太阳对地球的影响-高考地理一轮复习知识点总结

太阳对地球的影响——高考地理一轮复习太阳以电磁波的形式向外传递能量，称太阳辐射(solarradiation)，是指太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。太阳辐射所传递的能量，称太阳辐射能。太阳辐射能按波长的分布称太阳辐射光谱。(0.4~0.76μm为可见光区，能量占50%;0.76μm以上为红外区，占43%;紫外区小于0.4μm，占7%)地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一，但却是地球大气运动的主要能量源泉，也是地球光热能的主要来源。到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时，地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量，称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数值不同。世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15～4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱（波长0.4～0.76微米），7%在紫外光谱区（波长<0.4微米），43%在红外光谱区（波长>0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长（约3～120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的太阳辐射这部分称为散射太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多，在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎绝迹，在可见光谱区减少40%，而在红外光谱区增至60%。在地球大气上界，北半球夏至时，日辐射总量最大，从极地到赤道分布比较均匀；冬至时，北半球日辐射总最小，极圈内为零，南北差异最大。南半球情况相反。春分和秋分时，日辐射总量的分布与纬度的余弦成正比。南、北回归线之间的地区，一年内日辐射总量有两次最大，年变化小。纬度愈高，日辐射总量变化愈大。到达地表的全球年辐射总量的分布基本上成带状，只有在低纬度地区受到破坏。在赤道地区，由于多云，年辐射总量并不最高。在南北半球的副热带高压带，特别是在大陆荒漠地区，年辐射总量较大，最大值在非洲东北部。太阳辐射是地球表层能量的主要来源。太阳辐射在大气上界的分布是由地球的天文位置决定的，称此为天文辐射。由天文辐射决定的气候称为天文气候。天文气候反映了全球气候的空间分布和时间变化的基本轮廓。太阳辐射随季节变化呈现有规律的变化，形成了四季。除太阳本身的变化外，天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度角和昼长。地球绕太阳公转的轨道为椭圆形，太阳位于两个焦点中的一个焦点上。因此，日地距离时刻在变化。每年1月2日至5日经过近日点，7月3日至4日经过远日点。地球上接受到的太阳辐射的强弱与日地距离的平方成反比。太阳辐射太阳光线与地平面的夹角称为太阳高度角，它有日变化和年变化。太阳高度角大，则太阳辐射强。白昼长度指从日出到日落之间的时间长度。赤道上四季白昼长度均为12小时，赤道以外昼长四季有变化，23.5°纬度的春、秋分日昼长12小时，夏至和冬至日昼长分别为14小时51分和9小时09分，到纬度66°33′出现极昼和极夜现象。南北半球的冬夏季节时间正好相反。天文辐射的时空变化特点是：①全年以赤道获得的辐射最多，极地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产生差异，在地球表面出现热带、温带和寒带气候；②天文辐射夏大冬小，它导致夏季温高冬季温低。大气对太阳辐射的削弱作用包括大气对太阳辐射的吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大气时，0.29μm以下的紫外线几乎全部被吸收，在可见光区大气吸收很少。在红外区有很强的吸收带。大气中吸收太阳辐射的物质主要有氧、臭氧、水汽和液态水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和尘埃等。云层能强烈吸收和散射太阳辐射，同时还强烈吸收地面反射的太阳辐射。云的平均反射率为0.50～0.55。1.晨昏线的概念由于地球是一个不发光、不透明的球体，所以同一时间里，太阳只能照亮地球的一半。向着太阳的半球是白天（昼半球），背着太阳的半球是黑夜（夜半球）。昼半球和夜半球的分界线（圈）叫晨昏线（圈）。它是由晨线和昏线组成。2.晨昏线的判读在日照图上，晨线和昏线的判断方法，一是根据地球自转方向判断：顺着地球自转方向，由昼半球过渡到夜半球的分界线是昏线，由夜半球过渡到昼半球的分界线是晨线。二是根据昼夜半球判断：位于昼半球西部边缘与夜半球的分界线为晨线，位于昼半球东部边缘与夜半球的分界线为昏线。赤道上地方时为6时的是晨线，18时是昏线。3.晨昏线的特点（1）如果把地球看作一个正球体，同时不考虑大气对太阳光线的散射作用，那么，地球上昼半球与夜半球的面积应相等，时间管理，即晨昏圈是一个过球心的大圆，且平分地球。（2）晨昏线平面与太阳光垂直。晨昏线上的各点太阳高度为0，昼半球上的各点太阳高度大于0，夜半球上的各点太阳高度小于0。（3）晨昏线永远平分赤道。（4）晨昏线只有在春、秋分时才与经线圈重合。（5）晨昏线在夏至冬至时与极圈相切。（6）晨昏线自东向西移动15°/小时，与地球自转方向相反。

