太阳每天源源不断地向地球【qiú】辐【fú】射能【néng】量,地球上生【shēng】命【mìng】能够维【wéi】持的本质,也是【shì】依靠着太阳辐射的能【néng】量,但是其实地球接收【shōu】的太阳的【de】能量,本身只占了太阳向【xiàng】外辐射【shè】的能【néng】量的非常小的一部【bù】分【fèn】,为太阳向宇【yǔ】宙空间【jiān】放射的总辐【fú】射能量的【de】二十二亿分之一,但是就是这一小【xiǎo】部分也足够地球【qiú】上万物【wù】生长了。

世界气象组织1981年【nián】公布的【de】太【tài】阳常【cháng】数值是1368瓦【wǎ】/平方米,太【tài】阳辐射通过【guò】大气,一部分到【dào】达地面,称为直接太【tài】阳【yáng】辐射;另一部分【fèn】为大气的分子【zǐ】、大【dà】气中的【de】微【wēi】尘、水汽等吸【xī】收、散射【shè】和反射。被散射的太阳【yáng】辐射一部分返【fǎn】回【huí】宇宙空间【jiān】,另一部分到达地面,到达地面的【de】这部分称为散射【shè】太阳辐【fú】射。到达地面的散射【shè】太阳辐【fú】射和直【zhí】接太【tài】阳辐射【shè】之和称为总辐射。太阳辐射【shè】通过大气后,其强度和光谱能量分布都发生变化。

到达地【dì】面的【de】太阳辐射能量比大气上界小【xiǎo】得多,经过大气吸收以及【jí】反射等【děng】,地表能过【guò】接收【shōu】的面积大约为【wéi】1000瓦每【měi】平方米,地球接收的总【zǒng】量,大【dà】约【yuē】为110亿亿度电。而我们【men】假设【shè】能把地【dì】球表面所有的地方都能铺满太阳能电池板。那么1年的发电量【liàng】大【dà】约也有10亿亿度【dù】。而【ér】2016年全球总发电量为25万亿度【dù】。是【shì】地球接受太阳能的4万分之一。

地球的温度为什么能保持平衡

地球的温度【dù】变化依赖着大气层、洋流、合适的自转速度【dù】等其【qí】他行星不一定具【jù】有的特【tè】性,保【bǎo】持在【zài】一个相对稳定的区间,但是春夏秋冬,东南西北,温度的差【chà】距还是【shì】很【hěn】明【míng】显的——因为【wéi】地球围绕太阳【yáng】公转的轨【guǐ】道平面与地【dì】轴本【běn】身的角度【dù】,南北半球【qiú】不同时间接受的太阳辐射是不【bú】同【tóng】的,因此【cǐ】北【běi】方冬天气温会降到零下三十摄氏度【dù】,夏天则可以高到零【líng】上三十摄氏度,中间【jiān】六十【shí】度的【de】差距,考虑【lǜ】地球巨大的体量,接【jiē】受和【hé】散【sàn】失的【de】能【néng】量非【fēi】常【cháng】巨大【dà】;同时一个地区【qū】昼夜【yè】之间也会有比较明显的【de】温度差异,这就是因为黑夜没有被太阳照射到的部分地球会向宇宙辐射能【néng】量【liàng】,从而温【wēn】度降低。所以,地球【qiú】的温度是一直在变【biàn】化的,这种变化正是因为地【dì】球【qiú】接【jiē】收和释放的能量【liàng】的波【bō】动【dòng】,并不违反能量守恒【héng】定律。

地球在【zài】四十【shí】多亿年来一直沐浴着太阳的光辉【huī】,太阳每时【shí】每刻都慷慨向地球辐射【shè】能量【liàng】。按一般性的【de】理解,地球应该是越来越暖和的【de】,甚至应该是炎热的。然而实际上地球并没有【yǒu】变得更【gèng】暖,在地【dì】球漫长的【de】岁月中还遭遇到【dào】了四【sì】次冰【bīng】河【hé】时期,地【dì】球【qiú】是沿着:寒冷——温暖【nuǎn】——寒冷——再温暖——再【zài】寒冷……周而复始,循环往复【fù】的,从来没有变得炎【yán】热【rè】!

