太阳对地球的影响教学设计（精选13篇）
【设计思想】
以高中地理新课标的精神为指导，全面准确把握教学内容的核心思想，采用新颖、恰当、易于调动学生自主学习积极性的教学模式，引导学生全面深刻地掌握教学内容，培养学生主动探究地理问题的能力。【课标要求分析】
课程标准对本部分内容的要求是“阐述太阳对地球的影响”。这其实是上一节内容的延伸，是以太阳为案例，进一步说明宇宙环境对地球的影响。阐述太阳对地球的影响，主要是阐述太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响。与以往的教材不同的是，新课标太阳辐射的能量来源与传递、太阳活动的原理及太阳的内部结构等不作具体的要求，甚至可以不涉及。但必须把重点放在其对人类的影响上。为了说明太阳辐射和太阳活动对地球环境的影响，必须明确太阳辐射和太阳活动的主要特征和规律。并在教学过程中要注意引导学生从正、反两方面辩证地看待问题，以培养学生辩证的思维观和科学的态度。【教材分析】
本课主要讲述两部分内容：一是太阳辐射与地球，主要包括太阳辐射的概念、太阳辐射的能量来源、太阳辐射的范围、太阳辐射对地理环境形成和变化的影响以及对人们生产和生活的影响；二是太阳活动与地球，着重介绍太阳活动的主要类型以及太阳活动对地球的影响。【学情分析】
对于高一的学生来说，经过义务教育阶段的学习，他们对地理环境的认识、地理技能的形成和可持续发展的观念已有了一定积累，但对于学习地球科学知识、更深入的认识人类活动与地理环境的关系还有待加强，学生对于地理研究方法的掌握还有待提高。第一章的内容涉及了天文、地理、数学、物理等学科的知识，综合性很强，对学生的空间思维要求较高，因此教学过程中会配合使用图示辅助学生理解。【教法设计】
采用自主学习、探究学习、合作学习的方式，课堂中充分突出学生的主体地位，以小组讨论、分组发言、扮演角色的方式解决问题、进行教学。1.读图分析法：读图方法的掌握对地理知识的学习来说至关重要，在教学过程中采取读图分析的方法，帮助学生回忆、总结、提高。对于地理原理和教学重难点，运用多媒体及图表辅助，分析讲解，予以突破。
2.分组讨论法：教师提出问题，引导学生读书读图，找出解决问题的办法，促使学生积极思考，使课堂教学在问题探究、问题研讨活动中进行。
3.分析讲解法：对地理原理和难点，运用多媒体及图、表辅助，分析讲解，予以突破。【学法指导】
1.图导图练法：培养学生识图、析图、说图、填图的能力，培养良好的学习习惯，及时巩固地理知识，指导学生运用地图分析问题，解决问题。
2.自主合作学习：通过引导学生读、思、议，以发挥学生主体作用，充分激发学生学习兴趣。读：培养学生阅读地图的习惯和能力；思：通过教师提问启发，学生积极思考达到学习的要求；议：学生围绕教师的质疑，展开讨论，进一步理解知识。【教学目标】
1.知识与技能：了解太阳辐射的概念及其对地球产生的影响；掌握太阳活动的主要类型及太阳活动对地球产生的主要影响。
2.过程与方法：通过读地理图表，让学生学会多从身边事物开始探讨，把学习与生活融于一体，培养学生的洞察能力和分析能力；通过案例分析，激发学生的求知欲，培养学生迁移知识的能力，并养成搜索资料的习惯和筛选资料的能力。
3.情感态度与价值观：通过从具体生活、生产实例的讨论入手，分析太阳辐射、太阳活动对人类的影响，培养学生热爱生活，善于观察生活中的现象，培养理论联系实际的能力。正确认识太阳辐射对地球的影响，树立科学的宇宙观和发展观；正确认识太阳活动对地球产生的影响，树立科学的宇宙观和辩证唯物主义思想。【教学重点】
太阳辐射、太阳活动对地球的影响。【教学难点】
太阳黑子和耀斑对地球的影响。【课时安排】
1课时 【课前准备】
(1)学生课前查阅太阳辐射和太阳活动的相关资料，交流讨论，引起共鸣，激发学习兴趣。
(2)指导学生准备相关材料，收集学生课前搜索资料遇到的问题，通过设置问题解决。【教学过程】
（板书）第二节 太阳对地球的影响
（引入）在宇宙中，太阳是地球相依的非常重要的一颗恒星，它的光和热是地球上人类赖以生存和活动的源泉，即为地球提供能量，我们知道“万物生长靠太阳”，太阳孕育了地球上的生物。那么，太阳对地球产生了怎样的影响呢？本节课我们主要从太阳辐射和太阳活动对地球两方面的影响来学习。
（过渡）首先我们先来学习太阳的概况，请各小组选代表从组成成分，表面温度，体积，质量等角度给我们简述一下太阳的概况。（板书）
一、太阳辐射对地球的影响
1、太阳概况
老师补充太阳概况的资料:（过渡）自然界中的物体，都以电磁波的形式时刻不停地向外传送能量，太阳源源不断的以电磁波的形式向四周放射能量，我们称为太阳辐射，太阳电磁波包括x射线、γ射线、红外线、可见光、紫外线，它们的波长不同，特性和作用也有很大的差异。太阳辐射的能量主要集中在可见光区，他的能量是巨大的，据计算，每分钟太阳辐射到达地球的能量相当于燃烧4亿吨煤产生的热量。（学生活动）思考太阳能产生这么大的能量，那这些能量来源是什么？请各组代表回答。
（板书）2，太阳能量的来源 老师补充
（过渡）虽然太阳能量到达地球不过是他的22亿分之一，但对地球的影响却是不可估量的。请同学根据所收集的材料，用例子来说明太阳辐射对地球的影响。（板书）3，太阳辐射对地球的影响
（学生活动）由两个群众方阵来回答，互相比赛。
（板书）a、太阳辐射是维持地表温度，促进地球上的水，大气，生物活动和变化的主要动力，即是地理环境的动力来源，如大气环流，洋流 b、太阳辐射能是我们日常生活和生产的能量来源
（总结）老师对发言进行分类总结，太阳辐射对地球的影响既有有利的一面，也有不利的一面，既有直接影响，也有间接影响，说明同一事物的两面性，对学生进行情感态度，价值观的教育。
（迁移）太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，在地球上煤、石油等矿物燃料逐渐面临枯竭的条件下，如何开发利用太阳能就摆在我们面前了，请同学们自由发言你对太阳能利用设想。（承接）太阳辐射在地球上的分布并不均匀的，具有差异性
（学生活动）请同学们分析课本图1.8 图1.9，由各小组代表回答问题。老师补充大气上界的概念。
（迁移）为什么我国太阳年辐射总量分布不遵循这条规律，分析原因
影响太阳辐射分布的因素除了包括纬度位置，还有气候状况（沙漠地区多的原因）和地势影响（青藏高原区最多的原因）。
（承接）我们所看到的太阳看上去很平静，我们感觉不到其有什么变化，但其实它时刻在发展变化着，并且这种变化有时很剧烈，这些变化我们称之为太阳活动。（学生活动）案例：第四次中东战争期间，埃及的雷达受到奇怪的干扰，这种干扰只出现在白天且干扰的方向与太阳活动方向一致，埃及随即受到以色列飞机的狂轰滥炸并失去西奈半岛。埃及受到的干扰来自哪里？为什么？（板书）
二、太阳活动对地球的影响
（学生活动）请各小组代表简述太阳大气结构，各层概况，归纳太阳活动的主要类型。
