book1-1-2 – 小鱼地理

课前引入

我国西藏阿里地区的冈底斯藏医学院，海拔高，自然环境恶劣，地理位置偏远，过去学校的电力供应一直比较紧张，每天最多只能供电三小时，学生们早晚读书受到很大影响。
2015年，学校建成太阳能光伏电站（图1.11），实现了24小时不间断供电。除了利用太阳能发电，你知道太阳对我们的生存环境，以及生产、生活还有哪些影响吗？

下载

太阳辐射对地球的影响

太阳是一颗巨大、炽热的气体星球，其主要成分是氢和氦，表面温度约为6000K①。太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，这种现象称为太阳辐射。太阳的能量来自太阳内部的核聚变②，以目前聚变的速率来看，太阳正处于稳定的壮年期。太阳辐射的能量是巨大的，它是地球及整个太阳系光和热的主要源泉，尽管只有二十二亿分之一到达地球，但是对于地球和人类的影响却是不可估量的。

太阳辐射为地球提供光和热，维持着地表温度，是地球上水、大气运动和生命活动的主要动力。地球不同纬度地带接受的太阳辐射能不同（图1.12），使得许多自然地理现象呈现纬度地带的差异（图1.13）。

思考：生物量与大气上界太阳辐射的分布有什么样的关系？

太阳辐射为我们生活、生产提供能量。太阳辐射除了直接被吸收、转化成热能外（图1.14），还可以被捕获并存储，转换成热能、电能等（图1.15）。人们大量使用的煤、石油等矿物燃料是地质历史时期生物固定并积累的太阳能。

下载

太阳活动对地球的影响

太阳的大气层，是人类能观测到的太阳的部分，从里到外分为光球、色球和日冕三个圈层（图1.16）。太阳大气的变化称为太阳活动。太阳活动现象较多，主要有太阳黑子、太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射等（图1.18），它们之间常有密切的联系。太阳黑子的多少和大小，可以作为太阳活动强弱的标志。太阳耀斑、日珥、日冕物质抛射等是剧烈的太阳活动现象。

太阳活动对地球有显著的影响。当太阳活动增强时，太阳风变得强劲，会扰动地球的磁场和大气层，产生磁暴、极光等现象。当这种扰动足够强烈时，还会对卫星导航、空间通信、电网、航空航天等人类活动产生灾害性的影响（图1.19）。人类注意到太阳黑子变化的历史久远，我国古代史书中就有关于太阳黑子的记载。目前，世界各国都十分重视对太阳活动的观测和预报，力图把太阳活动可能造成的不利影响降到最低程度。

下载

案例：不同历史时期太阳活动的影响

1859年的太阳耀斑爆发是第一次有记录的太阳活动现象，这次太阳活动能量巨大，造成全球电报业务中断，甚至在低纬度地区出现极光，但并没有对人类造成严重的危害。

1989年3月13日，一次日冕物质抛射使得加拿大魁北克地区的电网受到严重损坏，出现大范围的断电事故，停电时间长达9小时。当天，澳大利亚输油管道受损，大西洋和太平洋海底电缆受到冲击，美国四颗卫星受损。然而这次太阳活动的强度尚不及1859年的三分之一。一些科学家预测，如果在现代发生与1859年强度相当的太阳活动，全球的电力传输网络、无线电通信、卫星通信和传输、空间探测等可能会受到灾难性的影响。建立空间天气预报体系可对太阳活动进行监测和预报，帮助人类做好防护工作。

下载

活动：分析太阳黑子的变化周期

太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。图1.20的a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况。

1. 在a图中找出相邻的两个波谷的时间间隔。

2. 在b图中找出最左侧和最右侧波谷的年份，数出这两个年份间波峰的个数，计算相邻两个波谷间的平均时间间隔。

3. 对比1、2两题的计算结果，总结太阳黑子数的变化规律。

下载

太阳辐射对地球的影晌

太阳表面温度约为6000K，核心温度可达15000000K，是一个巨大的炽热气体球，主要成分是氢和氮。我们平时所看到的是太阳的大气层，即太阳的外部圈层，从里到外依次分为光球层、色球层和日冕层。

