題型七太陽(yáng)對(duì)地球的影響-2023屆高考地理高頻題型專項(xiàng)講解

題型七太陽(yáng)對(duì)地球的影響——2023屆高考地理高頻題型專項(xiàng)講解太陽(yáng)以電磁波的形式向外傳遞能量，稱太陽(yáng)輻射(solarradiation)，是指太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。太陽(yáng)輻射所傳遞的能量，稱太陽(yáng)輻射能。太陽(yáng)輻射能按波長(zhǎng)的分布稱太陽(yáng)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(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)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(yùn)動(dòng)的主要能量源泉，也是地球光熱能的主要來源。到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射能量稱為天文太陽(yáng)輻射量。在地球位于日地平均距離處時(shí)，地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所受到的太陽(yáng)輻射的全譜總能量，稱為太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)常數(shù)的常用單位為瓦/米2。因觀測(cè)方法和技術(shù)不同，得到的太陽(yáng)常數(shù)值不同。世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368瓦/米2。地球大氣上界的太陽(yáng)輻射光譜的99%以上在波長(zhǎng)0.15～4.0微米之間。大約50%的太陽(yáng)輻射能量在可見光譜（波長(zhǎng)0.4～0.76微米），7%在紫外光譜區(qū)（波長(zhǎng)<0.4微米），43%在紅外光譜區(qū)（波長(zhǎng)>0.76微米），最大能量在波長(zhǎng)0.475微米處。由于太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)較地面和大氣輻射波長(zhǎng)（約3～120微米）小得多，所以通常又稱太陽(yáng)輻射為短波輻射，稱地面和大氣輻射為長(zhǎng)波輻射。太陽(yáng)活動(dòng)和日地距離的變化等會(huì)引起地球大氣上界太陽(yáng)輻射能量的變化。太陽(yáng)輻射通過大氣，一部分到達(dá)地面，稱為直接太陽(yáng)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(yáng)輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達(dá)地面，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射這部分稱為散射太陽(yáng)輻射。到達(dá)地面的散射太陽(yáng)輻射和直接太陽(yáng)輻射之和稱為總輻射。太陽(yáng)輻射通過大氣后，其強(qiáng)度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量比大氣上界小得多，在太陽(yáng)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?xí)r，日輻射總量最大，從極地到赤道分布比較均勻；冬至?xí)r，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(shí)，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(dá)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(yáng)輻射是地球表層能量的主要來源。太陽(yáng)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(shí)間變化的基本輪廓。太陽(yáng)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(yáng)本身的變化外，天文輻射能量主要決定于日地距離、太陽(yáng)高度角和晝長(zhǎng)。地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓形，太陽(yáng)位于兩個(gè)焦點(diǎn)中的一個(gè)焦點(diǎn)上。因此，日地距離時(shí)刻在變化。每年1月2日至5日經(jīng)過近日點(diǎn)，7月3日至4日經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn)。地球上接受到的太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱與日地距離的平方成反比。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)光線與地平面的夾角稱為太陽(yáng)高度角，它有日變化和年變化。太陽(yáng)高度角大，則太陽(yáng)輻射強(qiáng)。白晝長(zhǎng)度指從日出到日落之間的時(shí)間長(zhǎng)度。赤道上四季白晝長(zhǎng)度均為12小時(shí)，赤道以外晝長(zhǎng)四季有變化，23.5°緯度的春、秋分日晝長(zhǎng)12小時(shí)，夏至和冬至日晝長(zhǎng)分別為14小時(shí)51分和9小時(shí)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(shí)間正好相反。