太阳的表面温度接近6000K,总辐射功率达到3.7乘以10的26次方瓦特。但是由于地球距离太阳非常遥远(连宇宙中跑得最快的光,从太阳到地球也需要八分钟呢!),在太阳上看来地球不过就是一个点。因此辐射的能量经过耗散、衰减,能够被地球吸收只占太阳辐射能量非常少的一部分。经过人造卫星的测量,地球截面上单位面积接受到的平均太阳辐射功率约为1367瓦特。它乘以地球的截面积就得到了太阳对地球辐射的总功率,约为1.70乘以10的十七次方瓦特。辐射功率乘以辐射时间,假设以24小时计算,那么地球每天接收太阳光辐射的能量足够烧开约10的16次方千克、20摄氏度的水。
以上数据,我给出了以下的计算过程:
当然太阳辐射的能量不是都用来烧水了,首先它主要用来维持地球的温度,使得地球大部分地区适宜动植物的生存。其次,它辐射的能量被植物以光合作用吸收成为自身化学能的一部分——地球上的煤炭的能量就是这么来的。第三,动物也从太阳辐射中吸收能量,比如人类吸收太阳光中的紫外线,能够促进对钙的吸收,从而长得高大魁梧, 不过这一部分实在是可以忽略的。除此之外,还有一大部分的太阳光是被地球反射出去。考虑到地球外有一层厚厚的大气层,地表部分又主要以海洋为主,因此地球的光辐射反射率是很高的。根据估算,整个地球的反射率在38%左右。因此,从遥远太阳射到地球的光,有三分之一多是被反射到太空中的。另外一部分太阳能则是在晚上的时候通过热辐射的形式放出去,从而引起夜间气温的降低。
每天地球吸收的太阳能与释放的太阳能是保持平衡的,这样我们的地球才能适合于人类居住。
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