4.晨昏线的移动一般地，如果地轴的倾斜方向不变，晨昏线在如图1~3范围内移动。1、2、3分别表示冬至、春秋分、夏至日时晨昏线的位置。即3月21日与9月23日晨昏线与经线圈重合，导致全球昼夜平分：6月22日摆动幅度，导致北半球昼最长，南半球夜最长；12月22日摆动幅度也，导致南半球昼最长，北半球夜最长。太阳是一颗基本稳定的恒星。它的辐射总量（其中大部分是可见光）变化很小。然而，它的外层大气由于受到太阳磁场的支配，处于局部的激烈运动中。太阳活动是太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。从某种意义上说，太阳活动可以通俗地比喻为太阳的“天气变化”，它使得太阳辐射在紫外线和X射线波段，有大幅度的起落。太阳黑子是太阳活动的基本标志。太阳黑子黑子在各种太阳活动现象中，最为醒目也最容易观测到的现象就是太阳黑子。黑子是出现在太阳明亮光盘

上的暗色斑点。中国是世界上首先发现太阳黑子的国家。在《汉书五行志》中记载：“日出黄，有黑气。大如钱，居日中。”记载的是公元前28年5月10日的黑子活动。主要性质：（1）中心温度比周围太阳表面低。黑子其实不黑，只是中心温度较低（约为4500度），在明亮的光球反衬下才呈现黑色。黑子的大小不等，大的直径可达地球直径的几十倍。（2）黑子常成群出现。多数太阳黑子成群结队随太阳自转移过日面，每群黑子中通常有前导和后随黑子之分。早在伽利略时代就己发现观测黑子在日面的的运动，可以找出太阳的自转周期。黑子持续时间从几小时到数月不等。前导黑子和后随黑子的磁极性相反，南、北日球黑子群的极性也恰好相反。（3）黑子是太阳表面的强磁场区域。美国天文学家Hale在1908年，利用Zeemann效应来测量太阳表明的磁场，发现太阳黑子处的磁场约为太阳表面平均磁场的数百倍，所以黑子是太阳的强磁场区域。磁周期约为22年。（4）太阳黑子周期约为11年。如取过去世界各地所观测黑子的平均数目，对年份作图，即可看出太阳黑子的周期性变化。每一黑子周期长者可达13.3年，短的只有7.3年，而平均值是10.8年，所以现在最常被引用的黑子周期为11年。Maunder蝴蝶图（5）太阳黑子的分布–Maunder蝴蝶图（Maunderbutterflydiagram）研究发现，在每个太阳活动周开始时，黑子主要出现在南、北纬度约35°处，而在每个太阳活动周结束时，黑子通常出现在南、北纬度5°处。以年份为横轴，而以黑子出现的纬度为纵轴来画太阳黑子分布图，在同一活动周中黑子的分布形状象一只蝴蝶，称为Maunder蝴蝶图。光斑用白光观测太阳光球时，一旦出现小黑子，就能在其周围看到一些比宁静光球明亮的小片区，称为光斑。光斑是光球上明亮的斑点，常出现在日轮的边缘，说明它存在于光球的上层，可能是光球上更炽热的气团。光斑一般环绕着黑子，与黑子有密切的关系。谱斑谱斑是在色球层中可以经常观察到的比周围明亮的大片明亮区域，处在光斑面上方。温度比周围高，常出现在黑子群和大黑子附近。其面积大小是太阳活动强弱的一个标志。日珥在日全食时，太阳的周围镶着一个红色的环圈，上面跳动着鲜红的火舌，这种火舌状物体就叫做日珥，它像是太阳面的“耳环”一样。按运动情况来看，日珥可分为爆发型、宁静型和活动型这样三大类。宁静日珥，在观测时间内似乎是不动的，而活动日珥，则老在不停地变化着。它们从太阳表面喷出来，沿着弧形路线，又慢慢地落回到太阳表面上。但有的日珥喷得很快、很高，它的物质没有落回日面，而是抛射入宇宙空间了，爆发日珥的高度可以达到几十万千米。1938年爆发的一个最大日珥，顷刻间上升到157万千米的高空。地球的直径不过1.3万千米。日饵是巨大的扭曲磁场拖曳着游离的气体所造成的变化情形可持续数小时到几周或几个月。耀斑耀斑太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中，所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是，日面上（常在黑子群上空）突然出现迅速发展的亮斑闪耀，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速，下降较慢。虽然它只是一个亮点，但一旦出现，简直就是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的能量相当于相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸；而一次较大的耀斑爆发，在一二十分钟内可释放1025焦耳的巨大能量。除了日面局部突然增亮的现象外，耀斑更主要表现在从射电波段直到Ｘ射线的辐射通量的突然增强；耀斑所发射的辐射种类繁多，除可见光外，有紫外线、X射线和伽玛射线，有红外线和射电辐射，还有冲击波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射线。耀斑对地球空间环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸，地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时，发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时，将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时，与大气分子发生剧烈碰撞，破坏电离层，使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信，以及电视台、电台广播，会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用，产生极光，并干扰地球磁场而引起磁暴。太阳风太阳风形成的带电粒子流造成了地球上的极光。太阳风有两种：一种持续不断地辐射出来，速度较小，粒子含量也较少，被称为“持续太阳风”；另一种是在太阳活动时辐射出来，速度较大，粒子含量也较多，这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大，当它抵达地球时，往往引起很大的磁暴与强烈的极光，同时也产生电离层骚扰。太阳风的存在，给我们