太阳内部在高温、高压状态下，发生核聚变反应，释放出巨大的能量。太阳辐射是指太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量。虽然只有约二十二亿分之一的太阳辐射到达地球，却给地球带来了不可估量的影响。

太阳辐射的电磁波波长范围主要在0.15-4.0微米，其中波长在0.4-0.76微米的称为可见光。太阳辐射能主要集中在可见光部分，约占太阳辐射总量的50%。

太阳为地球提供光和热。地球上的能量绝大部分直接或间接来自太阳，如煤炭、石油资源是地质时期储存的太阳能。太阳辐射维持着地表温度，为地球上的水循环、大气运动、生物和人类活动提供动力，是地理环境形成和变化的重要影响因素。

下载

太阳活动对地球的影晌

太阳活动是太阳大气各种活动和变化的总称。以太阳黑子、耀斑等为主要标志的太阳活动对地球和人类产生着巨大的影响。

太阳黑子是太阳光球层上出现的暗黑斑点，它的温度比周围低，所以显得暗一些。太阳黑子的大小和多少，反映了太阳活动的强弱。太阳黑子越多、越大，太阳活动越强。

太阳色球层上有些区域会突然出现增亮的斑块，这种现象被称为耀斑。耀斑能够释放出巨大的能量。耀斑与太阳黑子有密切的关系:太阳黑子变多、变大的时候，耀斑也频繁爆发;耀斑出现多的区域，也是太阳黑子比较集中的区域。

太阳活动强弱变化的平均周期约为11年。太阳活动的周期性变化会对地球上许多自然现象产生重要影响，也会不同程度地影响人类的生存环境。有些影响已经基本明确，有些影响的因果关系尚不明确。

太阳活动对地球气候的影响地珠羊的气怯变化与大阳栗子活动有一定的对应关系。研究发现，亚寒带许多高龄树木年轮的疏密变化规律，恰好与太阳黑子约11年的活动周期相吻合。据统计，凡是太阳黑子活动的峰年和谷年，地球上出现异常气候的概率就明显地增加;而在其他年份，地球上的气候状况相对比较正常。

太阳活动对地球电离层的影响滩斑爆友时金支黯强烈的电磁波，这些电磁波以光速传播到地球，会强烈地干扰地球高空的电离层，导致短波通信、卫星通信、短波广播、航天航空等信号质量下降甚至中断。

名词链接：电离层：在太阳光照射下，高空气体分子电离后，大气内形成了电子密度随高度变化的气层，称为电离层。

太阳活动对地球磁场的影响：当太阳活动增强时，来自太阳的高能带电粒子流一一太阳风会干扰地球磁场，产生使磁针剧烈震动而无法正确指示方向的磁暴现象。磁暴的持续时间从几分钟到几十分钟不等，时间最长的磁暴曾持续l小时左右。当高能带电粒子流到达地球上空时，受到地球磁场的作用，分成两股，分别向地球南、北极上空”吹”去。这些带电粒子”轰击”地球高层大气，使空气分子发生电离，导致大气发光，在南极和北极上空出现美丽的极光现象。地球上很多较重大的自然环境变化都与太阳活动有关。因此，对太阳活动的观测和预报是十分必要的。

下载

案例研究空间天气

空间天气指太阳至11距离地球表面30千米以上这个广袤的空间，由太阳活动引起的瞬时或短时间内发生的环境状态变化。

空间天气有好、差和恶劣之分。好的空间天气指行星际空间处于相对平静的状态，有利于运载火箭正常发射、卫星正常运行等，人类活动不受干扰;差的空间天气指行星际空间受到不同程度的扰动，但扰动的规模和强度都不大，不会造成严重的影响;恶劣的空间天气指行星际空间发生剧烈变化，如出现日冕物质抛射、大的耀班爆发、磁暴等现象。恶劣的空间天气，会对人类造成广泛的、多方面的影响，如卫星失效、通信中断、导航失灵、电网瘫痪等，由此导致的社会秩序混乱，会使灾害的后果更加难以预测。