（板书）
1、太阳大气的结构（板书）
2、太阳活动的主要类型 老师归纳总结
（学生活动）请各小组代表回答活动题。（过渡）“上看天，下看地，天地之间有联系”。太阳虽然离我们很远,但太阳活动对地球的影响在一定程度上还是很大的，太阳活动使地球所接受到的太阳辐射有一些微小变化，但可能会对地理环境和人类活动造成重大的影响。（学生活动）请各小组一起举例说明太阳活动对地球的影响（板书）
3、太阳活动对地球的影响 老师对发言进行分类总结
耀斑爆发发射的电磁波影响无线电短波通讯 带电粒子流——磁暴、极光黑子——降水
太阳活动对地球的影响既有有利的一方面，也有不利的一方面。（总结）
这节课主要了解了太阳的概况、太阳辐射及其对地球的影响，太阳大气层的分层和太阳活动的类型及其对地球产生的影响。太阳对地球的影响有利也有弊，由于太阳活动对地球的影响很大，所以世界各国都十分重视对太阳活动的观测和预报，我国观测记录太阳黑子的变化的历史久远，古代史书上就有关于太阳黑子的记载，如公元前28年，有记载曰“三月乙未，日出黄，有黑气大如钱，居日中”面对太阳活动对地球的影响，我国有关部门在观测和预报，力图把太阳活动可能造成的不利的影响降到最低程度。太阳活动对地球还有许多方面的影响，请同学们回去继续搜索，我们将搜集并进行交流„„(课堂练习)地图填充册 【板书设计】
一、太阳辐射与地球 1，太阳的概况 2，太阳辐射的概念 3，太阳辐射的能量来源 4，太阳辐射对地球的影响
二、太阳活动与地球 1，太阳大气的结构 2，太阳活动的主要类型 3，太阳活动对地球的影响 【教学反思】
一、全局性教学地位的分析
人教版高中地理必修一“太阳对地球的影响”这一内容, 位于教材中的第一章节“行星地球”的四节中的第二节, 属于一个衔接环节。主要的教学目标为:能通过展示的图片理解太阳活动增强时会使地球无线电短波通讯受干扰及产生磁暴现象的原因;通过对各种资料的观察以及课前室外的观测, 培养学生获取地理信息的能力和分析、判断、推理等逻辑思维能力等。本节教学重要教学难点为太阳活动 (黑子和耀斑) 对地球的影响。本节课程的教学内容比较容易理解, 学生可以自主的通过预习、查阅资料、寻求教师的帮助等形式进行深入的学习行为。此节教学内容作为高中生进入到高中学习生活后的第二课时, 可以有效的培养学生的地理学习兴趣, 进而树立自我的地理思维。而在此节学习活动前, 学生已经学习过了“宇宙中的地球”的相关内容, 对于地理教材中的太阳和地球有了初步的认识, 为地理教师的新知识的教学奠定了坚实的基础, 并有效的激发了学生的地理学习兴趣。为此, 此内容不仅是地理教材中“行星地球”这一章节中的基础内容, 同时也是起到衔接新旧知识的作用。
二、具体教学内容的结构框架分析
(一) 内容组织结构分析
(1) 地理知识内在隐含的知识结构
人教版高中地理必修一“太阳对地球的影响”这节内容, 主要是以“为地球供应能量”和“太阳活动影响地球”为主要知识框架。在教材引言中就运用图片来进行描述, 从生活、具体生产活动中的具体事例进行深入分析太阳辐射为地球为其供应出的相关能量。并在教学过程中要求学生不断进行扩展其实际案例, 来进一步论述其他地理知识。通过学生的讨论学习, 进而全面掌握太阳辐射能量在地球上的纬度分布差异的相关学习内容。于此同时, 地理教材中还涉及到了太阳大气分层、太阳活动、太阳活动周期、太阳活动对地球的影响等相关内容, 以此作为实际学习材料让班级中学生观察分析太阳黑子数变化的活动, 进而充分的说明太阳活动对地球的影响内相关知识。
(2) 地理学习能力框架
当前阶段, 人教版高中地理教材的表现形式主要分为叙述性课文和活动性课文两种。地理教师需要在实际教学活动中, 将其进行有效的融合, 并结合教材中的太阳为地球提供能量这一学习知识, 进行深化学生的学习印象, 进而有效的激发学生的学习兴趣, 从根本上保障学生的学习能力。学生可以通过自主的查阅学习资料, 进一步加强学生对其的认知, 提高学生地理学习思维能力。人教版教材中运用两种实际案例进行充分引导学生进行自主学习。教师这一做法不仅有利于全面提高学生的地理探究能力、合作学习意识以及知识转换能力, 学生同时也在实际学习活动中, 通过有效的结合教材中的教学内容, 全面的掌握太阳活动影响地球的相关知识, 从根本上满足学生的多元化学习需求。
(二) 内容表述结构分析
(1) 叙述性质的教学内容
人教版高中地理教材中的叙述性课文, 作为构建地理教材整体脉络的基础内容, 不仅是教师开展教学活动中的教学依据, 同时也是对地理相关专业理论、地理知识潜在规律以及地理原理等知识的具体文字表述, 具体表现为教学课文及图表型教学资料等。在进行教学“太阳对地球的影响”这一课时, 教材正文中描述了当前阶段中太阳的主要成分、温度以及太阳辐射的地理界定等, 其叙述语言十分简洁易懂, 并通过配合相关的图片教学资源, 充分的进行阐述了其内容。教师在进行讲解太阳辐射对地球的主要影响这一内容时, 需要进行合理的运用叙述性课文的教学内容, 进行梳理其中潜在的学习规律, 并结合学生的学习特点, 进行科学有效的教学。学生在此种教学环境中学习, 不仅不会产生学习厌倦情绪, 同时极大的树立了自我的学习信心, 进而有效的提高了课堂教学的效率。
(2) 实践性质的教学内容
实践性质的教学内容作为当前培养学生地理学习思维的物质基础, 同时也是新课改实施下的学生地理学习能力培养的教学要求。可以有效的调动学生的学习积极性的同时, 从根本上提高课堂教学的质量。此节课程中主要是通过合理的设置相关实践活动来进行全方位的满足学生多元化的学习需求。通过教师合理的应用此内容, 不断强化学生的知识迁移能力, 进而高效的达成课堂学习任务。
三、结束语
综上所述, 通过对人教版高中地理必修一“太阳对地球的影响”教材的简单分析, 我们可以明显的看出此教材内容的编制是严格遵循新课改教学要求, 并充分结合了当前高中地理教师与学生对于教材内容的实际需求。贴近学生实际生活的教材, 不仅有效的激发学生的学习兴趣, 同时还可以更加凸显出教学的重点侧重点, 进而从根本上提高课堂教学的质量。
摘要：文中主要以人教版高中地理必修一“太阳对地球的影响”作为实际案例, 进行深入的解析此节内容在教材中所处的教学地位、具体教学内容的结构框架。此举不仅有利于帮助学生进行全面的掌握其教学内容, 同时进一步的提高了教师的教学能力。
关键词：人教版,高中地理,必修一,教材分析
参考文献
[1]白雪, 宋健.人教版高中地理必修一“太阳对地球的影响”教材分析[J].学周刊, 2014.16:80-81
2000年9月25日～29日,西班牙特勒莱夫岛上召开了由欧盟和欧洲航天局主办的太阳活动周期与地球气候变化研讨会。会上太阳风理论的创始人、芝加哥大学教授尤金·帕克不辞劳苦，对四十多篇论文进行了整理、归纳，论文广泛涉及太阳磁场起源、计算机模拟降雨效应、气候变迁等多个方面的问题。据帕克教授透露，一项新的太空探测计划正在实施当中，该计划将对大量类日恒星进行监测，以便就太阳活动对地球气候的影响做出新的判断。
