张家诚 2007年04月29日 12:27
大家知道，地球表层是地球上最活跃的地方，那里环境极其优良，万物繁荣。地表层的一切物理过程，化学过程，生物过程，莫不依靠太阳辐射提供的能源。地表层正是在太阳辐射的影响下演变成现在这样一块充满生机的地方。《周易》说：“立天之道，曰阴曰阳。”阳即阳光，阴即阳光受到遮蔽后的黑暗。阴阳是以阳光量度的对照的自然现象而产生的哲学基本概念，从而把思维与物质世界的规律性统一在一个基础上。中国古代的哲学也因此与科学体系发生有机联系和相得益彰。
但是，地球的繁荣并不完全决定于太阳辐射，正像机器的运行不能简单地决定于石油等能源一样，其中机器的结构与性能也有重大影响。太阳辐射对地球的影响还决定于地球的许多十分独特的天文条件与地理条件，其中，特别是由于液态水的参与，更为繁茂的生态系统的产生，发挥了十分重要的调节作用。其他行星虽能接受太阳辐射，但却并不出现地球的生机，就是因为它们的天文条件与行星条件完全不能同地球相提并论。
据研究，太阳是一个巨大的火球，直径达到139万千米（地球的109倍），中心的温度高达1500万℃，表面的光球约6000℃，而喷出的火焰，如日珥、日冕等也达到几万摄氏度的高温。太阳辐射成为没有自己能源的地球表面层唯一的能源，每年到达地球的太阳辐射能约为人类总能耗的2万倍。
地球得益于太阳辐射还有地球表面性质的原因，如海与陆就有完全不同的热力性质。因此，“万物生长靠太阳”这句话应当包含极其丰富的科学内涵。
在天文条件中，太阳与地球之间的距离是十分重要的。距太阳很远的行星，得到的辐射很少，所以温度很低。但是距离太阳最近的水星，虽然面向太阳的一边温度高达327℃以上，但背太阳的一面却只有-163℃的低温。原因是水星的自转速度太慢，周期为地球的58．6天。所以，向阳面长久受热，温度不断上升，而背日面又长期耗热，温度很低，在水星上根本不可能存在生物。地球到太阳的距离与自转周期都恰到好处，每天24小时，既能使各个经度都有机会面向太阳，也有机会背向太阳，也能使各个经度轮流得到阳光，辐射量能调节到十分宜于生存的程度。
另外，地球的自转轴与黄道面（地球绕日轨道面）有23．8度的交角，这就使得阳光直射的纬度每年有47度的变幅。虽然明显的季节变化不一定有利，但却大大拓宽了能够得到一个温度适宜的生长季节的纬度范围，这对于地球更多地区和各种生态系统的发展是十分有利的。
地球适宜的环境温度的形成还有地球表面性质的贡献。地面不可能全部接受到达地球的太阳辐射，因为地球表面有反射能力，把一部分太阳辐射反射回到太空，接受到的太阳辐射也就减少了。同时，地球也是辐射体，对太空也放出自己的辐射，故地球真正得到的辐射量应当是到达地球的太阳辐射减去被反射的太阳辐射与地球辐射之后的差值，这叫做辐射差额。
物理学指出，温度越高的物体辐射能力越强，如果辐射差额是正值，地球就能接受多余的辐射，使温度升高。温度升高后，地球的辐射也就增加很多，当地球辐射增加到与接受的太阳辐射数量相等时，辐射差额就会消失，温度就不再变化，这时的温度叫做平衡温度。但是，地球表面的温度并不等于平衡温度，而是有相当的差别。如两极地区平衡温度应当是-44℃，但实际温度为-22℃，高出22℃；赤道正好相反，实际温度反而比平衡温度低13℃。这个差值显然是气流与洋流把赤道与热带的热量送到极地，因而缓和了两者的温度差别。所以地球本身也具有温度条件优化的种种功能。
