太陽對地球的影響-高考地理一輪復(fù)習知識點總結(jié)

太陽對地球的影響——高考地理一輪復(fù)習太陽以電磁波的形式向外傳遞能量，稱太陽輻射(solarradiation)，是指太陽向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。太陽輻射所傳遞的能量，稱太陽輻射能。太陽輻射能按波長的分布稱太陽輻射光譜。(0.4~0.76μm為可見光區(qū)，能量占50%;0.76μm以上為紅外區(qū)，占43%;紫外區(qū)小于0.4μm，占7%)地球所接受到的太陽輻射能量僅為太陽向宇宙空間放射的總輻射能量的二十二億分之一，但卻是地球大氣運動的主要能量源泉，也是地球光熱能的主要來源。到達地球大氣上界的太陽輻射能量稱為天文太陽輻射量。在地球位于日地平均距離處時，地球大氣上界垂直于太陽光線的單位面積在單位時間內(nèi)所受到的太陽輻射的全譜總能量，稱為太陽常數(shù)。太陽常數(shù)的常用單位為瓦/米2。因觀測方法和技術(shù)不同，得到的太陽常數(shù)值不同。世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽常數(shù)值是1368瓦/米2。地球大氣上界的太陽輻射光譜的99%以上在波長0.15～4.0微米之間。大約50%的太陽輻射能量在可見光譜（波長0.4～0.76微米），7%在紫外光譜區(qū)（波長<0.4微米），43%在紅外光譜區(qū)（波長>0.76微米），最大能量在波長0.475微米處。由于太陽輻射波長較地面和大氣輻射波長（約3～120微米）小得多，所以通常又稱太陽輻射為短波輻射，稱地面和大氣輻射為長波輻射。太陽活動和日地距離的變化等會引起地球大氣上界太陽輻射能量的變化。太陽輻射通過大氣，一部分到達地面，稱為直接太陽輻射；另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達地面，到達地面的太陽輻射這部分稱為散射太陽輻射。到達地面的散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。太陽輻射通過大氣后，其強度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達地面的太陽輻射能量比大氣上界小得多，在太陽光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡，在可見光譜區(qū)減少40%，而在紅外光譜區(qū)增至60%。在地球大氣上界，北半球夏至時，日輻射總量最大，從極地到赤道分布比較均勻；冬至時，北半球日輻射總最小，極圈內(nèi)為零，南北差異最大。南半球情況相反。春分和秋分時，日輻射總量的分布與緯度的余弦成正比。南、北回歸線之間的地區(qū)，一年內(nèi)日輻射總量有兩次最大，年變化小。緯度愈高，日輻射總量變化愈大。到達地表的全球年輻射總量的分布基本上成帶狀，只有在低緯度地區(qū)受到破壞。在赤道地區(qū)，由于多云，年輻射總量并不最高。在南北半球的副熱帶高壓帶，特別是在大陸荒漠地區(qū)，年輻射總量較大，最大值在非洲東北部。太陽輻射是地球表層能量的主要來源。太陽輻射在大氣上界的分布是由地球的天文位置決定的，稱此為天文輻射。由天文輻射決定的氣候稱為天文氣候。天文氣候反映了全球氣候的空間分布和時間變化的基本輪廓。太陽輻射隨季節(jié)變化呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，形成了四季。除太陽本身的變化外，天文輻射能量主要決定于日地距離、太陽高度角和晝長。地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓形，太陽位于兩個焦點中的一個焦點上。因此，日地距離時刻在變化。每年1月2日至5日經(jīng)過近日點，7月3日至4日經(jīng)過遠日點。地球上接受到的太陽輻射的強弱與日地距離的平方成反比。太陽輻射太陽光線與地平面的夾角稱為太陽高度角，它有日變化和年變化。太陽高度角大，則太陽輻射強。白晝長度指從日出到日落之間的時間長度。赤道上四季白晝長度均為12小時，赤道以外晝長四季有變化，23.5°緯度的春、秋分日晝長12小時，夏至和冬至日晝長分別為14小時51分和9小時09分，到緯度66°33′出現(xiàn)極晝和極夜現(xiàn)象。南北半球的冬夏季節(jié)時間正好相反。