地球表层的能流一、太阳能是地球表层的能量基础太阳的能量来自原子的聚合，每时每刻都发出大量的光和热，其中 1.75*1017j/s 到达地球。进入大气顶层的太阳辐射中，大气反射掉约 35%，其中包括大气成分的散射占 7%，云的反射占 24%，地表直接反射 4%。这部分太阳能散失在空间，不能用来产生大气运动。地球吸收的辐射中有约 65%最后到达地面或海洋，在那里作为热吸收，驱动自然地理过程进行。这部分太阳辐射中，大气吸收占 17.5%；地球表面吸收 47.5%。到达地球表面的太阳辐射，其热量的分布厚度是表面特性决定的。在海洋表面，博朗运动十分有效地把热分布在很厚的水层中，因此海洋表面水温的昼夜变化较小。陆地上的情况比较复杂，它不仅随入射辐射的昼夜变化而变化，而且还随土壤性质以及植被变化而变化 。二、太阳总辐射与辐射净值的地理分布太阳总辐射的数值决定于地球表面单位面积上所获得的太阳能量。地球表层的全部自然过程都与太阳总辐射有重要关系。相对而言，太阳总辐射在全球的地理分布规律更为重要。这是因为太阳总辐射的地理分布同温度分布、降水分布、气压及风的分布有直接的控制作用和重要影响。基本规律如下：1.太阳总辐射等值线的分布基本上是沿纬线呈带状延伸；2.南北两半球太阳总辐射的分布以赤道为轴大致对称，均是从极地向赤道方向逐渐增加；3.不论南北半球，年太阳辐射总量很不平衡，从南北半球 60°以上的 60*4.185kJ/cm2·a，到回归高压带的 200*4.185kJ/cm2·a，相差悬殊。正因为地球上太阳总辐射的南北差异如此之大，才导致大气环流的发展；4.太阳总辐射等值线的分布，在大洋上与纬线大致保持平行；但在陆地上受气旋活动、季风环流等因素的影响，太阳总辐射的纬向分布总受到破坏。三、太阳能在无机界的转换太阳能在无机界的转换主要是指太阳能在岩石圈上层、大气圈和水圈中的交换。在垂直方向上，进入大气层的太阳辐射，从整个地球来说，大约有进入辐射的 30%被大气散射或被云层等反射回去，这部分太阳能散失在空间，约有 20%被大气所吸收，约有 50%到达地表。大气 吸收中 1~3%为大气上层的氧和臭氧分子吸收，剩下的 9~17%被大气对流层中的水汽、尘埃和云中的水滴吸收。值得一提的是，氧和臭氧吸收的主要是光谱外的紫外线，虽然吸收能量不多，但因为其保护生物圈免受紫外线辐射的伤害，有着重要意义。四、太阳能在有机界的转换地球上所有的生命都是靠大阳能来维持的。太阳能在植物光合作用中被固定下来，经过食草动物及不同营养级的食肉动物的转化，暂时保留在生物圈中，这种被绿色植物固定的太阳能，是植物界也是动物界活动的能源。在太阳总辐射中，只有可见光部分，即波长 0.4-0.7 微米的光谱带内，绿色植物才能利用来进行光合作用.这部分光能称为光合辐射。光合辐射约占太阳总辐射的 50%。由于绿色植物的叶子不能便盖整个地面，总有一部分光线直接射到地面而不能进行光合作用。即使照射到叶子表面的太阳辐射，也会由于叶面的反射而有一部分受到损失;再加上绿色植物本身的生理因素，因而使光合作用的光能利用率即植物体全盛作用所消耗的能量与投入的太阳能总量之比是不高的:一般只有 0.1~1%，平均约为 0.5%,在最有利条件下，光能利用率可提有到 5%。理论上的光能利用率为 10%，但实际上很少越过 5%.地球从太阳辐射接受的能量中，只有 1/l 000 被光合作用所固定，每平方米的年产位只有几千克的干有机物。在世界范围内，每年约有 1500-2000 亿吨干有机物的年产量。.这些干有抓物构成地球上的第一性，为整个动物界的活动提供能量。太阳能在有机界的转化，实际上是能量的固定、转移和释故，将无机界与有机界联系起来。它不仅进行能量的贮存，还按着营养等级逐级转换，也通过腐烂链的分解释放出能量，并且以热的形式重新辐射返回太空。五、太阳能在自然环境中的作用（一）太阳能是自然环境整体性的能量基础用太阳能在自然环境中的重要意义.首先表现在它通过地表、大气、水休，生物界的能量交换，把无机自然界与有机自然界联结成一个整体—能量系统、自然地理环境各组成部分之间的相互制约性的基础，就是太阳能在各组成部分之间的能量交换。当然。不同组成部分能够组成统一整体，还必须由物质循环作为另一种基础物质基础。但是自然地理环境的物质循环所需要 的能量仍是太阳能。因而太阳能在自然地理环境中不同组成部分之间的转化正是整体性的能量基础。（二）太阳能决定一地的自然生产潜力一地的太阳总辐射的多少，实际上决定着该地单位面积上每年最多能生产多少光合产物。如果其他环境条件适宜于绿色植物的生产，即空气里的二氧化碳供养充足，有良好的土地肥力，适宜的气候条件（有适量的水分和适宜的温度），以及完善的田间管理，则绿色植物可以达到最高的生产力。如果选用的品种也是高光合效率的，那么这些条件下的绿色植物的最大生产力，就只与太阳总辐射的多少有关。由于在有的纬度上，一年内有的季节的日平均气温低于 10℃，一些绿色植物不能活跃生长，这时的太阳总辐射不能使植物充分进行光合作用。因而这时的气温成为限制因素。所以实际上某地单位面积上可能有的最大生产力，必须考虑气温在 10℃以上时的太阳总辐射，这时的太阳总辐射转化成的绿色植物的最大生产力，称为光-温自然生产潜力。可见，一地输入的太阳能是多少，决定着该地自然生产者的上限，即一地的自然生产潜力的限度，为了提高生产力，应研究目前有哪些限制因素妨碍自然生产潜力的发挥，如何克制这些限制因素。这些实际上是充分利用自然资源的理论基础。