太阳—大气—海洋
太阳是个巨大灼热的气体球,长期不停地进行着热核反应,不断地将自身的质量
转为能量,并将这些能量以电磁波传递的方式向外辐射,尽管8分钟后到达地球的仅
为其总量的二十亿分之一,但每日地球所接收的能量却高达80万亿千瓦。然而,其他
星球也同样接受太阳能,有的比地球的还多,但为什么只有地球上才有奇迹呢?这要
归功于地球上的大气和海洋,如果没有大气和海洋地球早就被熔化为岩浆了。
当太阳向地球辐射时,其中的20%被地球外部的大气吸收,30%则被反射回太空,
到达地面的仅占50%。
大气对太阳辐射的吸收并非来者不拒,而是具有明显的选择性。在太阳光谱中的
红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这些可见光区,太阳辐射能量最大,但大气对它们的吸
收却很少;太阳辐射的光谱两端的光能量较少,但却被大气大量吸收,紫外线辐射几
乎全部被吸收,对红外区大气也有很多吸收带。各种气体成分对太阳辐射的吸收也有
强有弱,多寡不一。
平流层以下主要是水汽对红外辐射的吸收,平流层以上主要是氧气和臭氧对紫外
辐射的吸收,这对地球气候的变化和生物的生存有着极其重大的意义。
大气向太空的光散射,就是大气对太阳辐射的反射;天空中任何角度射向地面观
测者的散射,就是蓝色天空的辐射。散射作用使得天空明亮清澈。
海洋占地球表面积的71%,拥有13.4亿立方千米的水体。海水的热容量是陆地的
2倍、大气的3000倍,太阳光进入海洋,约有85%的辐射能量被吸收。陆地对太阳辐射
的吸收仅限于地表,而在海洋中可达几十米深,通过对流交换还可使热量逐层下传。
海洋表层3米厚水层的热容量,即等于整个大气圈的全部热储量。
海洋吸收的太阳短波辐射,除部分又以长波辐射形式返回大气层中,被云、水汽
及其他气体所吸收以外,大部分用于海水蒸发及驱动海水运动。海洋蒸发量约为地球
表面总蒸发量的84%,海洋是大气中水汽的主源地。热带海洋加热后蒸发向上的空气
,和大气层中直接受热的空气一起上升,在高空向中高纬度地区运动,通过三级经圈
环流将热量传递到高纬度地区;海洋中的暖流将海洋吸收热量的1/3送往高纬海区,
寒流又将高纬度海洋的冷水带到低纬海区,并在沿途吸收着辐射到海洋中的能量。
就这样:太阳通过辐射形式把能量源源不断地输送给地球,成为地球大气和海洋
运动的源泉;海洋是巨大的储热器,它用吸收的太阳能为动力,驱动海水运动,直接
或间接地把热量传输给大气;大气主要利用海洋蒸发的水汽,在地球上空成云降雨、
响雷闪电。正是太阳、大气、海洋这一硕大无比的热机运转体系,把地球调理成冷暖
适中、干湿有度的气候环境,上百万年乃至数十亿年地抚育着人类和一切生物的繁衍
和生息。
来源:专业气象台
2005-02-01
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