太阳辐射为人类的生产和生活提供能源。
人类生产和生活中所使用的能量,一部分直接来自太阳能,如太阳能热水器、太阳灶、太阳能电站等;另一部分是由太阳能转换产生的能源,如煤炭、石油等化石燃料。
太阳能作为一种新能源,具有可再生、较廉价、无污染的特性。目前,世界上很多国家都在大力开发利用太阳能资源。
太阳的一些活动对地球的自然环境和人类活动也会产生影响。
人类能够直接观测到的是太阳的大气层。太阳大气从里向外分为光球、色球和日冕三层,各层皆有一些大规模的太阳活动。
太阳活动的类型较多,有太阳黑子、耀斑、日珥和太阳风等,其中太阳黑子和耀斑是太阳活动的主要标志。
地球处于较安全的宇宙环境中。
在太阳系中,太阳正处于壮年期,状态稳定;大小行星各行其道,互不干扰,为地球提供了较安全的宇宙空间。
地球具有适宜的温度条件。地球与太阳的距离适中,使地球近地表1.5米的平均气温保持在15℃左右。离太阳很近的星球,接收的太阳辐射过强,温度过高,生命难以存在;离太阳很远的星球,温度过低,生命无法存活。且地球自转与公转的运动周期也较适中,使地球表面的温差较小,有利于生命过程的发生和发展。
地球具有适宜的大气条件。地球的体积与质量适中,适度的引力吸引了适量的大气,使大气既不易散失,又不至于过分浓厚,形成了包围地球的适宜大气层。大气层不仅给地球提供了保护,而且经过漫长的演化,形成了今天适合生物生存的现代大气。
地球上有液态水。由于原始地球体积收缩和内部放射性元素衰变产生热量汽。这些水汽通过火山活动等地球内部的物质运动逸出地表,汇集在低洼地,形成原始海洋。原始海洋是生命的摇篮,为生命的诞生提供了有利条件。地球表面的液态水是生命存在的必要物质条件。
从图中,可以看出地震波在由地表向地下传播的过程中,其传播速度在一定深度发生突然变化。
这种波速发生突然变化的面叫作不连续面。地球内部有两个明显的不连续面:一个在地下平均33千米处(大陆部分),在这里纵波和横波的传播速度都明显加快,叫作莫霍面;另一个在地下2900千米处,在这里纵波的传播速度突然下降,横波完全消失,叫作古登堡面。
依据地震波在地球内部不同深度传播速度的差异和变化,把地球内部由外到内划分为地壳、地幔和地核三个圈层。
各圈层的物质组成、密度、温度等有较大差异。
大气,尤其是对流层中的大气,主要靠吸收地面辐射而增热,地面辐射是近地面大气热量的直接来源。
大气通过吸收太阳辐射和地面辐射而升温,同时也以长波辐射的形式向外释放能量。大气辐射除一部分射向宇宙空间以外,大部分射向地面,其方向与地面辐射相反,称为大气逆辐射。大气逆辐射在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,对地面起保温作用。大气对地面的保温作用使夜晚的气温不会太低,地表昼夜温差不会太大。总体而言,太阳支配着地球上地面和大气的能量传输过程,就全球平均而言,地面和大气大致维持在一个能量转换平衡的状态。
热力环流是大气运动最常见的形式。
太阳辐射在各地区的分布不均,造成不同地区之间热量分布有差异。
如上图,其中受热多的B地区,近地面空气膨胀上升,在高空集聚起来,使得高空大气密度增大而形成高气压,近地面空气密度减小,形成低气压。受热少的A、C两地则相反,空气因冷却收缩下沉,高空大气密度减少而形成低气压,近地面空气密度增大,形成高气压。这样,高空和近地面的同一水平面上,气压高低存在差异,产生了水平气压梯度力,促使高空气流从B地流向A、C两地高空;近地面气流从气压较高的A、C两地流向B地,并补充B地上升的空气,从而形成热力环流。
记忆口诀:热上升、冷下沉、热低压、冷高压
冷热地区之间空气的垂直升降运动与水平运动共同构成了热力环流。这种现象在自然界中广泛存在,如海陆风、山谷风和城市风等。
海陆间热力性质差异是形成海陆风的主要原因。
白天,陆地增温比海洋快,因此陆地上的气温较附近海洋高,空气受热上升;海面升温慢,海面上空的气温相对较低,空气下沉。在水平气压梯度力的作用下,上空的空气从陆地流向海洋,低空则又由海洋流向陆地,形成海风。日落后,陆地降温比海洋快,因此到了夜间,低空就出现与白天相反、由陆地吹向海洋的陆风。
左图为高空风的形成示意。在不受摩擦力影响的情况下,当地转偏向力增大到与水平气压梯度力大小相等、方向相反时,风向与等压线平行。在北半球背风而立,左为低压,右为高压。
右图为近地面风的形成示意。在受摩擦力影响的情况下,当地转偏向力和摩擦力的合力与水平气压梯度力相平衡时,风向斜穿等压线,由高压吹向低压。在北半球背风而立,左前为低压,右后为高压。
水循环指自然界的水,在太阳辐射和重力等作用下,通过蒸发、蒸腾、水汽输送、降水、下渗和径流等环节,在水圈、大气圈、岩石圈和生物圈中连续运动的过程。地球上各类水体通过水循环形成了一个连续而统一的整体。
