced, and therefore it is also used here to suppress global warming.
  • the thermal energy distribution on the earth can be leveled, and therefore the power of a typhoon or the like caused by a temperature difference between different latitudes can be reduced.
  • the mirrors may act like concave mirrors, and the bundle of reflected light may form a focal point and cause a fire, etc. Therefore, it is desirable to have a certain rule for the inclination angle of each mirror.
  • the tilt angle of the mirror may be set so that the tilt angle is the same in a certain latitude unit, district unit, or country unit.

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Abstract

　本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板は、反射面が地表面に対して水平になるように地表に設置せしめる反射板とよりなることを特徴とする。また、本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板は、反射板と、上記反射板の反射面が地表面に対して所望の角度傾斜するように上記反射板を固定せしめる台とよりなることを特徴とする。また、上記所望の角度は、上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度であることを特徴とする。

Description

地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板
　本発明は地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板、特に、地球の大気圏内に入ってくる太陽エネルギーを効率良く大気圏外に放出できる地球温暖化抑制用の太陽エネルギー反射板に関するものである。
　地球１の大気圏２内に入ってきて吸収される主な単位時間あたりのエネルギーは、図１０に示すように、太陽から放出され、大気圏内及び地球に吸収される電磁波エネルギー等の太陽エネルギー３と、地殻熱エネルギー４と、人類が消費し主に熱となるエネルギー５とがあり、また、地球１及び大気圏２内から外に自然に放出される電磁波エネルギー等６がある。地球上の平均温度は年々大幅に変化していないので、上記太陽エネルギー３と地殻熱エネルギー４と人類が消費し主に熱となるエネルギー５の合計は上記地球１の大気圏２外に自然に放出される電磁波エネルギー等６と略同じと考えられる。
　しかしながら、上記太陽から放出され、大気圏内及び地球に吸収される電磁波エネルギー等の太陽エネルギー３または上記人類が消費し主に熱となるエネルギー５の増加、または人類により排出される温室効果気体であるＣＯ2などの増加による上記地球１の大気圏２外へ自然に放出される電磁波エネルギー等６の減少または減速により、近年は地球温暖化の傾向がある。
　そこで、本発明は地表に吸収される太陽エネルギーの量を減少させ、また、太陽エネルギーを気温が高い地域から低い地域へ反射させる、即ち熱伝達方法でいう伝導または対流ではなく光速にて伝わる放射として熱を伝達させ、各々の地域における冷房及び暖房の利用のためのエネルギー消費量の減少につなげることにより、地球温暖化を抑制できるようにしたものである。
　本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板は、反射面が地表面に対して水平になるように地表に設置せしめる反射板とよりなることを特徴とする。
　また、本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板は、反射板と、上記反射板の反射面が地表面に対して所望の角度傾斜するように上記反射板を固定せしめる台とよりなることを特徴とする。
