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1、第二节 太阳对地球的影响我国西藏阿里地区的冈底斯藏医学院,海拔高,自然环境恶劣,地理位置偏远,过去学校的电力供应一直比较紧张,每天最多只能供电三小时,学生们早晚读书受到很大影响。2015年,学校建成太阳能光伏电站(图1.11西藏冈底斯藏医学院的太阳能光伏电站),实现了24小时不间断供电。除了利用太阳能发电,你知道太阳对我们的生存环境,以及生产、生活还有哪些影响吗?太阳辐射对地球的影响太阳是一颗巨大、炽热的气体星球,其主要成分是氢和氦,表面温度约为6000K。太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量,这种现象称为太阳辐射。太阳的能量来自太阳内部的核聚变,以目前聚变的速率来看,太阳正处于稳定
2、的壮年期。太阳辐射的能量是巨大的,它是地球及整个太阳系光和热的主要源泉,尽管只有二十二亿分之一到达地球,但是对于地球和人类的影响却是不可估量的。【注】K为热力学温度单位,热力学温度与摄氏温度的换算公式为：T=T0+t,其中T0=273.15K,t为摄氏温度,单位为。核聚变是指质量小的原子,在一定条件下原子核相聚合,生成新的、质量更重的原子核,并释放出巨大的能量。太阳辐射为地球提供光和热,维持着地表温度,是地球上水、大气运动和生命活动的主要动力。地球不同纬度地带接受的太阳辐射能不同(图1.12北半球大气上界太阳辐射的分布),使得许多自然地理现象呈现纬度地带的差异(图1.13热带雨林和亚寒带针叶林
3、生物量的差异)。 思考：生物量与大气上界太阳辐射的分布有什么样的关系?【注】生物量是单位面积内生物体的总质量(干重),单位为kg/m2。太阳辐射为我们生活、生产提供能量。太阳辐射除了直接被吸收、转化成热能外(图1.14家庭太阳能供热系统),还可以被捕获并存储,转换成热能、电能等(图1.15柴达木盆地中的太阳能光伏电站)。人们大量使用的煤、石油等矿物燃料是地质历史时期生物固定并积累的太阳能。（文字识别）屋顶安装的太阳能系统,将吸收的太阳能转换为热能,使得管道中的水被加热。热水流到存储池后,通过水泵和管道被输送到不同的房间,供生活使用或为房间供暖。（文字识别）太阳能光伏电站利用太阳能电池板方阵将太
4、阳能直接转换为电能。世界上很多国家都建设了大规模的太阳能光伏电站。图为我国柴达木盆地中的太阳能电池板方阵,装机容量达2000多兆瓦。太阳活动对地球的影响太阳的大气层,是人类能观测到的太阳的部分,从里到外分为光球、色球和日冕三个圈层(图1.16太阳大气层的结构)。（文字识别）光球是太阳大气的最底层。它发出的可见光最强,是用肉眼可以观测到的太阳表面。色球位于光球之外。由于色球发出的可见光总量不及光球的千分之一,因此人们平常看不到它,只有在日全食时或者用特殊的望远镜才能看到。日冕是太阳大气的最外层,可以延伸到几个太阳半径,甚至更远。它的亮度仅为光球的百万分之一,只有在日全食时或用特制的日冕仪才能用肉
5、眼看见。同70万千米的太阳半径相比,光球和色球都非常薄,但日冕一直向星际空间延伸。太阳大气不断释放高速带电粒子流,这种带电粒子流被称为太阳风(图1.17吹向地球的太阳风)。正常情况下,地球的磁场能够阻挡太阳风,使地球免受太阳风的危害。太阳大气的变化称为太阳活动。太阳活动现象较多,主要有太阳黑子、太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射等(图1.18太阳活动现象举例),它们之间常有密切的联系。太阳黑子的多少和大小,可以作为太阳活动强弱的标志。太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射等是剧烈的太阳活动现象。（文字识别）太阳黑子是出现在光球层上的黑斑点。太阳黑子区域温度比周围低,因此颜色看上去深一些。人们发现太阳黑子数量具
6、有周期性变化,有的年份多,有的年份少。太阳耀斑是色球表面忽然出现的大而亮的斑块。一个大的太阳耀斑在短期可以发出相当于10亿颗氢弹爆炸所产生的能量。长期的观测发现,大多数太阳耀斑和太阳黑子活动相关。日珥是在色球层上发生的一种剧烈太阳活动现象,喷射的气体呈弧状,像太阳的耳朵一样,由此得名。日全食时,可用肉眼观测火红的日珥。日珥爆发时会喷射大量带电粒子。日冕物质抛射表现为日冕结构在几分钟至几小时内发生明显变化,向外抛射大量带电粒子。它使大范围日冕受到扰动,破坏了太阳风的流动,是规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象。太阳活动对地球有显著的影响。当太阳活动增强时,太阳风变得强劲,会扰动地球的磁场和大气层,
7、产生磁暴、极光等现象。当这种扰动足够强烈时,还会对卫星导航、空间通信、电网、航空航天等人类活动产生灾害性的影响(图1.19太阳活动强烈时对地球的影响)。人类注意到太阳黑子变化的历史久远,我国古代史书中就有关于太阳黑子的记载。目前,世界各国都十分重视对太阳活动的观测和预报,力图把太阳活动可能造成的不利影响降到最低程度。【案例】不同历史时期太阳活动的影响1859年的太阳耀斑爆发是第一次有记录的太阳活动现象,这次太阳活动能量巨大,造成全球电报业务中断,甚至在低纬度地区出现极光,但并没有对人类造成严重的危害。1989年3月13日,一次日冕物质抛射使得加拿大魁北克地区的电网受到严重损坏,出现大范围的断电
8、事故,停电时间长达9小时。当天,澳大利亚输油管道受损,大西洋和太平洋海底电缆受到冲击,美国四颗卫星受损。然而这次太阳活动的强度尚不及1859年的三分之一。一些科学家预测,如果在现代发生与1859年强度相当的太阳活动,全球的电力传输网络、无线电通信、卫星通信和传输、空间探测等可能会受到灾难性的影响。建立空间天气预报体系可对太阳活动进行监测和预报,帮助人类做好防护工作。【活动】分析太阳黑子的变化周期太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。图1.20（太阳黑子数的变化）的a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况。1.在a图中找出相邻的两个波谷的时间间隔。2.在b图中找出最左侧和最右侧波谷的年份,数出这两个年份间波峰的个数,计算相邻两个波谷间的平均时间间隔。3.对比1、2两题的计算结果,总结太阳黑子数的变化规律。学科网（北京）股份有限公司