人们称颂“万物生长靠太阳”，这是因为生物的生长和进化所需要的能量都是来自太阳，当然这里指的太阳是太阳光给地球的能量。如果没有太阳光的能量，地球动物、植物、生物的一切活动都将停止，世界会变得一片黑暗，万物都要走向灭亡。从广义上讲，太阳光是地球上大多数能量的源泉，例如风能，生物转化的化学能，水的势能等等。各种生物在地球上生存，地球必须保持有一定的环境温度，地球的温度需要消耗巨大的能量。这些能量从那里来？我们现代的科学和气象学认为，那还用问，它都应该是来自于阳光。
可是如果我们仔细想想，我们的环境温度全部都是太阳光提供的，那么就有好多问题无法解释。首先说昼夜的温差，地球的昼夜温差非常小，地球上大多数天气的昼夜温差，我们暂且称之为地球的年平均日温差，它只有几摄氏度。和月球的年平均温差300多摄氏度相比只有很小的一点，还不到其零头。为什么地球的温差会这么小呢？现代科学认为是空气和海洋的保温作用造成的。但是仔细想想，只有光线给物体加温，没有另外的能量源，靠空气和海洋的保温，地球的温差只会有那么一点点？这是件不可思议的事。
我们首先比较一下地球和月球的具体情况，它们主要有四点不同：1、地球拥有大气层，月球没有；2、地球有海洋，月球也没有；3、地球的地热要比月球丰富，现在的月球地热能输出几乎为零；4、地球拥有电磁场，月球没有。当然地球和月球的温差差异与这四点不同是密不可分的。
地球的日温差很小，靠空气和海洋的保温作用造成的观点，主要源于大气的温室效应对地球有一定的保温作用和海洋中的水有很高的比热可以保存许多热能量的理论予以支持的。但是地球全面积的黑体辐射会消耗掉巨大的热能，地球只有一点点降温是不好解释的。东方人很早就把地球在太阳系中的位置定义为二十四个节气，作为一个长期的农业国能归纳出二十四节气，并用于指导农业生产，这需要拥有相当的智慧，只是因为没有使用拼音语言，所以未能抽象出现代科学的基础。二十四节气中有一个节气叫白露，在北半球的温带地区，节气白露的日温差最大，有的年份最高时可以达到近20摄氏度。同样的空气，同样的海洋，为什么白露时节的温差就大呢？只有保温这样的因素，保温的条件没有变，为什么温差会改变呢？
现代气象学的方法是用流体力学的方法来概算地球大气的温度状态。这就好比在一个平底锅里放上水，测量几个温度点之后，再去推算锅中水的温度状态，而不管锅外是怎样对锅加温的。这种情况有点像盲人摸象。科学的方法是，如果要充分理解地球这一事物的热本质，那么就必须分析在这一节点上的能量平衡。也就是说要熟知地球获得能量或者散失能量的每个体系。
地球获得能量的体系可以分为三大类：第一类是太阳光，它是保持地表温度的主要能量来源之一，也是地球成为一个活跃世界的能量源泉。第二类是引力作用力和核裂变衰变能。这类能量可以分为三种：一是太阳及其它星球的引力作用力，潮汐和四季变化是这类力的表现；二是地球自转力，地球日变化和季风是该力的气象现象；三是重力能和核裂变衰变能，它们的作用使地球内部保持有相当高的温度，地球形成初期时它们的量是巨大的，经过地球几十亿年的演化，现时它们能保持地核的温度不很快降低就不错了。第三类就是太阳风了，上世纪六十年代我们才知道它的存在，是它驱使了地球电磁场的活动，并且使地球磁场保持着相当大的形态。太阳风的单位能量并不是很大，不过庞大的地球磁场形态使地球在接受太阳风的能量上提高了近千倍。
地球消耗能量的体系可以分为四大类：第一类是地球运动状态的能量消耗，地球的公转和自转是需要消耗能量的，只是这个体系与本文无关，我们不在这里讨论；第二类是地球温度的能量消耗，其中包括地球的黑体温度辐射、风能、雨水的势能，另外还包括生物将阳光能转化的生物质能，因为最后它们还是要转变为热能；第三类是地球的电磁场形态能量消耗，其中包括极光、雷电、磁暴及其它、厄尔尼诺类能耗和范艾伦辐射带的保持能；第四类是地球的局部聚变能，其中包括地震、火山爆发等。这四类能量消耗只有第三类体系我们不太熟悉，以下来看它的运作机制。
在人类将卫星发射升空之后，我们才开始认识到太阳风、地球磁层以及辐射带等地球电磁场结构的存在。简单地说地球电磁场是一种天然变磁器，它可以分为磁层磁场、地电场和地磁场三大部分。