　また、上記所望の角度は、上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度であることを特徴とする。
　また、上記所望の角度は、０°であることを特徴とする。
　上記所望の角度が、太陽光を上記反射板を設置せしめる地域よりも高緯度の地域の大気を経由する方向に反射せしめる角度であることを特徴とする。
　また、上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度は、北回帰線又は南回帰線の緯度以上の地域においては、反射板を設置せしめる地域の緯度をＡ、回帰線の緯度をＢとすれば、（Ａ－Ｂ）／２で表されることを特徴とする。
　また、上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度は、北回帰線又は南回帰線の緯度以下の地域においては、０°であることを特徴とする。
　また、複数の上記反射板が、その複数の反射板の反射面により形成される面が凸面状または平面状になるように配置されることを特徴とする。
　また、上記反射板は、平面鏡であることを特徴とする。
　上記反射板は、大気の窓と呼ばれる波長域である０．２～１．２μｍ、１．６～１．８μｍ、２～２．５μｍ、３．４～４．２μｍ、４．４～５．５μｍ、８～１４μｍの領域の紫外線、可視光線、赤外線の反射率が高い反射板であることを特徴とする。
　本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板によれば、比較的に構造が単純であり且つ安価である鏡を使用することにより太陽エネルギーを反射せしめ、過剰なエネルギーを地球１の大気圏２の外に放出することにより地球温暖化を抑制できるという大きな利益がある。
　また、夏季における温度上昇の抑制と冷房機の電気使用量の削減を行え、したがってここにおいても地球温暖化抑制につなげられる。
　また、上記反射板を設置せしめる地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に垂直な方向に反射せしめる角度に上記反射板の反射面を地表面に対して傾斜せしめたので、大気内における反射光の通過距離を小さくすることができ、反射光の大気中における吸収量を最小にでき、もっとも効率的に太陽エネルギーを地球外に反射することができる。なお、上記反射板を当傾斜角度にて設置した場合、太陽高度が一番高くならない季節においても、反射板の傾斜角度を地表に対して０°にした場合と比較して、大気内における反射光の通過距離を小さくすることができ、したがって吸収量を小さくすることができる。
　また、太陽光を上記反射板を設置せしめる地域よりも高緯度の地域の大気を経由する方向に反射せしめる角度に、上記反射板の反射面を地表面に対して傾斜せしめたので、熱伝達方法として伝導または対流ではなく光速にて伝達する放射により緯度が高く気温が低い地域における気温の上昇、したがって当地域における暖房利用のためのエネルギー消費量の減少、したがってここにおいても地球温暖化抑制への貢献を図ることができる。また、地球上の熱エネルギー分布の平準化を図ることができ、したがって異なる緯度の温度差により引起される台風等の威力の軽減を図ることもできる。
　また、上記反射板を気温の高い地域を中心に設置することなどにより地球上の熱エネルギー分布の平準化、したがって異なる緯度の温度差により引起される台風等の威力の軽減を図ることもできる。
本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第一実施例の側面図である。 本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第一実施例の説明用の図である。 太陽から来る電磁波及び地球から自然放出される電磁波の波長と放射量との関係を示す図である。 電磁波の波長と電磁波の大気中の透過率との関係を示す図である。 本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第二実施例の側面図である。 本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第二実施例の説明用の図である。 本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第二実施例の説明用の図である。 本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第二実施例の説明用の図である。 本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板の第二実施例の説明用の図である。 地球の大気圏内に入ってきて吸収される及び大気圏内から放出される主な単位時間あたりのエネルギーの説明図である。