国家空间天气监测预警中心负责空间天气预报。空间天气预报的主要内容包括:一是太阳活动，如太阳黑子数、耀班、高速太阳风等;二是行星际空间天气，如太阳风状态、行星际磁场的大小和方向等;二是地球空间天气，如磁暴、太阳风、极尤现象、电高层状况等。预报的空间天气指数包括短波收听指数、信鸽飞行指数和卫星导航指数。

思考：分析空间天气会对人类活动造成哪些影响。比较空间天气与日常天气的异同。

下载

作业题

1.向同学们描述你所知道的与太阳活动有关的地理现象。

2阅读材料并结合所学知识，简述使用太阳能光热电站给人们生活带来的利与弊。

太阳为地球源源不断地提供着尤和热。随着科技的进步，人们开始利用太阳能资源。例如，太阳能尤热电站是通过数以于万计的反尤板聚焦、太阳能，通过加热高塔顶端的锅炉，产生蒸气，进而驱动发电机发电。

3根据给出的材料和”太阳黑子活动与关中平原旱涝年份的关系”图，完成下列各题。

我国学者通过对1960-2010年太阳黑子活动周期与陕西省关中平原旱涝年份关系的研究，

分析出太阳黑子活动与关中平原发生旱涝灾害的时期有一定的关联。

(1)太阳黑子活动(用黑子相对数表示)呈现周期性变化，图中4个完整周期各是多少年？平均是多少年？

(2)上图中发生旱涝的年份与太阳黑子活动周期有什么关系？

课题：以国家体育场代表太阳，按既定比例计算太阳系八颗行星在国家体育场以南的距离。

下载

课前探究

19世纪40年代，德国天文爱好者施瓦布发现了太阳黑子活动10～11年的周期变化规律。通过长期的观测，人们还发现太阳黑子在日面上的活动，随时间的变化，其纬度分布也具有规律性：每当一个太阳黑子周期开始时，最先出现的黑子总是在距离太阳赤道较远处（平均纬度为35°），然后向低纬度方向移动，最终黑子出现的位置逐渐靠近太阳赤道。

英国天文学家爱德华·蒙德（1851—1928）以日面纬度为纵坐标，以时间（年份）为横坐标，绘制出太阳黑子分布图。他据此发现，在一个太阳黑子周期内，黑子出现过的区域所组成的图案就像蝴蝶的两只翅膀；如果把一系列太阳黑子周期的图案绘制在一起，就构成了一连串翩翩起舞的“蝴蝶”影像。

1.扼要了解本节课文中对太阳黑子的相关介绍；议一议，在图1-11中，你可以获取太阳黑子的哪些信息？

2.在教师的指导下，开展观测太阳活动，过程如下：（1）在晴朗的白天，架设好天文望远镜，用一张白纸作为投影屏。

（2）把一块28厘米长、20厘米宽的薄硬纸板剪一个洞，套在望远镜镜筒上，硬纸板会在白纸上形成阴影。

（3）去掉望远镜的目镜，调节焦距，前后移动白纸，直到白纸上呈现出清晰的太阳图。

（4）在太阳表面你能看到什么？把你看到的画在纸上。温馨提示：在观测过程中，不要用眼睛直视太阳，也不能使用望远镜直接观察太阳，否则会灼伤眼睛。

下载

一、太阳辐射与地球

太阳辐射是太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量。到达地球的太阳辐射，约占太阳辐射总量的二十二亿分之一。

