太阳辐射对地理环境形成和变化的影响

【专家解说】：1． 太阳辐射作为宇宙空间对地理环境输入的能量，驱动地球表面无机界的运动与循环。太阳辐射以光和热的形式到达地球表面，由于地球与太阳的距离适中，地球呈球形的外形以及黄赤交角的存在，使得太阳辐射到达地球表面的分布并不均一。这种辐射在空间上分布的不均匀使得地球不同纬度的热力状况不一，形成全球气压带和行星风系，导致地球大气在三度空间上运动。太阳辐射使得地球表面水蒸发，并伴随大气运动形成水汽输送，最终以降水的形式回到地球表面。全球水圈在太阳辐射和大气运动的影响下形成海陆间水循环和海洋或陆地内部的水循环。地球表面的岩石圈受到太阳辐射，在昼间增温在夜间降温，在风、降水的共同作用下发生崩解、风化。风化形成的产物经风、流水等作用的搬运，形成沉积岩。太阳辐射作为一种由自然环境外部输入的能量，驱动了地球表面的大气循环、水循环和地质循环等无机界的物质循环。2． 太阳辐射影响地球表面有机界物质循环，并使得有机界与无机界联系在一起。地球表面的绿色植物通过光合作用释放氧气，逐步改变地球大气圈的组成成分。原始生命逐步演化成为动物界、植物界、真菌、微生物等。植物的生物循环与地质循环在细菌、微生物的作用下与岩石风化物进行成土过程，这种生物小循环与地质大循环统一，形成地球上的土壤，将地球表面的无机界与有机界联系在一起。而建立这种联系的能量来源是太阳辐射。故太阳辐射通过地球表面有机界与无机界的联系影响和改变全球环境。3． 地球运动的轨道要素变化，使得地球表面获得的太阳辐射产生空间和时间上的再分配，从而控制冰期-间冰期的交替出现。偏心率、黄赤交角和岁差这些地球轨道参数都是随时间变化的，它们的变化会导致地球接受太阳辐射的季节和地区分布的变化。地球轨道的偏心率以10万年变化于0.006-0.006之间，同时还存在40万年的周期变化。岁差的变化周期约21000年。由于行星摄动作用，黄赤交角的变化范围在21º39’-24°36’，变化周期约40000年。米兰科维奇（Milankovich）认为偏心率、黄赤交角和岁差的周期变化改变地表的日照量。这种变化对气温起明显作用的关键区之一是60°-70°N之间。当这些轨道要素在某一时刻契合，出现了温暖的冬季，使海洋的蒸发量增加，从而北半球高纬地区降水增多，大陆冰量增加。轨道要素的契合出现温凉的夏季，使冬季积累的冰量不能完全消融，从而冰量积累量进一步增加，并出发一系列正反馈机制，使得气温下降，北大西洋温盐下沉关闭，全球进入冰期。随着轨道参数变化，北半球高纬大陆冰开始部分融化，北冰洋的冻结切断了大陆冰盖增长的水源供应，冰川作用因雪量减少而减弱。最终融化量超过积累量，升高的还平面将加速冰川的崩解，这将导致全球进入间冰期。因此，地球轨道参数的变化影响太阳辐射在地球表面的在分配，控制冰期-间冰期的交替出现。4． 太阳自身活动导致的辐射变化对地球环境变化的影响。太阳辐射直接驱动了发生在地球表面的各种过程，太阳辐射的变化改变了到达大气层顶的能量，并通过影响物理气候系统的能量收支平衡导致气候变化。进而引起全球变化。太阳黑子有11年、22年、80年和180年的周期。太阳黑子的活动引起太阳辐射质和量的变化，太阳活动高峰年份，太阳紫外辐射和微粒辐射增加，导致地球大气平流层臭氧层变厚且升温。臭氧层增加引起大气层温室效应加剧，并传递到对流层大气，两层大气的耦合放大了太阳辐射变化对全球气候的影响，使本来只能影响顶层大气的辐射变化成为影响地球气候变化的重要因素。