天文輻射的時(shí)空變化特點(diǎn)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(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用包括大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、散射和反射。太陽(yáng)輻射經(jīng)過整層大氣時(shí)，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(qiáng)的吸收帶。大氣中吸收太陽(yáng)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(qiáng)烈吸收和散射太陽(yáng)輻射，同時(shí)還強(qiáng)烈吸收地面反射的太陽(yáng)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(gè)不發(fā)光、不透明的球體，所以同一時(shí)間里，太陽(yáng)只能照亮地球的一半。向著太陽(yáng)的半球是白天（晝半球），背著太陽(yáng)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?qǐng)D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(shí)為6時(shí)的是晨線，18時(shí)是昏線。3.晨昏線的特點(diǎn)（1）如果把地球看作一個(gè)正球體，同時(shí)不考慮大氣對(duì)太陽(yáng)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(shí)間管理，即晨昏圈是一個(gè)過球心的大圓，且平分地球。（2）晨昏線平面與太陽(yáng)光垂直。晨昏線上的各點(diǎn)太陽(yáng)高度為0，晝半球上的各點(diǎn)太陽(yáng)高度大于0，夜半球上的各點(diǎn)太陽(yáng)高度小于0。（3）晨昏線永遠(yuǎn)平分赤道。（4）晨昏線只有在春、秋分時(shí)才與經(jīng)線圈重合。（5）晨昏線在夏至冬至?xí)r與極圈相切。（6）晨昏線自東向西移動(dòng)15°/小時(shí)，與地球自轉(zhuǎn)方向相反。4.晨昏線的移動(dòng)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(dòng)。1、2、3分別表示冬至、春秋分、夏至日時(shí)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(dòng)幅度，導(dǎo)致北半球晝最長(zhǎng)，南半球夜最長(zhǎng)；12月22日擺動(dòng)幅度也，導(dǎo)致南半球晝最長(zhǎng)，北半球夜最長(zhǎng)。太陽(yáng)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(yáng)磁場(chǎng)的支配，處于局部的激烈運(yùn)動(dòng)中。太陽(yáng)活動(dòng)是太陽(yáng)大氣中局部區(qū)域各種不同活動(dòng)現(xiàn)象的總稱。從某種意義上說，太陽(yáng)活動(dòng)可以通俗地比喻為太陽(yáng)的“天氣變化”，它使得太陽(yáng)輻射在紫外線和X射線波段，有大幅度的起落。太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)活動(dòng)的基本標(biāo)志。太陽(yáng)黑子黑子在各種太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象中，最為醒目也最容易觀測(cè)到的現(xiàn)象就是太陽(yáng)黑子。黑子是出現(xiàn)在太陽(yáng)明亮光盤

上的暗色斑點(diǎn)。中國(guó)是世界上首先發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子的國(guó)家。在《漢書五行志》中記載：“日出黃，有黑氣。大如錢，居日中?！庇涊d的是公元前28年5月10日的黑子活動(dòng)。主要性質(zhì)：（1）中心溫度比周圍太陽(yáng)表面低。黑子其實(shí)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(dá)地球直徑的幾十倍。（2）黑子常成群出現(xiàn)。多數(shù)太陽(yáng)黑子成群結(jié)隊(duì)隨太陽(yáng)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(shí)代就己發(fā)現(xiàn)觀測(cè)黑子在日面的的運(yùn)動(dòng)，可以找出太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)周期。黑子持續(xù)時(shí)間從幾小時(shí)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(yáng)表面的強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。美國(guó)天文學(xué)家Hale在1908年，利用Zeemann效應(yīng)來測(cè)量太陽(yáng)表明的磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子處的磁場(chǎng)約為太陽(yáng)表面平均磁場(chǎng)的數(shù)百倍，所以黑子是太陽(yáng)的強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。磁周期約為22年。（4）太陽(yáng)黑子周期約為11年。如取過去世界各地所觀測(cè)黑子的平均數(shù)目，對(duì)年份作圖，即可看出太陽(yáng)黑子的周期性變化。