“我们对几颗类日恒星进行观测后发现，仅数年内其中一颗恒星的亮度便减小了0.4％，”帕克说，“如果同样情况发生在太阳身上，那么，地球将重现300年前天寒地冻的恶劣环境。因为那一时期太阳活动大幅降低，地球气温也随着急骤下降，出现所谓的‘蒙德极小期’。为了探明太阳的变化规律，及时对这一现象进行预测，我们应该安装一套自动监测系统，对成千上万颗类日恒星进行观测。”
帕克提出，应尽可能了解太阳对地球气候影响的详细机制，包括紫外线、可见光和红外线的强弱变化，以及来自银河系的宇宙射线的变化情况。宇宙射线随着太阳活动高峰的到来和太阳风的迸发而减少。在大气层内，宇宙射线可能会影响地球雷暴的发生率以及低层云的形成。
“听到日内瓦欧洲粒子物理研究所接受了这项对宇宙射线进行研究的实验建议后，我非常高兴，”帕克说，“我们必须通过实验的方式来了解云的形成规律，解释我们在太空和地面观测到的其他诸多现象。”
帕克同其他一些发言者一致认为，20世纪初期的全球气候变暖是由太阳活动加剧而引发的，不过最近几十年来的气候变迁则不可牵强附会地解释成是由太阳的持续活动引起的。二氧化碳、甲烷等导致温室效应的气体以及烟雾的大量排放可能是造成近年来全球气候变暖的重要原因。
2、高能带电粒子扰动地球磁场，产生“磁暴”现象，使磁针剧烈颤动，不能正确指示方向。
3、当高能带电粒子流高速冲进两极地区的高空大气层时，会产生极光现象。
4、引发自然灾害，比如地震、水旱灾害等。
知识目标
1.认识太阳辐射及其对地球的意义;
2.了解太阳大气层结构,简述太阳活动的主要特征,理解太阳活动对地球的主要影响。
能力目标
通过从具体生活、生产实例的讨论入手,分析太阳辐射、太阳活动对人类的影响,培养学生理论联系实际的能力。
情感态度与价值观目标
树立事物是相互联系、相互影响的辨证观点。
教学重难点
重点
1.太阳辐射对地球的影响。
2.太阳活动对地球的影响。
难点
太阳活动对地球的影响。
教学过程
【导入】导入
日常生活离不开太阳,那么太阳对地球和人类产生哪些影响呢?
【讲授】教学内容
一、为地球提供能量
1.太阳概况
2.太阳辐射的概念
3.太阳辐射的能量来源
4.太阳辐射对地球和人类的影响
5.太阳辐射的分布
二、太阳活动影响地球
1.太阳大气层的结构
太阳大气层从里到外分为光球、色球和日冕三层。
2.太阳活动
太阳活动:太阳大气经常发生大规模的运动。
这些活动现象出现在太阳外部的不同圈层:太阳黑子出现在光球层,耀斑和日珥出现在色球层,太阳风出现在日冕层。
主要类型:黑子和耀斑,是太阳活动的重要标志。
问题 太阳黑子数经历了什么样的变化?周期大约是多少年?
3.太阳活动对地球的影响
(1)对气候的影响
太阳黑子数目多的年份称为太阳活动高峰年,黑子数目少的年份称为太阳活动低峰年。生长在中高纬度地区的一些乔木年轮的疏密变化,有明显的约11年的周期性,表明地球气候变化与太阳活动有明显的相关性。对两极地区永久冰层的钻探研究,也证明了地质时期的气候变化有约11年的周期性。
统计资料表明,在太阳活动高峰年,地球上激烈天气现象出现的几率明显增加;反之,地球上天气变化相对平稳。
(2)扰乱电离层,影响无线电波通讯
当太阳黑子和耀斑增多时,其发射的电磁波进入地球大气层,会引起大气层扰动,使地球上无线电短波通信受到影响,甚至出现短暂的中断。
(3)干扰地球磁场,产生“磁暴”现象
耀斑的温度比太阳表面高几十倍,是太阳色球层中激烈的能量爆发,以射电爆发(太阳的电磁辐射急剧增加)和高能粒子喷发等方式放出辐射能。这些辐射能到达地球,引起大气电离层中强烈的电磁扰动——磁暴,影响短波通信,干扰电子设备,甚至威胁运行在太空中的宇航器的安全。
耀斑经常引起“磁暴”现象(magnetic storm),使磁针剧烈颤动,不能指示方向,从而影响野外作业。同时对军事战斗、飞机和船舶定位、高纬度地区的高压供电系统带来影响。
1989年3月,一个强磁暴使加拿大魁北克的一个巨大电力系统损坏,6百万居民停电达9小时。
(4)两极地区出现极光
太阳风到达地球时,受地球磁场的作用,偏向极地上空,在那里轰击高层大气,使大气电离,产生发光现象。这就是在地球高纬度地区上空经常出现的绚丽多彩的极光。
在太阳活动高峰年,太阳风的强度相应增大,特别是在耀斑爆发时,太阳风格外强烈。
课后小结
一、为地球提供能量
1.太阳概况
2.太阳辐射的概念
3.太阳能量来源
太阳内部的核聚变反应
4.太阳辐射对地球和人类的影响
直接提供光热
间接提供光热
影响地理环境的形成和发展 影响人们的生产和生活
5.太阳辐射的分布
由低纬向高纬递减。
二、太阳活动影响地球
1.太阳大气层的结构
从里到外分为光球、色球和日冕三层。
2.太阳活动
3.太阳活动对地球的影响
(1)对气候的影响
(2)扰乱电离层,影响无线电波通讯
(3)干扰地球磁场,产生“磁暴”现象
(4)两极地区出现极光
课后习题
1.太阳的主要成分是( )
A.氖和氦 B.氢和氦
C.氮和氧 D.氢和氧
2.太阳辐射在地球上的分布规律( )
A.由低纬向高纬递减 B.由两极向赤道递减
C.由沿海向内陆递减 D.由高纬向低纬递减
3.太阳大气层的结构自内向外分别为 ( )
A.日冕层、色球层、光球层
B.色球层、光球层、日冕层
C.光球层、色球层、日冕层
D.日冕层、光球层、色球层
4.太阳活动的重要标志是( )
A.黑子和耀斑 B.耀斑爆发
C.气候异常 D.磁暴
5.下列现象的诱因最有可能是太阳活动的是( )
A.江西九江一带发生地震,造成一定的财产损失和人员伤亡
B.新加坡上空电闪雷鸣,倾盆大雨
C.连续几颗流星划过夜空
一、选择题
1．太阳大气的主要成分是()A．氧和氢 B．氢和氮 C．氢和氦 D．氧和氮 读“太阳辐射中各种波长的光所占的比例图”，完成2～3题。
2．太阳辐射分为三部分，其中A、B、C分别代表()A．红外区、紫外区、可见光区 B．紫外区、可见光区、红外区 C．红外区、可见光区、紫外区 D．可见光区、紫外区、红外区 3．太阳辐射的主要作用是()①促进地球上水、大气运动和生物活动的主要动力
②产生“磁暴”现象的原动力 ③人类生产生活的主要能量来源 ④地震、火山喷发的主要能量来源
A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 4．在太阳光球层和色球层分别出现的主要太阳活动是()A．黑子和耀斑 B．耀斑和日珥 C．黑子和日珥 D．耀斑和黑子
5.太阳活动所产生的带电粒子流到达地球后，地球上可能出现的现象有()①地球各地出现极光现象 ②地球磁针不能正确指示方向 ③呼机、移动电话等会失灵 ④漠河地区出现“白夜”现象
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
