物质是无限的，大自然的能量也是无穷尽的，然而在人类居住的地球上，能源又是有限的。尽管在魔幻世界里可以看到力大无穷的奥特曼、变化无穷的孙悟空、呼风唤雨的龙王爷，它们随心所欲地把天地之能量据为己用，变得神通广大，但是在现实世界里，可供使用的能源是有限的，人们必须谨慎地获取和利用地球上有限的能源，否则会导致能源短缺而无法生存。
当前，“能源”与“环境”已经成为人类今后50年面临的十个严峻问题中的两个问题。有人做过估算，按照已经查明的化石能源储量和人类目前利用的速度，全球石油还可以用45年左右，煤还可以用216年左右，天然气可以用61年左右，铀可以用71年左右，在中国，这些资源的可利用年数还要更少一些。在那以后人类用什么能源？这是非常严峻的问题。
地球上有限的能源和长期可用的太阳能
地球环境也在恶化之中，气候变化在威胁着人类。北冰洋冰层正在变薄和融化。北极熊过去靠打个冰洞就能抓鱼捕食，但冰层融化，不能打洞，于是就发生了大熊吃小熊的惨剧。格陵兰岛上覆盖的冰也正在融化，有人算过，这些冰如果都融化的话，海平面将大约上升7米，现在陆地的许多地方将被淹没。地球上多处冰川也在逐渐融化，人类的淡水来源也将受到威胁。地球家园的能源和环境问题日益突出。
北极熊的家园遭到破坏
北极格陵兰岛冰盖在缩小
然而人类仍在持续发展，阳光依旧灿烂，培育万物生长。人们只要了解了大自然，掌握了自然规律，就可以走出一条可持续发展之路；只要掌握各种能源的规律，了解了人类利用能源的历史和今天的状况，就能设法应对明天的能源问题。
地球上能源的种类繁多，例如煤炭、石油、油页岩、天然气、可燃冰、水力发电、核能、海洋能、太阳能、生物质能、地热能和风能等，不过，它们主要来自核能和太阳。
核能来源于原子核的裂变或者聚变，在裂变或者聚变时如果发生质量亏损，亏损的质量就以能量的形式释放出来，其量可以达到亏损的质量乘以光速的平方。但是可供裂变的材料有限，而聚变又难以控制。来源于太阳的能量包括生物质能、水能、风能和太阳能等。远古时代地球上积累的生物能以化石能如煤、石油、天然气等形式存在，并供人类利用了数百年之久，但是如果不加控制，总有一天要耗尽，而且这一天已经为时不远。然而在地球的生存期内，太阳能、风能、水能和生物质能可以长期供给人类即时使用，可以满足地球人类可持续发展的能源需求。
煤炭等传统能源的使用，大大增加了大气中二氧化碳（CO2）的含量，是全球变暖的主要原因
能源问题和环境问题是紧密联系的。传统能源以化石能源为基础，它的使用会产生二氧化碳气体。二氧化碳气体笼罩地球，使地球上热量不易辐射出去，改变地球辐射的“收支平衡”。专家分析，这是造成全球气候变化的一个原因。此外，传统能源的使用，如果没有有效的措施，会直接对环境造成影响。据测算，大气中70%的二氧化碳和烟尘来自燃煤，煤炭开发利用过程中产生的大量的腐蚀性水、煤泥、灰渣和尘垢等，已构成对工农业生产和生态环境的危害。另外，目前全球有20亿人仍无法享受正常的能源供应，发展中国家的农村主要依靠直接燃烧秸秆、柴草等提供生活用能，这不仅造成严重的环境污染，危害人体健康，还威胁生态环境。
地球上环境问题越来越严峻，环境恶化现象屡见不鲜。由于煤烟尘污染、汽车尾气和工业废气污染造成的城市烟雾，地球上时而发生的酸雨，全球变暖，臭氧层被破坏，城市热岛效应，矿山公害，废气污染，废水污染，废渣污染，水土流失，矿震，油轮泄漏对海洋的污染，核事故与核废料污染，废电池污染，电磁辐射，河流自然生态变化，生物多样性下降，水资源缺失，垃圾处理，还有噪声、污水治理等一系列问题，都摆在人类面前有待解决。
人类的出路在哪里？
用阳光驱动世界！太阳是地球生命之源，也是能源之源，可以源源不断地再生。发展可再生能源既能够逐步满足人类的能源需求，而且基本上不产生环境污染问题，因而发展可再生能源也是保护环境的迫切需要。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。太阳能作为可再生能源的一种，是指太阳能的直接转化和利用。太阳表面温度达5770开，核心温度达1.5×107开，辐射总功率为9.5×1022千瓦。上海地区海平面晴天正午太阳直射时的辐射功率密度约为1千瓦/米2，每年单位面积辐射总量约为4.73×106千焦/米2。计算表明，在上海地区，大约50平方千米的面积上一年接收到的太阳能与上海电网一年的发电量大约相当，可见太阳能是一种取之不尽、用之不竭、开发潜力极大的清洁能源。有人计算过，在中国只需要将13万平方千米土地的太阳能转化，就可以满足全国一年的能源需求。而中国荒漠总面积很大，达157万平方千米（其中沙漠68万平方千米，戈壁57万平方千米，沙漠化土地32万平方千米），具有巨大的太阳能资源。
能源的分类
人类只有一个地球。用阳光来驱动世界，解决能源和环境问题，是实现人类可持续发展的关键。这就是为什么今天我们要更加密切关注能源和环境问题的原因。（褚君浩）
【微问题】面对能源短缺、环境污染，我们能做什么？
【关键词】能源 环境 太阳能