每一黑子周期長(zhǎng)者可達(dá)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(yáng)黑子的分布–Maunder蝴蝶圖（Maunderbutterflydiagram）研究發(fā)現(xiàn)，在每個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周開始時(shí)，黑子主要出現(xiàn)在南、北緯度約35°處，而在每個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周結(jié)束時(shí)，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(yáng)黑子分布圖，在同一活動(dòng)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(cè)太陽(yáng)光球時(shí)，一旦出現(xiàn)小黑子，就能在其周圍看到一些比寧?kù)o光球明亮的小片區(qū)，稱為光斑。光斑是光球上明亮的斑點(diǎn)，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(tuán)。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(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱的一個(gè)標(biāo)志。日珥在日全食時(shí)，太陽(yáng)的周圍鑲著一個(gè)紅色的環(huán)圈，上面跳動(dòng)著鮮紅的火舌，這種火舌狀物體就叫做日珥，它像是太陽(yáng)面的“耳環(huán)”一樣。按運(yùn)動(dòng)情況來看，日珥可分為爆發(fā)型、寧?kù)o型和活動(dòng)型這樣三大類。寧?kù)o日珥，在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)似乎是不動(dòng)的，而活動(dòng)日珥，則老在不停地變化著。它們從太陽(yáng)表面噴出來，沿著弧形路線，又慢慢地落回到太陽(yáng)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(dá)到幾十萬(wàn)千米。1938年爆發(fā)的一個(gè)最大日珥，頃刻間上升到157萬(wàn)千米的高空。地球的直徑不過1.3萬(wàn)千米。日餌是巨大的扭曲磁場(chǎng)拖曳著游離的氣體所造成的變化情形可持續(xù)數(shù)小時(shí)到幾周或幾個(gè)月。耀斑耀斑太陽(yáng)耀斑是一種最劇烈的太陽(yáng)活動(dòng)。一般認(rèn)為發(fā)生在色球?qū)又?，所以也叫“色球爆發(fā)”。其主要觀測(cè)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(gè)亮點(diǎn)，但一旦出現(xiàn)，簡(jiǎn)直就是一次驚天動(dòng)地的大爆發(fā)。這一增亮釋放的能量相當(dāng)于相當(dāng)于上百億枚百噸級(jí)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(qiáng)；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(duì)地球空間環(huán)境造成很大影響。太陽(yáng)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(shí)，發(fā)出大量的高能粒子到達(dá)地球軌道附近時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重危及宇宙飛行器內(nèi)的宇航員和儀器的安全。當(dāng)耀斑輻射來到地球附近時(shí)，與大氣分子發(fā)生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無(wú)線電電波的功能。無(wú)線電通信尤其是短波通信，以及電視臺(tái)、電臺(tái)廣播，會(huì)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(chǎng)而引起磁暴。太陽(yáng)風(fēng)太陽(yáng)風(fēng)形成的帶電粒子流造成了地球上的極光。太陽(yáng)風(fēng)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(yáng)風(fēng)”；另一種是在太陽(yáng)活動(dòng)時(shí)輻射出來，速度較大，粒子含量也較多，這種太陽(yáng)風(fēng)被稱為“擾動(dòng)太陽(yáng)風(fēng)”。擾動(dòng)太陽(yáng)風(fēng)對(duì)地球的影響很大，當(dāng)它抵達(dá)地球時(shí)，往往引起很大的磁暴與強(qiáng)烈的極光，同時(shí)也產(chǎn)生電離層騷擾。太陽(yáng)風(fēng)的存在，給我們研究太陽(yáng)以及太陽(yáng)與地球的關(guān)系提供了方便。太陽(yáng)風(fēng)使彗星形成長(zhǎng)長(zhǎng)的，背向太陽(yáng)方向延伸的彗尾。當(dāng)人們欣賞美麗的彗尾的時(shí)候就可以想象太陽(yáng)風(fēng)的存在。在地球高緯區(qū)看到的多彩的極光現(xiàn)象，也是進(jìn)入地球磁場(chǎng)的太陽(yáng)風(fēng)粒子經(jīng)加速后在地球大氣中沉降產(chǎn)生的。空間飛船的直接觀測(cè)表明，太陽(yáng)風(fēng)主要由質(zhì)子和電子組成，但有少量氦核及微量重離子成分。據(jù)推測(cè)，在約100個(gè)天文單位（1天文單位=日地平均距離=1.5×10^8公里）以外，太陽(yáng)風(fēng)將與起源于銀河系的星際氣體交接，太陽(yáng)風(fēng)占據(jù)的空間范圍稱為“日球?qū)印薄ＶR(shí)點(diǎn)總結(jié)1