地球吸收太陽輻射,同時地球也會向宇宙空間中輻射熱能,這是壹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22億分之壹的能量輻射到地球,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麽多的能量,那麽這些能量最終都去哪裏了呢?
白天的時候
地球表面的同壹個位置,只有在白天才能接收太陽能,太陽輻射到達地球後,首先有壹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壹部分輻射(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%),還有壹部分輻射到宇宙空間(60%)。
整個過程是動態的,壹般來說,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。
對於同壹個位置來說,地球在白天吸收了多余的太陽能,但是在夜間會損失掉能量,總體達成壹個平衡,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,還有極少壹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。