2008年3月20日前后，北京、杭州等地受到“日凌”的袭击，广播电视通信信号受到不同程度的影响。据北京天文台介绍，每年的春分、秋分前后，太阳、地球和地球同步通信卫星将会呈一直线排列。这时，通信卫星处于太阳和地球之间，太阳较强的电磁波辐射就会进入接收系统，干扰通信信号，产生所谓的“日凌”现象。据此回答6～7题。
6．下列有关“日凌”的叙述，正确的是()A．“日凌”产生时，地球位于太阳和通信卫星之间 B．“日凌”是太阳本身的一种异常活动 C．“日凌”是太阳对卫星通信的干扰现象 D．“日凌”是太阳黑子爆发的结果
7．下列有关太阳对地球影响的叙述，正确的是()①太阳影响地球的主要途径是太阳活动 ②太阳对地球的影响具有正负两面性 ③太阳辐射强度是影响气温高低变化的根本性因素 ④太阳活动与大气降水变化没有联系
A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 8．有关太阳能资源的开发利用，说法正确的是()A．中国青藏高原是世界上太阳能最丰富的地区 B．利用太阳能发电是西藏主要的能源利用方式 C．利用太阳能发电，连续性好，投资少，收益大
D．太阳能资源是“取之不尽，用之不竭”的清洁能源
“2012年地球将会遭遇强烈的超级太阳风暴，其破坏力将远远超过‘卡特里娜’飓风，而且地球上几乎所有的人都将难逃其灾难性的影响。”近日，英国《新科学家》网站出现了这样一篇“耸人听闻”的文章。正确认识和辩证看待太阳活动十分必要。据此回答9～11题。
9．有关太阳活动的叙述，不正确的是()A．太阳黑子是太阳表面的低温区域
B．太阳“强风”的出现是太阳活动最激烈的显示 C．太阳黑子的多少，可以作为太阳活动强弱的标志 D．太阳黑子与耀斑出现的周期相同
10．有关太阳风暴对地球和人类活动的影响，不可信的是()A．对部分地区短波通信和短波广播造成短时间影响 B．两极及高纬度地区出现极光
C．世界许多地区的降水量有异常变化
D．地壳活动剧烈，火山、地震、泥石流频发
11．有关太阳辐射及其对地球影响的叙述，正确的是()A．太阳辐射能来源于太阳黑子和耀斑爆发时释放的能量 B．太阳辐射能大部分到达地球，维持着地表温度
C．太阳辐射能是我们日常生活和生产中不太常用的能源
D．煤、石油等化石燃料，属于地质历史时期生物固定、积累下来的太阳能
二、综合题
12．根据有关地理知识，读下图，回答下列问题。
(1)在A、B、C、D四地中，年太阳辐射总量和年日照时数最少的是________(填写字母)地。主要判断依据是_________________________________________________________。
(2)在C、E、F、G四地中，年均气温最高的是______(填写字母)地。其中，年均降水量最少的是______(填写字母)地，据此判断，年太阳辐射总量最多的是________(填写字母)地。
(3)在A、B、C、D、E、F、G七地中，太阳能资源最丰富的是__________(填写字母)地，主要判断依据是______________________________________。
(4)目前太阳能热水器正在许多城市得到推广使用。请你从能源利用的角度，说明推广使用太阳能热水器的理由及其局限性。
理由：_____________________________________________________________________。局限性：___________________________________________________________________。13．读“太阳大气结构图”，回答下列问题。
(1)A为____________层，该层出现的太阳活动是________，这些区域由于
__________________而暗黑。它的多少和大小可以作为______________的标志。
(2)B是________层，该层有时会出现突然增亮的部分，叫做________。它的爆发是________________________________________________________________________的显示。
(3)世界上许多地区降水量的年际变化与太阳________的变化周期有一定的相关性；耀斑爆发时发射的电磁波进入地球__________层，会引起________________；太阳带电粒子流能使地球磁场受到扰动，产生“________”现象。
(4)根据所学知识，你认为下列哪些部门应加强对太阳活动研究的预报？(多项选择)()A．通信部门 B．航天部门 C．冶金工业部门 D．气候研究部门 14．阅读材料，完成下列问题。
材料一 我国拥有世界上最早的黑子记录，但人类系统观测黑子的历史不足300年。黑子数量高峰年称为太阳活动峰年，人类系统记录的第23个太阳活动周期于1996年开始。
材料二 太阳活动周期预报图
(1)黑子发生在太阳大气的__________层，它的形成原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(2)从图中信息可以看出，________年是第23个太阳活动峰年。(3)与黑子活动同步的太阳活动还有______________，因此，________________________可以作为太阳活动强弱的标志。
(4)太阳活动是太阳风暴的诱发因素。太阳风暴对地球气候和地球运动有长期影响，对于人类社会的高技术系统有无危害？如果有，请举例说明。
答案
1．C [太阳是一个炽热的气体球，其主要成分为氢和氦。] 2．B [太阳辐射的波长在0.4～0.76微米之间是可见光区，比可见光波长短的为紫外光区，比可见光波长长的为红外光区。] 3．C [太阳辐射为地球提供光和热，为人类生产生活提供能量，促进了地球上水、大气运动和生物的活动。磁暴是太阳活动产生的。地震、火山喷发的能量来源于地球内部。] 4．A [太阳大气层由里向外分为光球层、色球层和日冕层。各层都有太阳活动，光球层上有黑子，色球层上有耀斑和日珥，日冕层上有太阳风。其中太阳活动的主要标志是黑子和耀斑。] 5．D [太阳活动产生的带电粒子流到达地球后，会引起“磁暴”现象，使地球上的磁针不能正确指示方向；干扰电离层，影响无线电短波通信。] 6．C [“日凌”是由于太阳活动对通信信号的影响，当卫星在日地之间时最明显。] 7．B [太阳影响地球的主要途径是太阳辐射；太阳活动与大气降水变化的周期有一定的相关性。] 8．D [世界太阳能最丰富的地区是撒哈拉沙漠。利用太阳能发电受天气影响大，且投资大，效率低，占地广，储能难。目前，太阳能发电技术还未完善，在西藏地区不是主要的能源利用方式。] 9．B 10.D 11.D [第9题，黑子的多少是太阳活动强弱的标志；耀斑的出现是太阳活动最激烈的表现。第10题，地壳内部的运动与太阳风暴无关。第11题，煤、石油等化石燃料是地质时代生物固定、积累的太阳能。] 12．(1)B B地位于四川盆地，多阴、雨、云、雾天气，晴天少