水循环包括海陆间循环、陆地内循环和海上内循环三种类型。海洋表面蒸发的水汽,被气流输送到陆地上空,在适当条件下凝结,形成降水。降落到地面的水一部分在地表流动,形成地表径流;另一部分通过下渗进入地下,形成地下径流。两者最终经江河汇集返回海洋,由此形成海陆间循环。
受人类活动的影响,城镇化地区地表性质发生了很大变化,导致水循环存在显著差异。主要表现为城市不透水地面比重增加,城市地表蒸发和蒸腾量减少,地表径流量显著增多,而下渗补充地下水的径流量减少。
海水温度反映海水的冷热程度。太阳辐射是海水最主要的热源。
受太阳辐射的影响,海洋表层水温的高低,随时间和空间而变化。
此外,寒暖流经过的海区,水温也受影响。一般来说,同一海区的水温,夏季高些,冬季低些。不同海区的水温,低纬度高些,高纬度低些;暖流水温高于所流经海区的水温,寒流水温低于所流经海区的水温。
海水盐度一般指每千克海水中溶解的盐类物质的质量,用千分数(‰)表示。世界海水的平均盐度为35‰。
世界各海区海水盐度分布不均匀,盐度最高的海域出现在红海,海水盐度在41‰左右,而波罗的海盐度最低,海水盐度一般为7‰~8‰。
降水量和蒸发量是影响海水盐度的主要因素。通常,降水量大于蒸发量的海区盐度偏低,反之盐度偏高。
世界海洋表层海水盐度从南半球和北半球的副热带海区,分别向两侧高纬和低纬递减,呈马鞍形分布。副热带海区炎热少雨,蒸发量大于降水量,故盐度最高;赤道海区虽然温度高,蒸发强烈,但降水量也大,故盐度低于副热带海区。
另外,海水盐度还受入海径流、海区封闭程度和结冰期等因素影响。有河流注入的海区盐度一般较低。结冰期盐度增高,融冰期盐度降低。
流水地貌是由地表流水作用塑造形成的。
流水作用包括流水的侵蚀、搬运和堆积等方式。侵蚀指流水对河床的冲蚀及对可溶性岩石的溶蚀;搬运指流水携带泥沙和溶解质,以及推动砾石移动的过程;堆积指流水中侵蚀、搬运的物质最终沉积下来的过程。根据流水的作用方式,流水地貌主要有流水侵蚀地貌和流水堆积地貌等。
海岸地貌指海岸地带在构造运动、海水动力、生物作用和气候因素等共同作用下形成的各种地貌的总称。
根据海水的作用方式,海岸地貌又可分为海蚀地貌和海积地貌。
在由岩石构成的海岸地带,波浪不断地击打、侵蚀岩壁,导致岩石破碎,岩壁崩落,海岸后退,最终形成了高耸的海蚀崖、深邃的海蚀洞、各种造型的海蚀柱等海蚀地貌。
在基岩海岸的海湾区,以及由淤泥质和砂砾质物质构成的海岸地带,由波浪、潮汐等携带的物质沉积在近岸的浅水区域,形成了沙滩、沙坝、沙嘴等海积地貌。在热带和亚热带海域,有珊瑚礁和红树林等生物海岸,构成特殊的海岸环境。
地球陆地表面约有11%的面积被现代冰川覆盖,其主要分布在南北两极以及中低纬度的高山和高原地区。冰川的侵蚀和沉积作用改变着这些地区的地表形态,形成多样的冰川地貌。
冰川侵蚀作用一般发生于冰川上游地区。巨大的冰川刨蚀地面,形成冰斗、刃脊、角峰、冰蚀谷(U形谷)等冰蚀地貌。
冰川的搬运能力极强,能将冰川携带的物质搬运很远的距离。冰川的沉积作用在冰川融化时才会呈现,一般发生于冰川下游地区。冰川的沉积物称为冰碛物,它的颗粒大小不一,漂砾、黏土常混杂堆积在一起,形成冰碛平原和冰碛湖。
第四纪大冰期时,亚欧和北美大陆的冰川广布,给地表留下了大量冰川遗迹及冰川地貌。对冰川遗迹及冰川地貌的研究,可以帮助我们了解古冰川活动情况和古气候变化规律。
土壤的形成始于地壳表层岩石风化物,这些风化物经过极其缓慢的物理、化学和生物作用过程,慢慢发育形成土壤。
影响土壤形成与演化的因素包括成土母质、生物、气候、地形和时间等,它们共同控制着土壤的发育和土壤性质。
自然界中,不同地区由于气候、地形、土壤等环境条件不同,会形成不同的植被类型。
世界上的地震大多集中分布在板块交界处,呈带状分布。
世界上主要有两大地震带:其一为环太平洋地震带,这里集中了世界上80%以上的浅源地震、90%以上的中源地震和几乎全部的深源地震;其二为地中海—喜马拉雅地震带,这里集中了世界上约15%的地震,其中绝大多数为浅源地震。
我国位于世界两大地震带的交界地带,是一个多地震的国家。
滑坡通常指斜坡上的土层或岩层,在重力作用下沿一定的软弱面整体向下滑动的现象。
影响滑坡活动的因素众多,大致可以归为三个:
一是不稳定的山坡形态,如较陡的坡面;
二是岩土软弱面,如岩体中的裂隙和松软夹层;
三是触发因素,如地下水、地表水、降水对岩土软弱面的润滑作用,以及地震、河流侵蚀、人工活动等对坡体稳定性的破坏。
我国地域辽阔,区域自然环境差异较大,致灾因素分布不均,导致不同区域、不同时间可能发生不同类型的自然灾害。