符号の説明
１　地球
２　大気圏
３　太陽エネルギー
４　地殻熱エネルギー
５　エネルギー
６　エネルギー等
７　平面鏡
８　地表面
９　線
１０　線
１１　台座
１２　赤道
１３　自転軸
　以下図面によって本発明の実施例を説明する。
　本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板においては、図１に示すように、例えば、凹面鏡や凸面鏡ではなく且つ乱反射ではなく正反射をさせる縦１ｍ、横１ｍの矩形状であり、比較的に構造が単純であり且つ安価である平面鏡７を、その鏡面が地表面８に対して水平になるように、その地表面または建物の屋上などの設置場所（以下地表という）に設置せしめる。
　なお、図２は複数の異なる緯度に設置した上記鏡の北半球の夏至及び南半球の冬至の午後０時時点の各緯度における太陽光の入射角度及び反射角度を示す図である。図２において、１２は赤道、１３は地球の自転軸である。
　本発明の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板によれば、例えば地表が太陽からエネルギーを受ける面積（地球の半径をｒとすると地球の断面積であるπｒ2）の０．０５％（地球の半球の表面積が２πｒ2と地球の断面積の２倍であることを考慮すると、当割合は鏡を設置する緯度及び傾斜角度によるが地球の表面積のおよそ０．１％と算出される）を反射するように鏡を設定したと仮定した場合に、一般的なガラス鏡の太陽から地表に届くエネルギーの中でおよそ半分を占める可視光線における反射率は７０％であり、太陽から地球に届くエネルギー１．７×１０17Ｗの５５％が地表に届き、反射したエネルギーが地表が受ける場合と同じ割合のエネルギー５５％が大気圏２外に放出されると仮定すれば、太陽から地表に届くエネルギーを反射板により大気圏外に反射できるエネルギーの割合は０．５５×０．０００５×０．７×０．５５＝０．０００１０６となり、太陽から地球に届く太陽エネルギーの０．０１０６％のエネルギーを大気圏外に反射せしめることができる（ここで鏡を設置しない場合は、地表の反射率は４％であるため、鏡を設置した場合と同じ面積の地表は０．０００６０５％のエネルギーを大気圏外に反射せしめることとなり、鏡を設置することにより反射率が０．０１００％増加することとなる）。人類が消費し主に熱となるエネルギー５がおよそ太陽エネルギー３の１万分の１（太陽から地球に届くエネルギーの０．００７％）程度であることを考えるとエネルギー消費量を大幅に削減したのと同様の効果を得られるという大きな利益がある。ここで、地球全体の表面積の０．１％を計算すると、地表を球と仮定すると表面積は４πｒ2＝４５０，０００，０００ｋｍ2となり、その０．１％は４５０，０００ｋｍ2となる。なお、平面鏡７の設置場所候補である砂漠であり且つ地上最大であるサハラ砂漠の面積は約１０，０００，０００ｋｍ2と地球の表面積の２．２％であり、同砂漠だけでも上記０．１％の面積を２２個収容することができる。また、上記０．１％の面積を世界人口の一人当たりに割り当てると、世界人口を６０億人＝６×１０9人とすると７５ｍ2／人（約８．７ｍ四方／人）にて鏡を設置すると上記エネルギー反射率を実現できることとなる。また、鏡の設置面積率や反射率を高くすれば更なる効果が得られる。
　また、地表面に対して太陽光の入射角と反射角が等しくなるので、太陽に正対していない緯度が高い地域に設置された鏡は太陽光を更に緯度が高く気温が低い地方の方角へ反射させ、熱伝達方法として伝導または対流ではなく光速にて伝達する放射により少しでも当地域における気温の上昇、したがって暖房利用のためのエネルギー消費量減少、したがってここにおいても地球温暖化抑制につなげられる。また、地球上の熱エネルギー分布の平準化を図ることができ、したがって異なる緯度の温度差により引起される台風等の威力の軽減を図ることもできる。
　なお、緯度の低い、太陽の照射角度が高く気温の高い地域を中心に設置することが好ましく、上記地域周辺の温度を下げ赤道付近及び北極または南極の付近との間の温度差を少しでも縮小させることにより、台風等の威力を減少させる可能性を期待できる。
　また、緯度の比較的高い地域の冬季には、気温が下がり過ぎることを抑えるため、太陽エネルギーの吸収率が良い覆いを鏡に被せることが好ましい。