(2)E G G(3)A A地海拔高，空气稀薄，大气透明度好(4)太阳能可再生、无污染 易受天气影响，能量不稳定
解析 第(1)题，一地获得太阳辐射多少与该地的纬度位置、地势起伏、天气状况有关系。B地位于四川盆地，地势低，云、雾、雨天气多，晴天少，所以年太阳辐射量和年日照时数均少。第(2)题，结合我国气温和降水特点可判断出：E地年均温较高，G地年均降水量最少，即可推出G地晴天多，日照时间长，故在四地中年太阳辐射总量最多。第(3)题，年太阳辐射量多，说明太阳能资源丰富。A地地处青藏高原，地势高，空气稀薄，太阳能资源丰富。第(4)题，太阳能资源的优点是可再生资源，取之不尽，用之不竭。但能量分散，并且受天气影响大，能量不稳定。
13．(1)光球 黑子 比周围温度低 太阳活动强弱(2)色球 耀斑 太阳能量强烈释放
(3)黑子 电离 无线电短波通信中断 磁暴(4)ABD 解析 太阳活动会产生磁暴、极光，使降水异常，无线电短波通信衰减或中断。太阳活动强弱与通信部门、航天部门、气候研究部门的关系非常密切。从图上看，A为太阳大气的最内层光球层，该层的太阳活动主要是黑子。B层为色球层，该层太阳活动为耀斑，C为日冕层。
14．(1)光球 由于黑子的温度比周围低1 000多摄氏度，所以看起来比较黑(2)2000(3)耀斑 太阳黑子的多少和大小
关键词：总辐射,中云,低云,消弱
任何温度不为绝对零度的物体, 都以电磁波的形式向四周放射能量, 太阳是一个巨大炽热的气体球, 其表面温度6000K, 因此太阳的辐射能量相当强大。到达地面的太阳辐射受到很多因素的影响, 如云的反射和散射、气溶胶的散射和吸收、大气分子散射和气体吸收等均会使太阳辐射消弱。总辐射的强度和太阳高度角、大气透明度、云量、地理纬度等因子有关。
在地球表面大约有50%的地区为云所覆盖, 云对辐射的透射、吸收、反射和自身发射的红外辐射控制着入射至地球的太阳辐射和地球大气系统发射的红外辐射。特别是中低云尤其降水云系对到达地面的太阳辐射的影响相当强烈。云对辐射的作用是地球上各种天气和气候变化的重要因子之一, 它决定着地面辐射的收支, 地表增温或冷却, 地表能量平衡等。
云分为三族, 分别为高云, 中云和低云, 高云是由冰晶组成的, 云体白色, 有蚕丝般的光泽, 薄而透明, 它对太阳辐射的消弱作用要小得多。太阳高度角在10~20°以上时, 太阳直接辐射即能通过薄而透明的高云。太阳高度角在40°以上时, 太阳直接辐射才能透过比较稠密的中云, 而太阳直接辐射不能透过最密的低云。当太阳高度角在50°以上时, 太阳直接辐射才能透过碎云。随着云层变厚, 云量增加, 散射辐射的作用逐渐增强。
1 总辐射的月变化
利用西青气象局近10年来的太阳总辐射资料, 点绘出到达地面的月平均太阳总辐射如图一。
一年之中, 太阳直射点在南纬22.5°和北纬22.5°之间徘徊, 冬季太阳直射点在南半球, 对于北半球而言由于太阳高度角较小, 因此总辐射较低。夏至日 (6月21日左右) 时, 虽然太阳直射点位于北半球的22.5°, 西青气象局地处北纬39°05’, 对于西青气象局来说, 它是一年中太阳高度角最高的时候, 但是总辐射并不是一年中最大的, 这是因为夏季云量较多且厚, 降水多, 这在一定程度上对太阳辐射起到了消弱作用, 因此太阳总辐射最大值出现在5月份。最低值出现在1月份。从季节来看, 春季和夏季总辐射相差无几, 冬季最少。
从西青气象局近10年来的辐射资料来看, 在2006年之前总辐射逐年减少, 之后至今是逐年增加的。下面通过近10年来的总辐射资料, 和总、低云量、降水量的资料分析总辐射在不同云天情况下的变换情况。
2 中云对太阳辐射的消弱作用
中云是由水滴或水滴与冰晶混合构成。云体较稠密。距地面高度在2500~5000米之间, 含水量0.01~0.9克/米3, 高层云的云滴直径为2~26μm, 云滴浓度为450个/厘米3, 厚度为1000~3000米。中云对太阳辐射的削弱作用决定于其云滴半径、浓度、厚度等。
从表一可以明显看出, 碧空时太阳辐射远高于有中云覆盖时的太阳辐射, 有降水时的太阳辐射低于无降水时的太阳辐射, 且雨量越大对太阳辐射的削弱作用越强。从季节来看, 全天布满中云而无降水时, 冬季对太阳总辐射的削弱作用最强, 其次是秋季, 夏季和春季较少。这主要是因为太阳总辐射在冬季最少, 春夏季较多的缘故。而有降水时, 夏、秋、冬季的太阳总辐射和碧空时相比减少的百分比相差无几。
3 低云对太阳辐射的消弱作用
低云由微小水滴构成, 云底高度通常在1500米以下, 对流发展旺盛时, 上部有冰晶结构。层积云由直径为5~40微米的水滴组成, 含水量约为0.1~1.4克/米3, 云滴浓度为300~500个/cm3, 云层厚度为几百米到2000米;积雨云由直径4~200微米的小水滴组成, 含水量约为1~3克/米3, 积雨云的云滴浓度为50~100个/厘米3, 在中纬度地区厚度为5000~8000米。云层反射量与云层的多少、厚度成正比。
从表二可以看出, 低云对太阳总辐射的消弱作用要强于中云, 尤其有降水的时候太阳总辐射急剧下降, 夏秋季节有中到大雨时和碧空时相比下降90%以上, 降水量越多, 总辐射越小。从云状来看CB云对辐射的消弱作用比SC云更强, 这是因为CB云云层更厚, 云滴直径更大。
从以上讨论可明显得出, 云层越厚, 云量越多, 总辐射越弱。这主要是因为云量越多云层越厚的时候, 直接辐射越弱, 在浓密的低云布满全天时, 直接辐射几乎为零。而此时总辐射主要是由散射辐射决定的。虽然太阳光照射的高积云和积云可使散射辐射强度增大8~10倍。因总辐射为直接辐射和散射辐射之和, 当天空中布满中低云时, 虽然散射辐射增强了, 但直接辐射却减少很多甚至为零, 因此太阳总辐射强度也消弱很多。
4 结论
1) 到达地面的太阳总辐射受太阳高度角、云量等影响, 5月份最高, 1月份最低。
2) 有中云覆盖时, 到达地面的太阳总辐射少于碧空时的太阳总辐射, 若伴随降水则到达地面的太阳总辐射减少的更多, 且太阳总辐射和雨量呈反比。
3) 有低云覆盖时, 到达地面的太阳总辐射比碧空时的太阳总辐射显著减少, CB云比SC云对总辐射的消弱作用更强。
作者简介:王秀俊, 女, 1967年生, 天津人, 天津市西青区气象局, 工程师, 本科, 气象应用。
参考文献
[1]中国气象局, 气象学[M].北京:农业出版社, 2003.
[2]杨胜鹏, 王可丽, 吕世华.近40年来中国大陆总辐射的演变特征[J].太阳能学报, 2007.
[3]申彦波, 赵宗慈, 石广玉.地面太阳辐射的变化影响因子及其可能的气候效应最新研究进展[J].地球科学进展, 2008.
太阳黑子冷不冷?
