1.8.1 “壮年”辐射,光辉灿烂

“壮年”辐射,光辉灿烂

太阳是一个庞大的天体,目前正处于“壮年”时期。用望远镜测到太阳的直径为139万千米,是地球的109倍。比较二者的体积,太阳的体积为地球体积的130万倍。可是太阳看上去并不大,原因是它离我们很远,大约有1.49亿千米,它发出的光要走8分钟才能到达地球。

利用万有引力定律和已知的地球质量(6.0×1024千克),我们可以计算出太阳的质量为1.9×1030千克,即比地球高出5个数量级。进而我们可以计算出,日心引力大约为地心引力的28倍,地球上一个标准体重为60千克的人,他(假如可以耐高温)位于太阳表面,他受到的重力就要超过1吨重。那真是活得太“累”了。

太阳更引人注目的是,它放出灿烂夺目的光芒。古诗中的“锄禾日当午”是说在夏日晴天的中午,人们在田间作业是如此的劳苦,原因是日照使此时的气温非常高。

为什么有如此高的气温呢?在近1.5亿千米之外的太阳看上去还是那么耀眼,这说明它辐射的光芒是非常强大的。太阳的亮度是2.7×1027。这就是说,它相当于有2.7×1027支标准的蜡烛同时燃烧放出的光。科学工作者在地球表面认真地测量了太阳的辐射能,这个数值叫做“太阳常数”。它的数值过去常写作“1.95卡/(厘米2·分)”,现在写作“1384瓦/米”。意思是说,在地球上一个具有1平方米的表面上,每秒钟可以接受到1384焦耳的能量。如果考虑到日地之间的距离,可以计算出太阳每秒钟释放的能量,为3.8×1027焦耳,这个数值太大了,甚至难以用一个普通尺度的物体作比喻。如果作一个“极大的”比喻,这相当于我们的地球被一个厚1000千米的冰层包裹着,当太阳的全部能量都集中到地球上,那么用不了一个小时就会将这些冰块融化并全部蒸发掉。

尽管太阳瞬时就放出如此巨大的能量,但到达地球上的只有10亿分之一。这些能量还有30%被反射回太空,剩下的70%被地球接受。在地球接受的能量中有70%用于加热空气,以保持其气温在一个不大的幅度内变化;剩下的被水、冰吸收,蒸发水分,再成雨降落,形成水的循环。此外还有极少量的太阳能参与植物的光合作用,使植物得以成长。这些植物的一部分直接变成了供我们今天享用的煤炭资源,一部分被动物吃掉,动物死去后有一部分变成了供我们今天享用的能源,这就是石油和天然气等。