地球上的一切生命過(guò)程和大多數(shù)的地理過(guò)程，基本的能量均來(lái)源于太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射能不僅可以為初始生產(chǎn)物的光合作用和產(chǎn)物合成提供動(dòng)力，而且也是地理環(huán)境中各種主要自然因子變化和發(fā)展的動(dòng)力?？梢哉f(shuō)，地理環(huán)境中所發(fā)生的絕大部分自然過(guò)程，如大氣和海洋的運(yùn)動(dòng)、水分的循環(huán)、植物的光合作用、氣溫的變化、風(fēng)的形成等，無(wú)論是有機(jī)界、還是無(wú)機(jī)界，其最基本和最直接的能量基礎(chǔ)，首推太陽(yáng)輻射能。
　　太陽(yáng)輻射是熱核反應(yīng)能。如果取1克氫參加熱核反應(yīng)時(shí)，它所放出的能量，與一臺(tái)5匹馬力的機(jī)器連續(xù)工作7年所需要的能量相等。如果有一堆體積如太陽(yáng)那樣大的煤炭，按照目前太陽(yáng)向四周空間所發(fā)射的能量水平燃燒（太陽(yáng)每秒輻射到空間的能量，相當(dāng)于燃燒115億噸煤所產(chǎn)生的熱量），那么只需要3000年的連續(xù)燃燒，即可將這堆煤炭全部化為灰燼。而事實(shí)上，太陽(yáng)持續(xù)地發(fā)射這種巨大的能量，至少已經(jīng)有100億年以上的時(shí)間了，這是由于太陽(yáng)進(jìn)行的是熱核反應(yīng)的結(jié)果。這個(gè)推論只是在愛(ài)因斯坦提出了質(zhì)能互相轉(zhuǎn)化原理之后，才逐漸為人們所認(rèn)識(shí)的。
　　人們注意到化學(xué)元素周期表中兩種最輕的元素氫與氦之間的原子量關(guān)系：氫的原子量為1.008，氦為4.003，如果使用4個(gè)氫原子去合成一個(gè)氦原子時(shí)，那就必然多余出0.029單位的原子量，這個(gè)多余的質(zhì)量，按照愛(ài)因斯坦質(zhì)能公式：E=mc²，多余出的微小質(zhì)量m乘以光速c的平方，即可轉(zhuǎn)換出巨大的能量E。這個(gè)質(zhì)能互換的公式，揭示了太陽(yáng)放出巨大能量的秘密。因?yàn)樵谔?yáng)的組成成分中，最豐富的元素就是氫，其次就是氦，二者合計(jì)約占太陽(yáng)總質(zhì)量的97％，加上處于那樣的溫度和壓力條件下，可以順利地實(shí)現(xiàn)熱核聚變反應(yīng)，從而放出相當(dāng)大的能量來(lái)。太陽(yáng)的總質(zhì)量約為2×1030千克，如果假定其全部由氫組成，按照熱核反應(yīng)計(jì)算，它可以發(fā)射出相當(dāng)于1.28×1045焦耳的總能量。現(xiàn)在測(cè)定，太陽(yáng)向外部空間每秒發(fā)射的能量為3.7×1026焦耳，據(jù)此推斷，太陽(yáng)內(nèi)部由質(zhì)子合成氦的過(guò)程，至少可以延續(xù)1×1011年，即1000億年以上。于是，我們有充分的理由相信，在地球形成直至今后的幾十億年中，太陽(yáng)向外發(fā)射的能量基本上保持著一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。
　　自從地球形成時(shí)起，它無(wú)時(shí)無(wú)刻不在接受著太陽(yáng)輻射能。這種輻射以電磁波的形式，經(jīng)過(guò)498秒的時(shí)間傳送到地球。地球這個(gè)行星所接受到的太陽(yáng)輻射能，只是太陽(yáng)向外部空間發(fā)射總能量的二十億分之一。一天之內(nèi)，地球從太陽(yáng)那里所接受到的輻射能，相當(dāng)于爆炸10億顆氫彈所釋放的能量，或者相當(dāng)于上萬(wàn)個(gè)颶風(fēng)所包含的能量。