　また、鏡による反射光が道路上を走る自動車等に悪影響を与えないようにするために、鏡の設置場所は建物の屋上や屋根や高台や広大な砂漠が好ましい。
　また、鏡の面が平面でなく凹面鏡や凸面鏡等を形成していると、反射光の束が焦点を形成し火災等の原因となる可能性があるため、鏡自身の重さにより鏡がたわむこと等を回避し鏡に充分な平面度をもたせることが必要である。
　また、複数の鏡が、その複数の鏡の反射面が集まって形成される面が凹面状を形成するように配置されていると反射光の束が焦点を形成し火災等の原因となる可能性があるため、上記複数の鏡が、その複数の鏡の反射面が集まって形成される面が凸面状または平面状になるように配置されることが必要である。なお、上記各鏡間に距離や段差等があってもよく、上記複数の鏡の反射面により形成される面に反射した光が焦点を形成しないように配置されていれば足りる。
　また、上空を飛ぶ航空機等への悪影響を抑えるため、可視光線領域の反射を抑え、太陽から地表に届くエネルギーの中でおよそ半分を占める赤外線の各波長領域の反射率の高い反射板を使用することが望ましい。
　なお、図３は地球に入ってくる太陽エネルギーと地球から出て行く自然放出エネルギーの波長と放射量の関係を示す図であり、線９は上記太陽エネルギーのおよその温度である６０００Ｋに対応する正規化された黒体放射のスペクトル分布であり、線１０は上記自然放出エネルギーのおよその温度である２８８Ｋに対応する正規化された黒体放射のスペクトル分布であるが、実際の前者の放射については０．５μｍ付近の可視光線が最強であり、後者の放射については８～１２μｍ付近の赤外線が最強である。また、図４は電磁波の波長と電磁波の大気中の透過率との関係を示し、０．２～１．２μｍ、１．６～１．８μｍ、２～２．５μｍ、３．４～４．２μｍ、４．４～５．５μｍ、８～１４μｍなどの波長域が大気中の透過率が高い。なお、これらの大気中の透過率の高い波長域は「大気の窓」と呼ばれる。したがって、０．２～１．２μｍ、１．６～１．８μｍ、２～２．５μｍ、３．４～４．２μｍ、４．４～５．５μｍ、８～１４μｍの領域の紫外線、可視光線、赤外線の反射率が高い反射板を使用するのが望ましい。また、特に、図３の上記線９と図４より、太陽エネルギーの中で比較的大きな割合を占め、かつ大気中の透過率が高い「大気の窓」と呼ばれる波長域の赤外線である０．８３～１．２μｍ等の領域の赤外線の反射率の高い反射板を使用することが望ましい。
　また、太陽エネルギー反射率を増加させるため、上記方法により鏡を設置することを法律等により定めると効果的であると考えられる。
　本発明の第二の実施例の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板は、図５に示すように、例えば、凹面鏡や凸面鏡ではなく且つ乱反射ではなく正反射をさせる縦１ｍ、横１ｍの矩形状の平面鏡７と、上記鏡７の鏡面が上記鏡を設置する地表面に対して所望の角度傾斜するように上記鏡を固定する台座１１という、比較的に単純且つ安価な構成によりなり、上記所望の角度は、上記鏡７を設置せしめる地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光を地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度に設定せしめる。
　上記鏡７を設置せしめる地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光を地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度は、具体的には、北回帰線又は南回帰線の緯度以上の地域においては、反射板を設置せしめる地域の緯度をＡ、回帰線の緯度をＢとすれば、（Ａ－Ｂ）／２で表され、北回帰線又は南回帰線の緯度以下の地域においては、０°である。例えば、北回帰線（２３°）より緯度の高い北緯４０°の地域に設置すべき鏡７においては、図６に示すように、夏至の日の午後０時に太陽高度が一番高くなり、その鏡面と地表面の傾斜角度は（４０°－２３°）／２＝８．５°となる。
