1-4　到达地球的太阳能是多少？

在地球上，虽然有白昼也有黑夜，但太阳却每时每刻都在照耀地球。虽说如此，但不是所有的太阳能都能来到地球上。太阳的能量是通过光的形式向四面八方发射，把能量散发到宇宙空间。

地球绕太阳公转的轨道呈椭圆形，日地之间的距离很远，平均距离约为1.495×10⁸km（最远距离和最近距离分别为1.52×10⁸km和1.47×10⁸km）。对于宇宙来说，地球又很小，所以地球接收太阳能就很少，大部分太阳能都散发到宇宙空间。以地球和太阳的大小和相对位置为依据计算后可以得知，太阳总辐射能量中，只有22亿分之一到达地球大气层的上界，约为1.73×10¹²kW。

要知道，这只是到达地球大气层的上界，而不是地球表面得到的太阳能数量。太阳辐射的太阳能通过大气时，分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、氧和臭氧以及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面。

如图1-1所示，太阳能到达地球大气层的上界后，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生反射。据统计，太阳能向地球辐射的太阳能还有30％（约为51.9×10¹²kW）以光的形式又反射到宇宙中去，只有70％（121.1×10¹²kW）进入了大气层。

图1-1　太阳能辐射示意

从宇宙飞船上看地球，可以非常清晰地看到，具有高反射率的海洋和云层的地球，闪着蔚蓝色的光，这一点已得到证实。

太阳辐射穿越大气层时，大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。太阳辐射被大气吸收后变成热能，因而使太阳辐射减弱。因此，进入大气层中的太阳能中还要有20％（约占太阳向地球辐射太阳能总量的14％）被大气层散射或吸收，只有其中约80％（约占太阳向地球辐射太阳能总量的56％）多的太阳能穿过了大气层，最终到达了地球表面。由于大气层的散射和吸收，最后到达地球表面的太阳辐射功率约为96.88×10¹²kW。这与整个太阳辐射能量相比是太微不足道，可实际上，它仍然是全球发电容量的数十万倍。