二、不能得到再生的能量

瓩小时

占每年太阳能流的%

轻核燃料(氘)

n × 1024

n × 108

重核燃料

17

5.5 × 10

30

矿物燃料

( 2-5 )× 1017

15-30

世界电能生产量( 1974 年)

6.2 × 1012

0.0004

*在评价能量资源时,必须注意所引用的数字仅仅反映理论上的大致状况。实际上就是在遥远的将来,要把全部太阳光能、风能、潮汐能等利用起来也是不可能的。

被大气圈(主要由保存在大气圈里的水蒸气)所吸收的辐射提高了大气

的温度,从这里放射出看不见的长波辐射,其中一部分放射到宇宙空间,而另一部分则到达陆地和海洋的表面并被它们吸收。同样,变暖了的地球表面

(陆地和海洋)也放射出长波辐射,其中一小部分(在图 4 上未单独表示出来)进入宇宙空间,而大部分则被水蒸气、二氧化碳气以及大气圈的尘埃所吸收。由于大气和下垫面之间频繁交换的结果,下垫面本身的辐射流可达 120

个单位,而大气圈的逆辐射则只有 105 个单位(两者之差额称为有效辐射)。被地球表面所吸收的太阳辐射,扣除有效辐射外,就得出它的辐射平衡

(大陆表面为 6 个单位,海洋为 22 个单位)。辐射平衡主要用于蒸发(当水分凝结时放出热量并散发到大气中去)和通过紊流导热的方式把热量传递到大气中去。于是,大气圈在一年内可以得到热量 172 个单位(大部分依靠与下垫面的热交换)并消耗于宇宙空间和地球表面的长波辐射上,因此收支是

平衡的,大陆收支幅度为±42 个单位,而海洋则为±106 个单位。

在示意图(图 4)上不可能表明大陆和海洋表面接触层阳光辐射的各种变化。与表成地圈的三个主要结构部分之间所观察到的主要能量流相比,它们的数量不算很大,但是这些变化的地理意义却是很大的。首先应该指出: 随着热量消耗而产生的光合作用的生物化学反应。这种消耗的热量没有超过被吸收的太阳辐射的 0.1%,当细菌和真菌分解有机残余物时,这种被利用的能量又重新转化为热量。①

有同样多的热量消耗于融化冰雪和冻土(相当于在水冻结时释放出的热量)。有一定数量的太阳能(从几千分之一到几十万分之一)用于化学和机械风化作用。

必须指出:被地表所吸收的大部分热量都参与土壤和水层中年度(或昼夜)热量循环中。在陆地上热量交换仅发生在不厚的地层(平均厚度为 10—

20 米中):在温暖季节热向深处流,而在寒冷季节则较浅。在水圈太阳光线能直接穿透到几十米的深处。此外,由于水的紊流,热交换比大陆要强得多, 并能达到很深的地方。在陆地上参与垂直热交换的大约为到达这里的太阳能1%左右,而在海洋可达 20%。

太阳能的交换和转化全部过程保持着平衡状态(即放出和散射多少,就被利用多少);然而正如上面所指出的:有很少一部分太阳能(大约几十万分之一)是被有机物和地壳中的矿物所保存下来(在岩石崩解成细小的微粒时积累了表面潜能,这些潜能在沉积物胶结和再结晶过程中又被释放出来)。