　本発明の第二の実施例の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板によれば、上記第一の実施例と同様に、例えば地表が太陽からエネルギーを受ける面積（地球の半径をｒとすると地球の断面積であるπｒ2）の０．０５％（地球の半球の表面積が２πｒ2と地球の断面積の２倍であることを考慮すると、当割合は鏡を設置する緯度及び傾斜角度によるが地球の表面積のおよそ０．１％と算出される）を反射するように鏡を設定したと仮定した場合に、一般的なガラス鏡の太陽から地表に届くエネルギーの中でおよそ半分を占める可視光線における反射率は７０％であり、太陽から地球に届くエネルギー１．７×１０17Ｗの５５％が地表に届き、反射したエネルギーが地表が受ける場合と同じ割合のエネルギー５５％が大気圏２外に放出されると仮定すれば、太陽から地表に届くエネルギーを反射板により大気圏外に反射できるエネルギーの割合は０．５５×０．０００５×０．７×０．５５＝０．０００１０６となり、太陽から地球に届く太陽エネルギーの０．０１０６％のエネルギーを大気圏外に反射せしめることができる（ここで鏡を設置しない場合は、地表の反射率は４％であるため、鏡を設置した場合と同じ面積の地表は０．０００６０５％のエネルギーを大気圏外に反射せしめることとなり、鏡を設置することより反射率が０．０１００％増加することとなる）。人類が消費し主に熱となるエネルギー５がおよそ太陽エネルギー３の１万分の１（太陽から地球に届くエネルギーの０．００７％）程度であることを考えるとエネルギー消費量を大幅に削減したのと同様の効果を得られるという大きな利益がある。ここで、地球全体の表面積の０．１％を計算すると、地表を球と仮定すると表面積は４πｒ2＝４５０，０００，０００ｋｍ2となり、その０．１％は４５０，０００ｋｍ2となる。なお、平面鏡７の設置場所候補である砂漠であり且つ地上最大であるサハラ砂漠の面積は約１０，０００，０００ｋｍ2と地球の表面積の２．２％であり、同砂漠だけでも上記０．１％の面積を２２個収容することができる。また、上記０．１％の面積を世界人口の一人当たりに割り当てると、世界人口を６０億人＝６×１０9人とすると７５ｍ2／人（約８．７ｍ四方／人）にて鏡を設置すると上記エネルギー反射率を実現できることとなる。また、鏡の設置面積率や反射率を高くすれば更なる効果が得られる。
　また、上記鏡７を設置すべき地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光を地表面に垂直な方向に反射せしめる角度に上記鏡面を地表面に対して傾斜せしめたので、大気内における反射光の通過距離を小さくすることができ、反射光の大気中における吸収量を最小にでき、もっとも効率的に太陽エネルギーを地球外に反射することができる。なお、上記鏡７を当傾斜角度にて設置した場合、太陽高度が一番高くならない季節においても、鏡の傾斜角度を地表面に対して０°にした場合と比較して、大気内における反射光の通過距離を小さくすることができ、したがって吸収量を小さくすることができる。
　また、図７に示すように、冬季においては、季節の変化により太陽光が緯度の高い地方の方角に反射し、熱伝達方法として伝導または対流ではなく光速にて伝達する放射により少しでも当地域における気温の上昇、したがって暖房利用のためのエネルギー消費量減少、したがってここにおいても地球温暖化抑制につなげられる。また、地球上の熱エネルギー分布の平準化を図ることができ、したがって異なる緯度の温度差により引起される台風等の威力の軽減を図ることもできる。
　なお、図８は複数の異なる緯度に設置した上記鏡の北半球の夏至及び南半球の冬至の午後０時時点の太陽光の入射角度と反射角度を示す図である。北半球の暑い季節においては、大気内における反射光の通過距離を小さくし、反射光の大気中における吸収量を最小にし、もっとも効率的に太陽エネルギーを地球外に反射することができ、南半球の寒い季節においては、太陽光が緯度の高い地方の方角に反射せしめ、当地域における気温の上昇を図ることができる。
　なお、緯度の低い、太陽の照射角度が高く気温の高い地域を中心に設置することが好ましく、上記地域周辺の温度を下げ赤道付近及び北極または南極の付近との間の温度差を少しでも縮小させることにより、台風等の威力を減少させる可能性を期待できる。
　また、緯度の比較的高い地域の冬季には、気温が下がり過ぎることを抑えるため、太陽エネルギーの吸収率が良い覆いを鏡に被せることが好ましい。
　また、鏡による反射光が道路上を走る自動車等に悪影響を与えないようにするために、鏡の設置場所は建物の屋上や屋根や高台や広大な砂漠が好ましい。
　また、鏡の面が平面でなく凹面鏡や凸面鏡等を形成していると、反射光の束が焦点を形成し火災等の原因となる可能性があるため、鏡自身の重さにより鏡がたわむこと等を回避し鏡に充分な平面度をもたせることが必要である。
