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太阳辐射基础知识 第一节 能源及其分类 一、能源的概念 能源指人类获取能量的来源，是可以直接或通过转换提供人类所需的有用能的资源，包括已开采出来可供使用的自然资源与经过加工或转换的能量来源。 二、能源的分类 世界上的能源可以分为10余种类型：化石能源（煤炭、石油、天然气）、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、原子能、氢能、潮汐能和受控热核聚变能等。这是能源的基本形式 1．可再生能源与不可再生能源 在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，称之为可再生能源。经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称之为不可再生能源，它随着大规模地开采，储量越来越少，总有枯竭之时。 2．常规能源与非常规能源（新能源） 在一定历史时期和技术水平下，已经被人们广泛应用的能源，称之为常规能源。许多古老的传统能源和太阳能、风能、生物质能等若采用先进的方法加以广泛利用，以及用新发展的先进技术利用的能源，如氢能等称之为新能源。 3．商品能源与非商品能源（传统能源） 以经济流通领域中的地位加以区分。商品能源是指进入市场用货币进行交易的能源，如煤炭、石油及其制品、焦炭、电力等。非商品能源是指那些一般不通过市场的能源，如某些传统能源，秸秆、薪柴、牲畜粪便等。 4．一次能源与二次能源 自然界现成存在，可直接取得而又不改变其基本形态的能源称为一次能源，或称初级能源，由一次能源经过加工转变成另一种形态的能源产品叫二次能源，也称次级能源。 5．农村能源 农村能源这个名词不是能源分类学上的一个概念，它是能源管理工作上的一种划分。其研究对象和内容是指农村当地各种自然资源的开发和利用，包括农村地区商品能源的供应和消费；能源技术应用、推广；能源使用中的管理；能源技术和产品的服务社会化和市场化问题等等 第二节 太阳与地球 一、 太阳能 太阳是地球上能源的根本。除了核能和地热能，地球上几乎所有的能源形式都直接或间接地和太阳有关。通俗地讲，离地球约1.5亿公里的太阳就是一个火球。太阳从质量组成而言，主要是由地球上最轻的元素氢组成，占78.7%；此外，氦占19.8%，剩余的1.5%由种类繁多的金属和其他元素组成。太阳直径139公里，总质量约1.99×1027t,因此太阳的平均密度为1.4g/cm3。 太阳结构上由大气和内部两大部分组成，太阳大气自里向外分为光球、色球和日冕3个层次；内部向外则分为对流层、中介层和核心3个层次。在太阳核心部分，氦占到65%,而氢则下降到35%。太阳内部温度高达1500万度，压力有3400多个标准大气压，物质在这个条件下呈等离子体状态。太阳核心和太阳大气之间存在很大的压力和温度梯度，由于太阳核心强大的重力吸引，使得太阳外层能紧密和核心连在一起。 太阳的能量通过太阳核心在高温高压下得核聚变反应产生。 每秒钟从太阳表面辐射出的能量约3.8×1023KJ。太阳的预测寿命是100亿年，迄今太阳的年龄大约45亿年。 由于地球上人类的生存依赖于太阳辐射，因此，如果太阳辐射大大减弱甚至消失，人类将不能存活。由此人们说太阳能是相对于地球取之不尽用之不竭的绿色可再生能源。 二、地球与太阳的运动规律 众所周知，地球每天绕着地轴，自西向东地自转一周。每转一周（360?）为一昼夜，一昼夜又分为24小时，所以地球每小时自转15?。 地球除了自转外，还围绕着太阳循着偏心率很小的椭圆轨道（黄道）运行，称为“公转”，地球在黄道上公转一周为一太阳年. 1、四季的形成 地球在黄道面上绕太阳运行时，地轴与黄道面的法线成23?27?的夹角。而且地球的自转轴公转时在空间的方向始终不变， 总是指向天球的北极。因此，地球处于运行轨道的不同位置时，阳光投射到地球上的方向也就不同，这就使得太阳光线有时直射赤道，有时偏北，有时偏南，形成地球的四季变化。 2、太阳赤纬角? 地球公转一周，形成四季，四季的重要特征有两点：一是气温高低不同；二是昼夜长短互异。四季的形成主要是由赤纬角?的变化而引起的。 太阳光线与地球赤道平面夹角称为太阳赤纬角，简称赤纬，以“?”表示，它是以年为周期的变化量，并规定以北为正值。 3、地球公转行程图 4、地球受太阳照射的变化 5、南北回归线 太阳的赤纬角随季节在南纬23?27?与北纬23?27?之间来回变动，在地理纬度上将南、北纬23?27?的两条纬线称为南、北回归线。 对于在某一地区随季节变化的太阳赤纬角，可由下式计算: 式中，n-----一年中从元旦日算起的天数，如春分，n=81，则?=0。 自春分日算起的第d天的太阳赤纬为： 三、太阳和地球的关系