太阳黑子是太阳大气表面的强磁场漩涡气团，由于它比周围太阳光球的温度低2000度左右，看上去比较“黑暗”，被人们称为太阳黑子。但令人惊奇的是，在太阳黑子高发期，太阳辐射的总量反而比平时还要高出0.1%。千万不要小看这0.1%，它可有地球每年获得太阳释放的能量的百万倍之多，比全世界的年发电总量还大几百亿倍呢。
恼人的大耀斑
在太阳活动峰年，太阳耀斑出现得很频繁。绝大部分太阳耀斑的能量集中在短波范围。如X射线、紫外线和微波射电等。另外，在耀斑爆发过程中还会伴有大量高能粒子流发射出来，其中包括有质子、中子和电子。在爆发喷出的粒子流中有一部分速度接近光速，不出10分钟就会到达地球，直接影响地球的磁场和电离层。当大耀斑发生后一段时间，地球上空会发生频繁的极光、地磁暴、电离层暴等地球物理现象，时常会严重干扰国内外正常的短波无线电通讯，有时甚至中断通讯几十分钟到数小时，有时还会破坏输电线路设备(电网产生电涌导致变压器烧毁)，例如1989年的一次太阳大耀斑发生后，因输变电线路设备遭破坏而导致加拿大魁北克省断电达9小时，当时影响了约900万居民的生活
紫外线的天然屏障
对于太阳的“骚扰”，地球并不全是束手无策，如抵挡紫外线的臭氧层。臭氧层位于地球上空50千米左右。在太阳光的作用下，地球大气中的氧原子和氧分子发生化学反应就生产了有3个氧原子的臭氧。臭氧是紫外线辐射的天然屏障，如果没有臭氧层，紫外线就会直达地球，将会对地球上的各种生物造成致命的伤害。强烈的紫外辐射会使基因产生突变，使人患上皮肤癌等。如果真的有一天臭氧层减弱或不存在了，人类必须要制造一个人工臭氧层来保护自己，这是人类给自己出的一个难题。
地球天气与太阳活动周期
太阳对地球低层大气最直接的影响就是造成地球天气的变化了。太阳辐射给赤道等低纬度地区的大气加热，推进全球性的大气环流，引起天气的变化。那么，天气与太阳活动周期之间有什么关系呢?至今仍是未解之迷。
但现在也有一个突破口，这就是蒙德最小期与天气长期变化趋势之间的关系。所谓的蒙德最小期是指1645年到1715年太阳黑子显著减少的这一段时期。这一结论是英国天文学家蒙德发现并提出的。1976年，美国天文学家艾地用同位素C14测量法从树木年轮中验证了这一观点。由于C14可由宇宙射线与大气中的氮元素相互作用而生成，所以它与太阳活动影响宇宙射线的强弱有直接关系。在太阳活动最小期，宇宙射线就比平稳期多一些，从而造成C14的增加。在蒙德最小期时，欧洲的天气比平常冷得多，伦敦人可以在冬天结冰的泰晤士河上举办各种活动。
太阳风吹拂着地球
太阳大气全部由电离的气体组成。日冕的内层温度达100万度，致使它外部的气体会膨胀，当膨胀到5～6个太阳直径之后，就会以太阳风的形式喷发到宇宙空间。太阳风由等离子体物质组成，具有异乎寻常的导电性，它在行星际空间可以延伸得很远。装在“旅行者”号和“先驱者”号探测器上的磁力计和其他仪器甚至在太阳系边缘的宇宙空间探测到了太阳风所造成的影响。
太阳风的压力和磁场可以帮助地球磁场阻止从太阳系外袭来的高能宇宙射线的攻击，此时它就是一个作用显著的屏障。在太阳活动高峰期，地磁场强度也越大，其阻挡宇宙高能粒子及射线的能力也越强。而在太阳活动最小期，太阳风也较弱，地磁场相对平稳，宇宙射线也就相对容易进入地球表面。此时，人们就可以从地面观测仪器上记录到数量较多的宇宙射线和粒子。
宇宙天气与预报
科学家们除了对太阳造成的地球大气长期变化感兴趣之外，对太阳活动造成的近地空间环境变化这一新课题的关注程度也与日俱增，“宇宙天气”一词也就应运而生。
在一般情况下，太阳风掠过地球时的速度约为400米/秒。但在太阳耀斑爆发和日珥物质突然抛射时，太阳会迸发出大量的射线和物质，太阳风的速度也会达到600米/秒，会对地球空间环境造成重大影响。日珥物质突然抛射这一现象是70年代初由天空实验室空间站首先发现的，随后又有其他探测卫星如“太阳峰年卫星”作了进一步的探测。
最近，SOHO卫星又对太阳活动进行了更为深入地观测，提供了更多的资料。它发现日珥物质抛射对地球磁场和极光影响只有2天的周期。一旦太阳上有大型太阳耀斑和日珥物质抛射现象发生，人们可以对卫星采用安全模式运行或干脆关闭，避开这2天，以防高能粒子给卫星造成严重的灾难。
“先进高能粒子成分探测者”(ACE)卫星为空间天气早期预报上了双保险。它可以在太阳风冲击波和高能粒子到达地球1小时后探测到，以使人们做出合理的反应，采取适当的措施。
绚丽的极光
对于业余天文爱好者来说，观察太阳对地球影响的最好途径就是极光了。当太阳发射的高速等离子体粒子撞击地球磁场时，在地球高纬度地区会发生耀眼夺目的闪光，这就是极光。粒子进入地球附近，就会打破原来电离层的分布状态，在100千米高度以上，与大气中的氮发生化学反应，产生电离作用，释放出大量的电子，这样就产生了五光十色、异常明亮而又变化无常的极光。一般情况下，地球上的极光一般发生在两个极区很窄的区域范围内。如果粒子入射的角度合适，在纬度较低的地区也会发生这种现象，甚至在赤道上空也能看到卵形的极光。
地球辐射波动对摆动扫描式红外地球敏感器测量误差的影响分析
结合SODERN公司新的地球红外辐射模型,对工作在倾斜轨道上的摆动扫描式红外地球敏感器由于地球红外辐射波动造成的姿态测量误差进行了分析,并对其不同季节时的误差进行了数学仿真,最后得出了不同季节的姿态测量误差.结果表明地球的.红外辐射波动对俯仰和滚动姿态测量造成的误差最大值分别为0.16.和0.06°.