　また、複数の鏡が、その複数の鏡の反射面が集まって形成される面が凹面状を形成するように配置されていると反射光の束が焦点を形成し火災等の原因となる可能性があるため、上記複数の鏡が、その複数の鏡の反射面が集まって形成される面が凸面状または平面状になるように配置されることが必要である。なお、上記各鏡間に距離や段差等があってもよく、上記複数の鏡の反射面により形成される面に反射した光が焦点を形成しないように配置されていれば足りる。
また、設置された複数の鏡の傾斜角度が上記決められた角度から外れていると、複数の鏡が凹面鏡のように作用し反射光の束が焦点を形成し火災等の原因となる可能性があるため、鏡が太陽光を反射させる角度に一定の規則を持たせることが望ましい。
　また、季節と時刻により各鏡の傾斜角度を変化せしめることも考えられるが、全ての鏡の傾斜角度を同時に変えることは困難で、却って複数の鏡が凹面鏡のように働き反射光の束が焦点を形成し、火災等の原因となる可能性があり、またコストが高くなるため、傾斜角度を一度設定したら傾斜角度を不変にするのが好ましい。
　また、上記鏡の傾斜角度は、上記鏡７を設置せしめる地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光を地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度に厳密に設定する必要はなく、緯度の一定範囲単位、地区単位又は国単位で同じ傾斜角度になるように設定せしめてもよい。
　また、上記第一の実施例と同様に、「大気の窓」と呼ばれる波長域である０．２～１．２μｍ、１．６～１．８μｍ、２～２．５μｍ、３．４～４．２μｍ、４．４～５．５μｍ、８～１４μｍの領域の紫外線、可視光線、赤外線の反射率が高い反射板を使用するのが望ましい。また、上空を飛ぶ航空機等への悪影響を抑えるため、可視光線領域の反射を抑え、太陽から地表に届くエネルギーの中で比較的大きな割合を占める０．８３～１．２μｍ等の領域の赤外線の反射率の高い反射板を使用することが望ましい。
　なお、上記所望の角度を、上記鏡７を設置せしめる地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光を地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度にする代わりに、０°として、上記鏡の鏡面を地表面に対して平行に設置せしめるようにしてもよい。
　この場合においては、地表面に対して太陽光の入射角と反射角が等しくなるので、太陽に正対していない緯度が高い地域に設置された鏡は太陽光を更に緯度が高く気温が低い地方の方角へ反射させ、熱伝達方法として伝導または対流ではなく光速にて伝達する放射により少しでも当地域における気温の上昇、したがって暖房利用のためのエネルギー消費量減少、したがってここにおいても地球温暖化抑制につなげられる。また、地球上の熱エネルギー分布の平準化を図ることができ、したがって異なる緯度の温度差により引起される台風等の威力の軽減を図ることもできる。
　また、上記所望の角度を、上記鏡７を設置せしめる地域において太陽高度が一番高くなる時に、太陽光を地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度にする代わりに、図９に示すように、太陽光を上記鏡７の設置場所よりも温度の低い高緯度の地域の大気を経由する方向に反射せしめる角度としてもよい。例えば、鏡７を設置せしめる地域より高緯度の地域の温度が高くない場合に、上記鏡７を設置せしめる地域の緯度以上の地域においては上記鏡７を、北半球の場合は北極の方角へ、南半球の場合は南極の方角へ傾斜せしめるようにしてもよい。この際、上記鏡７の反射光が地表に当たらず、また設置せしめる全ての鏡のうちのいかなる組み合わせも凹面鏡を形成しないように設定する必要がある。ここで、図９に示すように、北半球又は南半球の冬至の午後０時時点において緯度が高い地域程、太陽光の鏡への入射角度が大きくなり、当時点において反射光が地表に当たらないようにするためには、太陽光の入射光に対する反射光の角度θを（A＋B）＋９０°以下、即ち入射光と反射面の法線との角度を｛（A＋B）＋９０°｝／２以下とし、したがって上記鏡７を北半球又は南半球の地表に対してそれぞれ北極又は南極へ向けて傾斜させる角度を｛９０°－（Ａ＋Ｂ）｝／２以下とすればよい。なお図９においては、北緯４０°、南緯４０°の地点に設置された鏡をそれぞれ北極、南極の方角へ地表面に対して１３°傾斜せしめ、北緯６０°、南緯６０°の地点に設置された鏡を同じく３°傾斜せしめてある。
