13 岁少年基于斐波那契数列设计出超高效太阳能阵列

很多人走进森林是为了寻找灵感。13岁的Aidan Dwyer也走进森林,并获得了可能是太阳能电池板设计领域重大突破的“尤里卡时刻”。

在一个阴沉的冬季徒步旅行中,前往卡茨基尔山脉,这位来自纽约的七年级学生注意到树枝之间存在一种模式,并认为(正如博物学家Charles Bonnet在1754年所做的那样)这种模式代表了斐波那契数列。Aidan想知道为什么,并认为这与光合作用有关。

在这个相当创新的实验中,这位勇敢的年轻科学家着手复制一棵橡树,将其捕捉阳光的能力与传统的屋顶太阳能电池板阵列进行比较。您猜怎么着?

他首先用他自己设计的圆柱形双角度测量仪确定了橡树叶子和树枝螺旋图案的比例。然后,他使用计算机程序复制了这个图案,并用PVC管建造了一个橡树形状的太阳能阵列。接下来,他建造了一个像典型的家用屋顶阵列一样倾斜45度的平板阵列,并为每个模型连接了数据记录器来监测电压。

您可以在这里阅读Aidan获奖的文章,其中详细介绍了他的实验设计和结果。但简而言之,他的树形设计产生的电量要多得多——尤其是在冬至时,当太阳在天空中处于最低点时。那时,树形设计的发电量增加了50%,而没有对其倾斜角度进行任何调整。

PVC Oak Tree
年轻博物学家奖

他确定树的斐波那契模式使得一些太阳能电池板即使在其他电池板处于阴影中的情况下也能收集阳光,并防止树枝遮挡其他树枝。

现在,Aidan正在研究其他树种,并改进他的PVC模型,以确定如何利用它来制造更高效的太阳能阵列。他还申请了专利。Aidan的设计为他赢得了美国自然历史博物馆2011年颁发的年轻博物学家奖。更不用说那些曾试图让孩子欣赏大自然的人的钦佩了。

[美国自然历史博物馆 via Slashdot]

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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