天文輻射的時空變化特點是：①全年以赤道獲得的輻射最多，極地最少。這種熱量不均勻分布，必然導(dǎo)致地表各緯度的氣溫產(chǎn)生差異，在地球表面出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候；②天文輻射夏大冬小，它導(dǎo)致夏季溫高冬季溫低。大氣對太陽輻射的削弱作用包括大氣對太陽輻射的吸收、散射和反射。太陽輻射經(jīng)過整層大氣時，0.29μm以下的紫外線幾乎全部被吸收，在可見光區(qū)大氣吸收很少。在紅外區(qū)有很強的吸收帶。大氣中吸收太陽輻射的物質(zhì)主要有氧、臭氧、水汽和液態(tài)水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和塵埃等。云層能強烈吸收和散射太陽輻射，同時還強烈吸收地面反射的太陽輻射。云的平均反射率為0.50～0.55。1.晨昏線的概念由于地球是一個不發(fā)光、不透明的球體，所以同一時間里，太陽只能照亮地球的一半。向著太陽的半球是白天（晝半球），背著太陽的半球是黑夜（夜半球）。晝半球和夜半球的分界線（圈）叫晨昏線（圈）。它是由晨線和昏線組成。2.晨昏線的判讀在日照圖上，晨線和昏線的判斷方法，一是根據(jù)地球自轉(zhuǎn)方向判斷：順著地球自轉(zhuǎn)方向，由晝半球過渡到夜半球的分界線是昏線，由夜半球過渡到晝半球的分界線是晨線。二是根據(jù)晝夜半球判斷：位于晝半球西部邊緣與夜半球的分界線為晨線，位于晝半球東部邊緣與夜半球的分界線為昏線。赤道上地方時為6時的是晨線，18時是昏線。3.晨昏線的特點（1）如果把地球看作一個正球體，同時不考慮大氣對太陽光線的散射作用，那么，地球上晝半球與夜半球的面積應(yīng)相等，時間管理，即晨昏圈是一個過球心的大圓，且平分地球。（2）晨昏線平面與太陽光垂直。晨昏線上的各點太陽高度為0，晝半球上的各點太陽高度大于0，夜半球上的各點太陽高度小于0。（3）晨昏線永遠平分赤道。（4）晨昏線只有在春、秋分時才與經(jīng)線圈重合。（5）晨昏線在夏至冬至時與極圈相切。（6）晨昏線自東向西移動15°/小時，與地球自轉(zhuǎn)方向相反。

4.晨昏線的移動一般地，如果地軸的傾斜方向不變，晨昏線在如圖1~3范圍內(nèi)移動。1、2、3分別表示冬至、春秋分、夏至日時晨昏線的位置。即3月21日與9月23日晨昏線與經(jīng)線圈重合，導(dǎo)致全球晝夜平分：6月22日擺動幅度，導(dǎo)致北半球晝最長，南半球夜最長；12月22日擺動幅度也，導(dǎo)致南半球晝最長，北半球夜最長。太陽是一顆基本穩(wěn)定的恒星。它的輻射總量（其中大部分是可見光）變化很小。然而，它的外層大氣由于受到太陽磁場的支配，處于局部的激烈運動中。太陽活動是太陽大氣中局部區(qū)域各種不同活動現(xiàn)象的總稱。從某種意義上說，太陽活動可以通俗地比喻為太陽的“天氣變化”，它使得太陽輻射在紫外線和X射線波段，有大幅度的起落。太陽黑子是太陽活動的基本標志。太陽黑子黑子在各種太陽活動現(xiàn)象中，最為醒目也最容易觀測到的現(xiàn)象就是太陽黑子。黑子是出現(xiàn)在太陽明亮光盤

上的暗色斑點。中國是世界上首先發(fā)現(xiàn)太陽黑子的國家。在《漢書五行志》中記載：“日出黃，有黑氣。大如錢，居日中。”記載的是公元前28年5月10日的黑子活動。主要性質(zhì)：（1）中心溫度比周圍太陽表面低。黑子其實不黑，只是中心溫度較低（約為4500度），在明亮的光球反襯下才呈現(xiàn)黑色。黑子的大小不等，大的直徑可達地球直徑的幾十倍。（2）黑子常成群出現(xiàn)。多數(shù)太陽黑子成群結(jié)隊隨太陽自轉(zhuǎn)移過日面，每群黑子中通常有前導(dǎo)和后隨黑子之分。早在伽利略時代就己發(fā)現(xiàn)觀測黑子在日面的的運動，可以找出太陽的自轉(zhuǎn)周期。黑子持續(xù)時間從幾小時到數(shù)月不等。前導(dǎo)黑子和后隨黑子的磁極性相反，南、北日球黑子群的極性也恰好相反。（3）黑子是太陽表面的強磁場區(qū)域。美國天文學家Hale在1908年，利用Zeemann效應(yīng)來測量太陽表明的磁場，發(fā)現(xiàn)太陽黑子處的磁場約為太陽表面平均磁場的數(shù)百倍，所以黑子是太陽的強磁場區(qū)域。磁周期約為22年。（4）太陽黑子周期約為11年。如取過去世界各地所觀測黑子的平均數(shù)目，對年份作圖，即可看出太陽黑子的周期性變化。