第一节 宇宙因素对自然地理环境的影响

一、太阳辐射的影响

太阳可视为理想的辐射体（黑体），其表面温度高达 6000Ｋ， 不断地向宇宙空间辐射巨额能量。太阳的能量来自其内部的热核反应。当太阳内部的原子聚合时，原子质量转化为电磁场，便以电磁波的形式释放出能量来， 到达地球外界的太阳能虽只占太阳辐射总量的二十二亿分之一，却也高达5.526×1024 焦/年，相当于 1.885×1024 吨标准煤完全燃烧后所产生的全部能量。

输入地球的太阳能大部分为自然地理环境所得（图 3.l ）。把到达地球大气外界的太阳辐射视为 100 个单位，约有 31％的太阳辐射因地球的反射而折回宇宙空间，有 4％为平流层所吸收，其余 65％则为自然地理环境的各种组成成分吸收、流通、转化，成为自然地理过程的根本动力。相对于太阳辐射，以其他形式进入地球表面的能量比例都很小。潮汐能为其几万分之一； 其他天体的宇宙射线仅及亿分之一；对输入地表的地球内能估计不一，但从没超过太阳能的几百或几千分之一。可以认为，几乎所有的自然地理过程的能量都来自太阳辐射。

图 3.1 显示了全球辐射收支的一般状况。太阳短波辐射输入地球后最终以连续的长波辐射输出地球的外部空间。输入的能量等于输出的能量，两者达到平衡，遵循能量守恒的普遍定律。虽有很少一部分太阳能是被有机物和地壳中的矿物所保存下来，如木材、煤炭、石油等就是太阳能被固定的结果， 但这些物质最终要被利用或以某种自然的形式稀放出原来所固定的那部分能量，转化为辐射热返回宇宙空间，依然符合能量守恒律。至于有关地球辐射收支平衡各个分量的估算，学者们作出了不同的方案，在数值上有某些差异， 但其基本原理是一致的。

一定区域辐射能的输入与输出的差额称为辐射平衡。辐射平衡值表示了该地太阳能的净收入。对于自然地理过程来说，辐射平衡是比太阳总辐射更为直接的动力基础。

辐射平衡的地理分布具有随纬度增加而减少的变化趋势。平均在纬度 40

°处，全球辐射能的收支由低纬区域的盈余过渡到高纬区域的亏缺。全球辐射平衡的等值线基本上沿纬线呈带状伸展，但在陆地上存在偏离纬线的倾向。辐射平衡随时间有明显的日变化和年变化的节律周期。一日之内，白天收入大于支出，辐射平衡为正值；夜间相反，为负值。一年之内，夏季的辐射平衡因收入的太阳辐射增多而加大；冬季则相反，甚至出现负值。这种年

变化状况因纬度而异。纬度愈高，辐射平衡为正值的月份愈少，在极圈范围则大部分时间出现负值。显然，辐射平衡是产生自然地理结构的能量基础， 其时空特性与自然地理环境空间结构及时间结构的特征完全吻合。

太阳辐射进入自然地理环境以后，发生了复杂的能量交换和转化。在无机界，太阳的短波辐射被转换为波长在 4—120 微米之间的热辐射。热能是无机环境自然地理过程的主要能量形式，起着多方面的地理作用，大气的热源主要来自地面，形成向上的热力梯度；低纬和高纬之间，由于辐射平衡地理分布不平衡，形成经向的热力梯度；海洋和陆地之间，也形成周期性转换方向的热力梯度。热力梯度转化为压力梯度驱使大气发生运动，便形成了不同尺度的大气环流。其中行星风系又引起了洋流。这两种大规模的大气和水分的物质循环机制对于全球能量调整和区域性热量平衡起着十分重要的作用。太阳辐射通过蒸发和蒸腾转化为汽化潜热，引起地球上的水经过相变而发生循环。太阳辐射引起地表层岩体的冷缩热胀，发生机械风化。风化物一方面为土壤的发育提供成上母质，另一方面在水流和风的作用下加入到地质循环的机制中。

在有机界，太阳辐射转换为生物化学能。植物的光合作用过程，每合成1 摩尔的碳水化合物就要消耗 280.5 千焦的太阳能。这些能量以化学潜能的

形式固定在植物体内。自然地理环境每年约生产出 1500-2000 亿吨干有机物。这是第一性生产，为整个动物界的活动提供了初级能量。被固定了的生物化学能，再经过由食草动物及不同营养级的食肉动物或杂食动物组成的食物链进行传输。这种由太阳辐射转换而形成的能量流联系着整个有机界，并引起有机界与无机界发生物质交换，形成生物循环。太阳能在自然地理环境各组成成分之间的交换转化，形成了一个复杂的能量传输网络和相应的物质循环机制，从而把大气对流圈-水圈-沉积岩石圈-生物圈联结成一个整体。

总之，太阳辐射是自然地理环境中最重要的能源，它不仅为各种自然地理过程提供了最基本的动力，而且是产生自然地理环境三大规律——整体性、差异性、节律性——的能量基础。

二、月球和太阳引力的影响

潮汐是在月球和太阳的引潮力作用下产生的。引潮力则是月球（或太阳） 对地球的万有引力和因地球绕地月（或地日）公共质心运动所产生的惯性离心力的合力。在引潮力的作用下，地球便发生了潮汐变形。这种周期性的变形出现在海洋的叫海洋潮汐，出现在大气层的叫大气潮汐，出现在陆地上的叫固体潮汐。现在把这三种潮汐对自然地理环境的影响简述如下。