　　就目前所知，全球陸地表面上所接受到的極端最高太陽(yáng)輻射有下列幾項(xiàng)紀(jì)錄：據(jù)在南極（海拔2800米）歷時(shí)8年的測(cè)定，12月份的平均太陽(yáng)總輻射值可達(dá)955卡/厘米2·天；而在非洲安哥拉的馬朗基（Malange）觀測(cè)到的太陽(yáng)總輻射值達(dá)2712卡/厘米2·天，這是迄今地球表面上所測(cè)得的最大太陽(yáng)總輻射值，該地的海拔高度為1150米。
　　正是由于地球表面上具有這種水平的輻射能收入，加之地球本身的形狀、大小和運(yùn)動(dòng)特性，才為在地球上生命的產(chǎn)生、人類(lèi)的出現(xiàn)以及農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提供了一個(gè)最基本的條件。現(xiàn)代科學(xué)證明，在地球這樣的環(huán)境下，分子總是可以不斷地形成（化合），又可不斷地分解。假如地球獲取的能量比現(xiàn)在的高得多，就會(huì)使地球表面過(guò)熱，由于熱擾動(dòng)過(guò)強(qiáng)，原子根本無(wú)法彼此結(jié)合在一起，永遠(yuǎn)也不可能形成分子，更不用說(shuō)能形成比分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多的生物體；反之，如果地球接受的太陽(yáng)輻射能過(guò)少，地表的溫度過(guò)低，則分子將彼此聚集在一起，形成單一的晶體或固體，其活動(dòng)性和自由度大大地受到限制，同樣亦無(wú)法促使生命的發(fā)生與發(fā)展?，F(xiàn)實(shí)的地球表面，則得天獨(dú)厚地介于上述兩個(gè)假設(shè)范圍之間，它可以從太陽(yáng)那里獲得足夠的能量，以使得一些分子不斷地進(jìn)行分解；而得到的太陽(yáng)輻射能又不過(guò)大，使得包括生命體在內(nèi)的大部分化合物得以保存或暫時(shí)得以保存；同時(shí)，地球上的水處于這樣的能量水平之下，絕大部分均以液態(tài)的形式存在，但又不排斥它的氣態(tài)和固態(tài)形式。由此，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的演化，才在地球上出現(xiàn)了生命，出現(xiàn)了龐大的有機(jī)界，出現(xiàn)了人類(lèi)，以及人類(lèi)生存所必需的基本條件。
　　太陽(yáng)是一個(gè)巨大的氣態(tài)恒星，其表面溫度約為6000℃，而其內(nèi)部溫度通常認(rèn)為可達(dá)4000萬(wàn)度。太陽(yáng)直徑約為1.39×106千米，表面積為6.075×1012平方千米，體積為1.42×1018立方千米，比地球約大130萬(wàn)倍，但是其組成物質(zhì)的密度較小，只相當(dāng)于地球密度的1/4強(qiáng)。
　　地球與太陽(yáng)之間的距離，在一年當(dāng)中是不斷變化的，平均距離為1.495×108千米。一年之內(nèi)，由于地球繞日運(yùn)動(dòng)的橢圓形軌道，日地距離的變化達(dá)5.0×106千米。每年的1月1日日地距離最小，為1.47×108千米；每年的7月1日日地距離最大，為1.52×108千米。由于日地距離的變動(dòng)，到達(dá)地球表面上的太陽(yáng)輻射的年變化，為太陽(yáng)輻射年平均值的±3.5%。
　　太陽(yáng)的表面溫度較高，它發(fā)射出的射線(xiàn)，波長(zhǎng)相應(yīng)較短，所以人們也稱(chēng)太陽(yáng)輻射為短波輻射，以區(qū)別于從地球向外發(fā)射的長(zhǎng)波輻射。太陽(yáng)輻射能在真空中傳輸，它的傳播速度等于光速，并且具有微粒性和波動(dòng)性?xún)煞N特性。太陽(yáng)輻射以電磁波的方式在真空中傳遞時(shí)，不需要任何物質(zhì)做媒介。假如其傳播不是在真空中時(shí)，則輻射能量將會(huì)被傳播途徑中的介質(zhì)吸收、散射或反射而削弱。
　　編輯/蘇泳