太阳辐射经植物的生物化学作用，可以转化成有机物中的生物化学能。煤炭、石油等化石燃料，是地质时期生物固定以后积累下来的太阳能。

太阳辐射是地球大气运动、水循环的主要能源。太阳辐射本身以及大气运动、水循环等，也为人类源源不断地提供能源。

下载

活动

1.读下表，完成相关任务。

（1）根据表格数据，绘制大气上界太阳辐射随纬度分布的统计图，据此归纳地球大气上界太阳辐射的分布规律。

（2）地球表面可划分为热带、温带、寒带等不同的天文气候带。议一议，它与大气上界太阳辐射的分布有无相关性？说明你的理由。

2.太阳常数是表示太阳辐射能量的物理量，即在地球大气上界，在日地平均距离条件下，垂直于太阳光线的1平方厘米面积上，1分钟内所得到的太阳辐射能量。

太阳常数为8.24焦/（厘米2·分）。计算：不考虑地球大气的作用，在将地球看作一个标准球体的条件下，每小时到达地球表面的太阳辐射相当于多少度电？

提示：1焦＝1瓦·秒，1度＝１千瓦·时。将地球面向太阳的半球的表面积换算成垂直于太阳光线的面积，就是地球上任何一个大圆的面积。

下载

二、太阳活动与地球

太阳活动，是指太阳释放能量的不稳定性所导致的一些明显现象，如太阳黑子、耀斑、日珥和太阳风等。这些现象分别出现在太阳外部的不同圈层。太阳黑子出现于光球层，耀斑和日珥出现于色球层，太阳风出现于日冕层。太阳黑子和耀斑是太阳活动的重要标志。

在太阳光球层的表面有些黑斑点，叫作太阳黑子。太阳黑子数目的变化，大体上以11年为周期。黑子数目最多的年份，称为太阳活动峰年；黑子数目最少的年份，称为太阳活动谷年。

生长在中高纬度地区的一些乔木年轮的疏密变化，有明显的约11年的周期性。对两极地区永久冰层的钻探研究，也证明了地质时期的气候变化有约11年的周期性。

在色球层的某些区域，会出现短时间内突然增亮的现象，这叫作耀斑，又叫作太阳色球爆发。耀斑活动的周期也是11年，常随着太阳黑子的增多而增多。耀斑的温度比太阳表面温度高几十倍，是色球层中激烈的能量爆发，以太阳射电爆发（太阳的电磁辐射急剧增加）和高能粒子喷发等方式放出辐射能。这些辐射能到达地球，引起大气电离层中强烈的电磁扰动—磁暴，影响短波通信，干扰电子设备，甚至威胁运行在太空中的宇航器的安全。

日冕层温度超过100万摄氏度，它的高温使高能带电粒子向外运动，当运动速度超过350千米/秒时，就能脱离太阳的引力飞向宇宙空间，形成带电粒子流，好像是从太阳吹出来的一股“风”，这一现象称为太阳风。在太阳活动峰年，太阳风的强度相应增大，特别是在耀斑爆发时，太阳风格外强烈。

太阳风到达地球时，受地球磁场的作用，偏向极地上空，在那里轰击高层大气，使大气电离，产生发光现象。这就是在地球高纬度地区上空经常出现的绚丽多彩的极光。

卡林顿事件发生在1859年，是历史上有记录以来最大的一次磁暴事件。同学们可上网了解这一磁暴事件。

下载

阅读

太阳黑子

太阳黑子实际上并不黑，只是由于它的温度比光球层平均温度（约6000K）低1000~2000K
（TK＝273.15K＋t，式中t是摄氏温度），因而在明亮光球的衬托下，它才显得暗淡一些。一般认为黑子是光球层中高速旋转的气体涡旋。黑子常成对出现，具有相反的磁极；大黑子周围还有一些小黑子，形成复杂的黑子群。早在公元前28年，我国就记录了太阳黑子的情况，这是世界公认最早的太阳黑子记录。

太阳活动与地球气候

太阳活动对地球气候的影响机制仍然是未解之谜。例如，在太阳活动峰年，激烈天气现象出现的区域“飘忽不定”，科学家至今也没有找到其内在规律。统计资料表明，在太阳活动峰年，地球上激烈天气现象出现的概率明显增加；在太阳活动谷年，地球上天气变化相对平稳。农业统计数据则表明，在多数太阳活动峰年，全球农业倾向于增产；在太阳活动谷年，全球农业歉收的概率更高一些。

下载