每一黑子周期長者可達13.3年，短的只有7.3年，而平均值是10.8年，所以現(xiàn)在最常被引用的黑子周期為11年。Maunder蝴蝶圖（5）太陽黑子的分布–Maunder蝴蝶圖（Maunderbutterflydiagram）研究發(fā)現(xiàn)，在每個太陽活動周開始時，黑子主要出現(xiàn)在南、北緯度約35°處，而在每個太陽活動周結(jié)束時，黑子通常出現(xiàn)在南、北緯度5°處。以年份為橫軸，而以黑子出現(xiàn)的緯度為縱軸來畫太陽黑子分布圖，在同一活動周中黑子的分布形狀象一只蝴蝶，稱為Maunder蝴蝶圖。光斑用白光觀測太陽光球時，一旦出現(xiàn)小黑子，就能在其周圍看到一些比寧靜光球明亮的小片區(qū)，稱為光斑。光斑是光球上明亮的斑點，常出現(xiàn)在日輪的邊緣，說明它存在于光球的上層，可能是光球上更熾熱的氣團。光斑一般環(huán)繞著黑子，與黑子有密切的關(guān)系。譜斑譜斑是在色球?qū)又锌梢越?jīng)常觀察到的比周圍明亮的大片明亮區(qū)域，處在光斑面上方。溫度比周圍高，常出現(xiàn)在黑子群和大黑子附近。其面積大小是太陽活動強弱的一個標志。日珥在日全食時，太陽的周圍鑲著一個紅色的環(huán)圈，上面跳動著鮮紅的火舌，這種火舌狀物體就叫做日珥，它像是太陽面的“耳環(huán)”一樣。按運動情況來看，日珥可分為爆發(fā)型、寧靜型和活動型這樣三大類。寧靜日珥，在觀測時間內(nèi)似乎是不動的，而活動日珥，則老在不停地變化著。它們從太陽表面噴出來，沿著弧形路線，又慢慢地落回到太陽表面上。但有的日珥噴得很快、很高，它的物質(zhì)沒有落回日面，而是拋射入宇宙空間了，爆發(fā)日珥的高度可以達到幾十萬千米。1938年爆發(fā)的一個最大日珥，頃刻間上升到157萬千米的高空。地球的直徑不過1.3萬千米。日餌是巨大的扭曲磁場拖曳著游離的氣體所造成的變化情形可持續(xù)數(shù)小時到幾周或幾個月。耀斑耀斑太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。一般認為發(fā)生在色球?qū)又?，所以也叫“色球爆發(fā)”。其主要觀測特征是，日面上（常在黑子群上空）突然出現(xiàn)迅速發(fā)展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢。雖然它只是一個亮點，但一旦出現(xiàn)，簡直就是一次驚天動地的大爆發(fā)。這一增亮釋放的能量相當于相當于上百億枚百噸級氫彈的爆炸；而一次較大的耀斑爆發(fā)，在一二十分鐘內(nèi)可釋放1025焦耳的巨大能量。除了日面局部突然增亮的現(xiàn)象外，耀斑更主要表現(xiàn)在從射電波段直到Ｘ射線的輻射通量的突然增強；耀斑所發(fā)射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有沖擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。耀斑對地球空間環(huán)境造成很大影響。太陽色球?qū)又幸宦暠?，地球大氣層即刻出現(xiàn)繚繞余音。耀斑爆發(fā)時，發(fā)出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內(nèi)的宇航員和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發(fā)生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視臺、電臺廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發(fā)射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產(chǎn)生極光，并干擾地球磁場而引起磁暴。太陽風太陽風形成的帶電粒子流造成了地球上的極光。太陽風有兩種：一種持續(xù)不斷地輻射出來，速度較小，粒子含量也較少，被稱為“持續(xù)太陽風”；另一種是在太陽活動時輻射出來，速度較大，粒子含量也較多，這種太陽風被稱為“擾動太陽風”。擾動太陽風對地球的影響很大，當它抵達地球時，往往引起很大的磁暴與強烈的極光，同時也產(chǎn)生電離層騷擾。太陽風的存在，給我們