この場合においては、太陽光を緯度が高く気温が低い地方への方角へ反射させることにより、熱伝達方法として伝導または対流ではなく光速にて伝達する放射により少しでも当地域における気温の上昇、したがって暖房利用のためのエネルギー消費量減少、したがってここにおいても地球温暖化抑制につなげられる。また、地球上の熱エネルギー分布の平準化を図ることができ、したがって異なる緯度の温度差により引起される台風等の威力の軽減を図ることもできる。
また、設置された複数の鏡の傾斜角度が上記決められた角度から外れていると、複数の鏡が凹面鏡のように作用し反射光の束が焦点を形成し火災等の原因となる可能性があるため、上記各鏡の傾斜角度に一定の規則を持たせることが望ましい。
また、季節と時刻により各鏡の傾斜角度を変化せしめることも考えられるが、全ての鏡の傾斜角度を同時に変えることは困難で、却って複数の鏡が凹面鏡のように働き反射光の束が焦点を形成し、火災等の原因となる可能性があり、またコストが高くなるため、傾斜角度を一度設定したら傾斜角度を不変にするのが好ましい。
　また、上記鏡の傾斜角度は、緯度の一定範囲単位、地区単位、又は国単位で同じ傾斜角度になるように設定せしめてもよい。
　また、上記鏡の傾斜角度の方式の複数を同時に採用することはできるが、その場合は全ての鏡のうちのいかなる組み合わせも凹面鏡を形成させないように規則を持たせることが必要となる。
　また、太陽エネルギー反射率を増加させるため、上記方法により鏡を設置することを法律等により定めると効果的であると考えられる。

Claims (10)

  1. 　反射面が地表面に対して水平になるように地表に設置せしめる反射板とよりなることを特徴とする地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  2. 　反射板と、上記反射板の反射面が地表面に対して所望の角度傾斜するように上記反射板を固定せしめる台とよりなることを特徴とする地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  3. 　上記所望の角度が、上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度であることを特徴とする請求項２記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  4. 　上記所望の角度が、０°であることを特徴とする請求項２記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  5. 　上記所望の角度が、太陽光を上記反射板を設置せしめる地域よりも高緯度の地域の大気を経由する方向に反射せしめる角度であることを特徴とする請求項２記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  6. 　上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度は、北回帰線又は南回帰線の緯度以上の地域においては、反射板を設置せしめる地域の緯度をＡ、回帰線の緯度をＢとすれば、（Ａ－Ｂ）／２で表されることを特徴とする請求項３記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  7. 　上記反射板を設置せしめる地域の太陽高度が一番高くなる時に、太陽光をその地域の地表面に対して垂直な方向に反射せしめる角度は、北回帰線又は南回帰線の緯度以下の地域においては、０°であることを特徴とする請求項３記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  8. 　複数の上記反射板が、その複数の反射板の反射面により形成される面が凸面状または平面状になるように配置されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  9. 　上記反射板が平面鏡であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
  10. 　上記反射板が、太陽の窓と呼ばれる波長域である０．２～１．２μｍ、１．６～１．８μｍ、２～２．５μｍ、３．４～４．２μｍ、４．４～５．５μｍ、８～１４μｍの領域の紫外線、可視光線、赤外線の反射率が高い反射板であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の地球温暖化抑制用太陽エネルギー反射板。
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