太陽每天向地球輻射150萬億億焦耳能量,這些能量最終去哪了?

2020-12-23 艾伯史密斯

地球吸收太陽輻射,同時地球也會向宇宙空間中輻射熱能,這是一個在時間和空間上的動態平衡,以此保證地表平均溫度保持相對穩定。

太陽每秒釋放380億億億焦耳的能量,其中只有22億分之一的能量輻射到地球,大約是每秒17億億焦耳,每天就是1.5*10^22焦耳,相當於5000億噸標準模燃燒釋放的能量,地球每天從太陽接收這麼多的能量,那麼這些能量最終都去哪裡了呢?

白天的時候

地球表面的同一個位置,只有在白天才能接收太陽能,太陽輻射到達地球後,首先有一小部分被地球大氣層反射回了宇宙空間,然後大氣本身會吸收一部分輻射(19%),剩下的絕大部分直接到達地面,從而被地表吸收(47%)。

同時,地表也會向外輻射熱能(120%),其中絕大部分又被大氣吸收(114%),有少部分輻射到宇宙空間中去(6%),白天吸收太陽輻射的地面溫度會上升,地面的輻射能力也會增加。而吸收了能量的大氣,又會把大部分能量逆輻射到地面(106%),還有一部分輻射到宇宙空間(60%)。

整個過程是動態的,一般來說,在白天的時候,大氣和地面吸收的輻射,會高於向宇宙空間中損失的能量,於是白天地表溫度上升,空氣溫度回暖。

夜晚的時候

到了夜晚,由於沒有了太陽輻射,地面和大氣熱能會源源不斷地向宇宙空間中流失(宇宙空間的等效溫度接近絕對零度),此時地面溫度大幅降低,空氣溫度變冷。

對於同一個位置來說,地球在白天吸收了多餘的太陽能,但是在夜間會損失掉能量,總體達成一個平衡,使得各年的平均溫度保持穩定。

光合作用

另外,到達地面的太陽輻射,還有極少一部分會被生物的光合作用吸收,最終轉變為生物能。

在海面上,海水吸收太陽輻射,使海水蒸發,相當於把太陽能轉化為水蒸氣的內能。

整體來看,雖然每天都有1.5*10^22焦耳太陽能到達地球,但是絕大部分能量被吸收後又被輻射回了宇宙空間,只有極少部分能量通過生物或者物理化學的方式留在了地球上,我們燒的煤、石油、天然氣等等,本質上就是生物吸收太陽能後,經過上億年的物理化學作用演變而來。

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