作 者：王韬 王平刘旭力 WANG Tao WANG Ping LIU Xuli 作者单位：北京控制工程研究所,北京,100190刊 名：空间控制技术与应用英文刊名：AEROSPACE CONTROL AND APPLICATION年，卷(期)：200834(2)分类号：V448.22 TN215关键词：摆动扫描式红外地球敏感器 地球辐射模型 误差
杭州市萧山区党山镇长沙中心小学 三(2)班 宣鉴雨
太阳是我们人类必须要有的东西。
如果没太阳树木就会枯死，如果没有太阳长江、大海、小溪就会看不见，人们不小心就会掉进去，如果没有太阳人们就会饿死。如果没有了太阳人们就不能做事情了。
太阳的光线让我们感觉到温暖。直到现在我才发现太阳是照向地球，然后地球就开始转，太阳光能照到所有的人。
原来太阳和地球之间还有这么大的关系呀，我又学到了知识。
指导老师：高丹
采用自然通风的目的是在某些地区、某些气候条件下、一年某些季节或某些时间代替 (或部分代替) 制冷空调系统。太阳能烟囱是一种采用一定的构造来利用太阳能加热烟囱内空气造成热压来驱动空气流动的构造。20世纪50年代, 法国科学家特隆泊最早发起对太阳能烟囱的研究。国内外研究者对太阳能烟囱进行了大量实验和数值模拟研究, 并提出了各种各样的太阳能烟囱结构形式。研究较多的烟囱形式主要有3种:Trombe墙体式结构, 竖直集热板屋顶式结构和倾斜集热板屋顶式结构[1]。在太阳能烟囱构造对其通风量影响研究方面, 不论是实验室研究还是数值模拟研究方面, 都取得了大量成果[2,3,4,5]。然而这些研究中所采用的实验模型或者数值物理模型几何参数比实际应用中的太阳能烟囱要小得多, 在指导实际应用方面有欠缺。
重庆地区夏季太阳能最丰富, 春季和秋季次之, 冬季最小仅占约10%。太阳能光热、太阳能通风降温等技术具有很大的建筑应用潜力, 夏季太阳能辅助通风, 室内通风速度可提高14%~40%[6], 明显改善室内热湿环境和空气品质。
本研究期望通过对重庆城区过渡季节气象要素分析, 使用数值模拟的手段研究2种构造形式的太阳能烟囱通风性能随太阳辐射强度的变化规律, 得出相关结论, 以指导太阳能烟囱在重庆地区过渡季节自然通风设计中的合理应用。
1 太阳能烟囱的基本原理
太阳能烟囱内被太阳辐射加热了的空气因其密度小而上升, 较冷而密度略大的空气不断补充。其通风效果依赖于室外气候条件、烟囱的结构尺寸和材料构造。前者包括太阳辐射、室外温度、风速, 而后者包括烟囱的高度、进出口面积、烟囱通道宽度、烟囱材质等因素。
在热压造成的自然通风中, 使用质量流量M表示通风量来评价热压通风的效果, 文献[3]中给出了质量流量计算公式, 见式 (1) 。
式中:M———质量流量, kg/s
CD———流量系数, 一般取0.6;
ρa———室外空气密度, g/cm3;
ρ0———出口空气密度, g/cm3;
ρ———室内空气平均密度, g/cm3;
g———重力加速度
H———进出口高差, m。
ρi———入口空气密度, g/cm3;
Ai———入口面积, m2;
A0———出口面积m2。
从式 (1) 可以看出, 太阳能烟囱的通风量与进出口高差, 进出口面积均成正比关系, 因此, 在设计中应尽可能地扩大进出风口面积, 在允许范围内把烟囱尽量做高。
2 太阳辐射强度对太阳能烟囱通风量的影响
2.1 研究方法
从太阳能烟囱的原理可知, 影响其应用效果的因素较多, 本研究只考虑太阳辐射强度对烟囱性能的影响情况, 使用airpak软件通过设计工况来单独考察太阳辐射强度对烟囱通风效果的影响, 使用通风量进行评价。
2.2 物理模型和数值模拟条件设置
考虑到太阳能烟囱应用的情况, 选取2种形式的太阳能烟囱模型均为常规的长方体, 下部从室内进风, 形式一顶部向室外排风, 形式二上部侧面向室外排风, 排风口面积均与进风口面积相等。进风口长度、出风口长度和烟囱风道长度L均为1 m, 进风口高度h1为0.6 m, 风道宽度B为0.6 m, 风道高度H (自进风口中心到出风口中心高度) 为6 m, 形式二的出风口高度h2为0.6 m, 烟囱模型如图1所示。进风口一侧的墙壁为涂黑墙壁, 与之相对的一面为透光玻璃其余两侧墙假设对烟囱的得失热没有影响, 设为一般墙体。
为了使太阳能烟囱更适宜于重庆地区, 本研究对重庆主城区过渡季节室外空气温度、相对湿度和太阳总辐射强度进行了统计分析, 见表1。
注:统计对象为《中国建筑热环境分析专用气象数据集》[7]中重庆市沙坪坝区的逐时气象数据, 选取过渡季节 (3月~6月, 9月~11月) 的上班时间 (9:00~18:00) 数据统计分析。
从表1可以看出, 除北向辐射强度较小外, 其它各朝向各月平均值在100 W/m2左右, 因此, 过渡季节重庆主城区的太阳能资源可以加以合理利用, 以改善室内舒适状况, 节约能耗。
2.3 模拟工况和结果分析
使用airpak软件对烟囱通风量进行模拟分析, 边界条件设置如下:
(1) 玻璃吸光率为0.06, 透光率为0.85, 黑色涂料墙壁吸热率为0.95, 太阳辐射强度取50、100、200、300、400、500、600、700 W/m2共8个工况, 此8个工况在过渡季节太阳辐射强度范围内, 相应涂黑的墙体和玻璃的热流密度见表, 其余墙体设置为绝热;
(2) 室内外气温取过渡季节各月平均值的最大值26.7℃ (考虑最不利[8]水平, 该值为6月平均值) , 相对湿度取过渡季节平均水平73.9%, 大气压为标准大气压;
(3) 进风口和出风口均设置为opening;
(4) 烟囱内气体为牛顿流体, 引用Boussinesq假设, 流体流动为稳态紊流。
计算网格划分使用的有限容积法, 在划分时疏密适当, 在进出风口处加密网格, 保证壁面处网格尽量密集。计算时湍流模型选择RNG模型, 辐射模型选用S2S模型, 数值差分格式中压力选用Body Force Weighted, 其它参数选用二阶迎风格式, 压力-速度耦合求解选用SIMPLE算法[9], 迭代次数设置为1500次。模拟结果见表2和图2、图3。
从表2和图2、图3可以看出, 通风量随太阳辐射强度的变化趋势为二项式分布, 得到的辐射强度越大, 通风量也越大, 但是变化幅度并不明显。从热压通风的原理上来看, 太阳辐射造成了空气密度的变化, 获得的热量越多造成的热压相应越大, 然而这里还受到烟囱构造的影响, 使得效果受到限制。从表2还可以看出, 形式一的开口形式通风效果明显优于形式二, 且形式一随太阳辐射量变化比形式二敏感, 更利于合理利用太阳能强化自然通风。
在实际设计中, 可以尽量选择吸热性能较好的材料来做集热墙体, 选择辐射强度较高的朝向, 尽可能使太阳能烟囱的集热墙获得尽量多的太阳辐射热, 但在集热材料的选择上不必过于要求, 其对烟囱的通风性能改善程度影响并不大。相比较而言, 出风口的形式变化则影响更为显著, 采用形式一明显优于形式二。
3 结论
本研究通过结合重庆市气象参数, 使用理论分析和数值模拟的方法重点研究了太阳辐射强度对2种形式太阳能烟囱通风性能的影响, 得到以下结论:
(1) 太阳能烟囱的通风量与进出口高差、进出口面积均成正比关系, 因此, 在设计中应尽可能地扩大进出风口面积, 在允许范围内把烟囱尽量做高;
(2) 重庆城区在过渡季节的太阳能资源可以加以合理利用, 节约能耗;
(3) 在材料热工性能一定的情况下, 通风量随太阳辐射强度的变化趋势在一定范围内为二项式分布, 得到的辐射强度越大, 通风量也越大, 但是变化幅度并不明显;
(4) 出口布置在烟囱顶部比布置在侧面能更有效利用太阳辐射加强自然通风。
参考文献
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[6]丁勇, 连大旗, 李百战.重庆地区太阳能资源的建筑应用潜力分析[J].太阳能学报, 2011, 32 (2) :165-170.
