驱动大自然的能量

从大气的运动到原子的运动，从单个细胞的生命到植物、动物和人的生命，没有一种自然现象不牵扯到能量的传递与转换。我们应当意识到，正是有了这些过程，人类才得以生存在地球上。撰文/Eugenio Merzagora 编译/郭世琮 地球的能量平衡地球从太阳接受的能量是巨大的，大约每秒钟能收到40万亿卡的热量，相当于700万吨煤产生的热量。这种能量是如此之大，以致地球不可能利用它的全部，而且如果不能躲避和消除部分热量的话，地球上的温度注定将会越来越高。然而，地球上的年平均温度却只有15℃，这是怎么回事呢？对此，有各种因素可以做出解释。首先，太阳向地球释放的全部能量不是都能到达地球，其中有30%多的能量在中途被大气层截住并被大气和云彩反射到太空中去了；其次，地球不只限于接收能量，而且它自己还释放能量，其数量大致可使地球接收的能量和释放的能量保持在一种恒定的平衡状态。地球在以各种形态摆脱它接收到的太阳能：一部分的太阳能以红外线的形态被散发，另外一部分的太阳能则以热量形态被释放到大气层，还有一部分太阳能是以水蒸气的形态被蒸发掉。不过，就这个问题，自然而然地会产生与我们在前面所说的正好相反的一种疑问：地球以那么多不同的形态在摆脱它接收到的太阳能量，为什么不会变冷呢？事实上，地球表面扩散的大部分红外线并未消失在太空中，而是被大气层中的水蒸气和二氧化碳吸收，然后再把它们送还给地球。大气层对地球的功绩实在太大了。温室效应要归功于它，因为有了温室效应，地球才能保持一种较之太阳来说的能量平衡条件；抵挡有害的紫外线的照射，大气层也功不可没，因为它吸收了大部分紫外线。一句话，生命的存在有赖于大气层。