第一节 行星地球

1. 太阳与地球

我们生活的地球，是太阳系中的一颗行星，地球绕太阳公转，并且绕自己的轴自转。地球不是严格的正球体，它是一个旋转的椭球体，长半轴长6378.140km，短半轴长 6356.755km，扁率很小，约为 1/298.25，接近正球， 习惯取地球半径为 6371km。它的平均密度为 5.5g/cm3，质量为 5. 976×1021 吨。

图 1.1.1 我们的太阳

日全食时日冕的形状十分不规则（Hal Observatory）

对地球影响最大的天体是太阳。太阳的形状是一巨大的光球，但如果把日冕也作为它的一部分，太阳则呈星云状，孤悬于太空之内，或圆形或椭圆形，边缘呈刷毛状。在日食时，这种形状最清楚。太阳表面平均温度高达 5497

℃，其能量总输出达 3.86×1026J/s，合 5×1023 马力。 太阳的磁场强度平均大于地球磁场 100 倍，其中最强部分大于地球 20 万倍，因此它的变化对地

球磁场的变化有影响。太阳距地球约 1.5 亿公里（一个天文单位），并不太

远，因此太阳辐射出的热量，到达地球一般只需约 8.3 分钟。当太阳的辐射热垂直到达大气层上部，日地又处于日地平均距离时，其能量约为 1.97carl/

（cm2·min），常称作太阳常数，但其中有 1/3 被大气吸收或反射，即只有1.4carl/cm2·min 到达地面。这些能量维持地球上一切生物的生存。

太阳光球是太阳的视表面，它是一个完整的球面。由光球辐射进入太空的光波，有可见光（波长 0.4—0.7 微米）和不可见光（波长小于 0.4 或大于

0.7 微米）两种。在太阳光球表面温度较低的地方（温度较光球低 1000℃）， 由于明亮光球的反衬，显得暗黑，这些暗黑的斑点称为太阳黑子。当黑子周围光球温度也变低时，黑子则演化为耀斑，耀斑会发射强大的光波；在太阳黑子所在的地方，正是太阳出现磁暴所在地。黑子的出现具有周期性，通常为 11 年。

图 1.1.2 太阳系

太阳不仅供给地球以能量，它的一举一动都会给地球上的环境带来很大的影响。例如，耀斑的出现，使紫外线、Ｘ射线突然增强，使地球高层大气的气体分子电离后形成的电离层受到突然骚扰，电离层的离子浓度急剧增加。电离层能反射并吸收无线电波，使短波电讯中断。1982 年 6 月 14 日（北京时间） 14 时 20 分出现的耀斑就曾使地球上的短波通讯中断几乎达 1 小

时，对人类生活造成很大影响。

图 1.1.3 竺可桢（1890—1974）

对地球上的磁场、气候变化影响最大的是太阳黑子的活动。地磁活动量与太阳黑子相对数基本上同步起伏升降。大黑子群和大耀斑都能引起磁暴。磁暴会增强地球磁场的强度，并产生电流及其附加磁场，导致地面输电线感应出较大电流，造成过载或烧毁部件的事故；导致地球上罗盘导向失灵，造成航行事故。还有人认为，太阳黑子活动还与人类某些疾病的发生与流行有关。黑子活动与气候变化有很强的相关性，这一点已被多种事实证明。竺可桢认为，黑子多的世纪，也是我国历来严冬多的世纪。德国的柯本、美国的 W.亨姆费莱也认为，黑子多的年份，欧美各国气温偏低，反之偏高。而太阳活动的 11 年周期，22 年周期被认为会引起气候、地震灾害的周期活动。此外，太阳还会产生向外辐射的粒子流，它们能引起地球上生物活动的异常。总之，我们人类生活着的地球表层是个开放的系统，与宇宙间事物有着

密切的联系。

太阳系中，除了太阳之外，还有九大行星。九大行星中，按离太阳由近及远的次序为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。从地球上看起来，水星、金星、火星、木星、土星等五大行星比较明亮，肉眼可见，而另几颗则不易看到，需借助于天文望远镜才能看到。除九大行星外，太阳系中还有无数的小行星，目前已发现并编号的超过 2700 多颗，这些小行星大多存在于火星轨道与木星轨道之间（图 1.1.2），目前已经能够断言，除地球以外的八大行星中没有适合人类居住的环境。“只有一个地球”，爱护我们的地球环境是人类的基本义务。