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虽然人们曾一度想象火星上可能存在生命，但迄今为止，无论在火星还是在太阳系除了地球以外的其他天体上，人们都还没有找到过生命。
以我们现在对生命的理解，液态水在孕育生命中扮演着极为重要的角色。能够存在生命的行星，既不能离中心恒星太近，因为那样会太热而导致水沸腾汽化;也不能离中心恒星太远，那样会太冷而导致水结冰。当然，由于大气气压的不同，其他行星上水的沸点和冰点可能与地球上有所不同，但也不会差得太远。而行星的温度在很大程度上取决于到中心恒星的距离。因此，恒星周围那些适争生命存在的距离范围，被称为宜居带，处在这些区域内且质量接近地球的行星，才是最有可能存在生命的行星。
近年来，人们使用凌星法找到了很多行星，其中不少是在宜居带内。所谓凌星，是指行星从恒星前经过而挡住一部分恒星的光，这样我们观测到的恒星的亮度会略微减弱。如果我们长期以高精度的设备来监测恒星的亮度，就会发现这样的凌星事件。通过周期性的凌星事件，我们可以确认系外行星的存在。当然，凌星发生的条件是，地球与恒星的连线恰好在这些行星的轨道面上，显然大部分系外行星的轨道面并不满足这一条件。不过，我们总还是有可能幸运地观测到一小部分系外行星。
开普勒卫星是美国于发射的一颗天文卫星，专门“盯着”天鹅座的一小块天空中的恒星，通过凌星法寻找行星。现在，经过几年观测，已经找到了一些宜居带内的类地行星。目前，这些行星大部分还是所谓的“超地球”(指质量明显大于地球，但小于巨行星的行星)。当然，这并不奇怪，因为行星越大，就越容易被发现。不过，开普勒卫星已经发现了一些有待证实的候选行星，其大小可能与地球差不多，而且有的位于宜居带内，因此在它们上面也有可能存在生命。
在已发现的这些系外行星中，有一些就像我们的太阳系一样，是几个行星在一个系统内。当然，那些现在还只发现了一个行星的系统，也很可能其实有着更多的行星，只不过还没有被我们发现而已。
【摘要】尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。
一、光伏发电的基本原理
1. 太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：
光伏电池：光电转换。
控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。
蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。
交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。
2. 太阳能光伏电池板：
太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热(*)。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。
3. 太阳能光伏发电系统的分类：
目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。
A)离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
B)光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。
C)A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。
二、光伏发电的优点
进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：
1. 充分的清洁性。 (如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理)
2. 绝对的安全性。 (并网电压一般在220V以下)
3. 相对的广泛性。
4. 确实的长寿命和免维护性。
5. 初步的实用性。
6. 资源的充足性及潜在的经济性等。
三、光伏发电局限性。
任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势，这里有必要指出光伏发电的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：
1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。
2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。
3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动;当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。
4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力，由于上述1，2，3的局限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。
5. 光能转换效率偏低。和传统能源(矿物能源，石油，水能，原子能，等)的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。
四、光伏发电未来展望
我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，全球光伏发电并网装机容量将达到15GW(1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1%)，至2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元)，至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算，-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上(参看资料：15)。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%) 3个主要应用领域(参看资料：16)。
太阳的能量对人类而言几乎是无限的，但是实际上，在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。并不象有些文章中所说的那样巨大。例如，当我们在在屋顶安装太阳能热水器时，就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外，在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大的原因，问题是显而易见的，主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态，你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之，节能降耗是人类的一个永恒话题。从某种意义上讲，淘汰旧技术和产品的同时，也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考察的人往往会发现，西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备，他们并非要保护“古迹”，某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的，过快的产品更新换代，将加快能源的消耗。当然，这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used能源”的问题?(**)
另一方面，任何先进的技术，进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高，再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段。
五、光伏发电并网对未来电网的影响
随着我国《可再生能源法》的颁布实施，常规能源价格的不断升高和石油价格逼近$100，世界范围内围绕利用太阳能科技，商业发展非常迅速，其中光伏并网发电技术发展非常快。目前制约光伏发电的主要因素是成本问题。太阳能光伏发电造价高(每千瓦3万元以上)，发电成本贵(1.5元/千瓦时以上)。随着光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到那时侯，光伏发电将会进入商业化应用阶段。为了提早迎接这一天的到来，我们将有必要提前考虑光伏并网发电对现有发电模式的技术、经济、政策和环境效益的影响。我们先假设这个时代已经到来，并且现有的发电模式并未发生较大的改变。那么光伏发电给我们带来好处的同时将会对现有的电网产生什么样的问题?
由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。至于有多大的影响目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的，在可以预见的将来也不能大规模低成本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约，同时也受到地理上的限制。但是随着技术和市场的发展，当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂，水电，核电等电厂的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益带来如下问题：(如果光伏并网发电系统采用有蓄电池方案，光伏并网发电的优点和优势将大打折扣。但是为光伏并网发电优化配置的蓄电池系统可以部分解决以下1，2和3点提出的问题。)
1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的`早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量，电网必须为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。
2. 昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。
3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量，来控制和调整系统的频率和电压。在这种情况下，电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。
4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量，调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。如果光伏并网发电形成规模采用高压交直流送电，将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题，(专门用于光伏并网发电的输电线路，由于使用效率低，将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路，由于负荷率低下，显得很不经济。)不论采用高压交流或直流送出，光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响，目前还未见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型(包括电源模型和负荷模型)。光伏并网发电将对电网安全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。
5. 降耗问题;光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂旋转发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用或热备用损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑安全，稳定和经济运行时，不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此，系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。
这里给出一个公式来判断光伏发电实际的降耗作用：
W=[(Wc/Wn)*Wp -(Pc/Pn)Pd);1
1)W--光伏并网发电实际获得的降耗量(标煤);
2)Wc--电网火电总发电量;
3)Wn--电网总发电量;
4)Wp--光伏并网发电理论降耗量(标煤)
5)Pc--火电机组总的厂用电损耗(标煤);
6)Pn--电网中总的厂用电损耗(标煤);
7)Pd--旋转备用机组的厂用电损耗(标煤)。
6. 环保问题;光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待研究，因为当光伏并网发电时，同样电网在考虑电网安全，稳定和经济运行时，往往减少出力的不仅仅是火电厂，而考虑旋转备用时，也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务(水电厂承当旋转备用任务损失较小)。因此，在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时，也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。这个结论并不象一些文章中所讲的那么乐观。
7. 顺便指出，风力发电也存在环保生态问题。国外有环保人士指出大型的风力发电站往往建在季风的风道上，这往往是候鸟迁徙的最佳路线。
结束语
光伏发电的优势在于解决离网地区通信，微波等设备的能源动力，分散人口地区的小容量电力消费及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时，对负荷预测应充分考虑离网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为在线有源可变负荷模型来考虑(这里指的是城市中既可由离网的光伏发电系统，也可以由市电网供电的负荷)。光伏并网发电系统如果以110V或220V并网供电时，也可以把光伏并网发电系统考虑为可从负到正变化的有源负荷模型。通过上述分析，光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出这个战略定位，将造成投资和额外的能源浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。
本文仅仅代表作者个人观点。
初稿于昆明，.11.8，
* 太阳能中包含了可见光能，不可见光能，光热辐射能等等。从物理学能量守恒定律来看，只要在同系统中形成差值的物理量都包含着能量。比如，水力发电的水位差，或“落差”;热力发电中的“温差”，风力发电中气流的“压差”等等。
根据半导体物理原理，P-N结整体温度上升，使P-N结呈现负的温度系数。单片太阳电池的电压随温度的上升而下降(见参考资料3，P49，图2-16，图2-19，太阳能电池组件温度对效率的影响;参考资料5，P174)。也就是说温度的变化将引起P-N结内空穴和电子运动，数量及平衡点的变化(见参考资料2，P26)。随着温度的增加，太阳能电池效率下降(见参考资料5，P43-44)。Isc对温度T很敏感，温度还对Voc起主要作用。对于Si温度每增加一度，Voc下降室温值的0.4%，效率也因而降低同样的百分数。例如，一个硅电池在20度时的效率为20%，当温度生到120度时，效率仅为12%(见参考资料4,P36)。
可以猜想，如果P-N结两侧的温差上升，或者P-N结的结温差上升，势必打破空穴和电子对的平衡。结温差的变化是呈现正的还是负的温度系数，以及对太阳能电池IV特性的影响目前尚未见到试验报道。可能存在着一个类似光伏效应的热伏效应--辐射热生伏特效应(当然不一定就是P-N结)。准确的在P-N结上制造一个结温差,或一个较大的温度梯度，在技术上可能是一个非常困难的事情。总之增加“光差”和“结温差”或许是提高光伏发电效率一个有用途径。
** 作者实在无法用中文来表示 “used 能源”的意思，只好用英文来代替了。
参考资料：
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