那太阳辐【fú】射【shè】到地球的能【néng】量到哪里【lǐ】去了?所有的有温度的物体都能产【chǎn】生【shēng】辐射,高温物【wù】体辐射【shè】可见光和【hé】紫外线(短波),低温物【wù】体辐【fú】射红外线(长波)。太阳表面温度高向【xiàng】地球辐射紫外线和可见光,地球表面温度低向【xiàng】宇宙辐【fú】射【shè】红外线!地球维持气候变化,自转【zhuǎn】和【hé】绕太【tài】阳公转【zhuǎn】需要【yào】消耗【hào】能量,还有【yǒu】极【jí】少数【shù】的【de】能量,转化为煤【méi】、石油和天然气储能起来,在漫长的几十亿年中,基本上达到【dào】一种【zhǒng】动态平衡,所以在一个较长的时间内地【dì】球【qiú】表面【miàn】温度几乎恒定!

消耗化石能源导致全球气候变暖

化石能源是指【zhǐ】由生物体【tǐ】经过亿【yì】万年形成的【de】煤、石油、天然【rán】气【qì】等,是不可再生的能【néng】源,它们都是【shì】数亿【yì】年前植物和动【dòng】物残【cán】骸演化而成,所有化石燃料是由碳氢化【huà】合物【wù】组【zǔ】成,目前【qián】化石燃料占工业世界能【néng】源的八成来源。尽【jìn】管【guǎn】化石能源和【hé】太阳能相比,少得【dé】可怜【lián】微不足道,但是,化石能源经过【guò】数十【shí】亿【yì】年【nián】的储备【bèi】,被人类用几百【bǎi】年的时间消耗,所【suǒ】产生的热量和二氧化碳数量也是很惊人【rén】的,有可能破坏【huài】既有的气【qì】候【hòu】平衡。

人们焚烧化石燃料,如石油,煤炭等会产【chǎn】生大【dà】量的温室【shì】气【qì】体,这些温室气【qì】体对来自太阳【yáng】辐射【shè】的可见光具【jù】有高度透过性,而对地球发射出【chū】来的长波辐【fú】射具【jù】有高【gāo】度吸收性【xìng】,能强【qiáng】烈【liè】吸收地面辐射【shè】中的红【hóng】外【wài】线,导【dǎo】致地球温度【dù】上【shàng】升,即温室效应。全球【qiú】变暖【nuǎn】会使全球降【jiàng】水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上【shàng】升等【děng】,不仅危害自然生态系统的平【píng】衡,还威胁人类的【de】生存。陆地温室气体排放造成大陆气温升高,与海【hǎi】洋【yáng】温【wēn】差变小,近而造成了【le】空气流动【dòng】减慢,雾霾无法短时间【jiān】被吹散,造成很多城市雾霾天【tiān】气增多,影【yǐng】响人类【lèi】健康。今日,我们的地球比【bǐ】过去两千【qiān】年都要热,如果情【qíng】况【kuàng】持续恶化,于本世纪【jì】末【mò】,地【dì】球气温将攀升至【zhì】二百万年来的高位。

太阳能发电不会破坏地球气温平衡

太阳能发电是利【lì】用电池【chí】组件或者【zhě】热能【néng】机将太阳能直接转变为电能的装置,它不【bú】会消耗化石【shí】燃【rán】料,在【zài】地球【qiú】气温平衡系统中,它不会多产生能量;太阳【yáng】能电【diàn】站建在屋顶和【hé】地面【miàn】,也没有温室气【qì】体排放,不【bú】会影响地【dì】球对外辐【fú】射;太【tài】阳能电站一般【bān】建在无法种植的【de】土地上,因此不【bú】会对地球上其【qí】它绿色【sè】植物(包括藻【zǎo】类)吸收光能产生影响。