磁层磁场的外边界叫磁层顶，离地面5～7万千米。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。磁尾的磁赤道附近，有一个特殊的界面，此界面称为中性片，厚度大约有1000千米。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。磁层顶有能量交换。由此磁层磁力线携带太阳风的能量进入地球，太阳风强烈时，磁力线在地球电离层处留下千资百态、绚丽多彩的极光，它们在极区的平面上是个环形，所以也称作椭圆极光带。为保持磁层的形态、产生极光和磁层的活动等都需要耗费大量的能源。因此太阳风的能量必须进入磁场磁层，否则地球的环境里再也找不到如此大的能量源了。现在许多人把磁场能量源于地球的自转或者地球内的热能，这显然是些不切实际的理论。因为这些能量都太小，不足以形成地球电磁场。
磁层磁力线激励的地电流是个环地球纬度的地壳电流场，它在赤道附近的电流最大。太阳活动激烈时，大地环电流会烧坏输电设备，更强烈时还能烧坏输油管道。雷电是大地电流的的感应电动势，现在认为阳光的能量可以转化为雷电现象的理论极其困难，除非在地球上存在天然半导体效应。总体地看地球的雷电过程，其地表雷电每时每刻都会在地球上发生，风能或者单位地表温度能是没有这样大的力量为雷电提供动力的。
雷电现象实际上是在地磁场中发生的，它也可以算做地磁场的一部分。地磁场是地球变磁器的次磁场，它包括地磁场磁力线、雷电场、范艾伦辐射带和2万多千米高空的赤道环电流。地磁场通过赤道环电流和磁层磁场耦合在一起，有此形成庞大的地球电磁场体系。雷电场和范艾伦辐射带密切相关，高能级的雷电过程可以将范艾伦辐射带中的电离子清理出好大一片空间。
总而言之，维持地球表面温度的主要能量来自阳光、地热和地电流。1、阳光对地表的加温我们非常熟悉，阳光是一种低热值的能源，它分为可见光部分和不可见部分，不过能量大多都分布在可见光部分。阳光的能量有很小一部分被大气所吸收，在阳光直射的情况下有百分之五十的太阳常数能量可以到达地面。光的热作用基本上都是在物质的表面，当光线撤离后，物体会很快冷却。阳光对地球表面的加温具有季节性，但是对温带的影响不应该很明显,因为太阳改变角度的照射，并不会使太阳光的能量减少许多。2、地热对地球表面的温度影响是持续的，它对地球的每个方位上的能量输出都相差不多。对地球的南北两极地表的加温主要靠地热，阳光和地电流在这里的作用微乎其微。3、大地电流对地壳的加温是全纬度的，赤道附近最强，向极区逐渐减弱。地电流的日变化很小，在3～5时区域最弱，因为那时的磁层磁力线是紊乱的。由于赤道与黄道有一个23度多的夹角，所以地电流对地壳加温具有年的季节性。由于雷电是地电流产生的，所以雷电发生与否即可以反映地电流的强弱，雷电的季节性是明确的。地电流的季节性强于阳光，由于地电使大地升温非常缓慢，所以地球的季节性，特别是季节的推迟效应都应该是地电流的主要表现。
地球内热对地球表面温度的影响是持续性的，它随时间的变化不大。阳光和地电对地球表面的温度影响，由于太阳和地球在空间的位置不同，所以它是多变的，这样阳光和地电流造就了地球表面多变化的气候环境。我们可以总结如下：1、由于地电流全天持续地对地表加温，所以在失去阳光的夜晚，地球表面不会有太大的降温。2、如果是晴天，白天有强烈的日照，晚上降温就会大一些，阴天对地表的加温基本上完全倚靠地电流，所以其温差很小。有时候某一地区会连续阴雨几十天，阳光对地面的作用可以说是微乎其微，但是当地温度仍然不会降低，原因就是有地电在起着加温的作用。3、在地球上，地电流弱的地方，温差就大；地电流强的地方，温差就小。在沙漠地区，因为地下水很少，所以地电流就小，这样沙漠的温差就大。之前认为，沙漠温差大的原因是沙漠比热小的原因造成的，其实际上是：植被土地和沙漠的比热相差并不大，而阳光对沙漠的能量释放却更大。原因是地电流的作用小，沙漠得到的光热能量很快就会散去。另外沙漠之下的地电阻每地都是不相同的，所以各处沙漠的日温差也不尽相同。4、依据电磁感应的右手定理，地电流是由东向西流动的，也就是说电子是由西向东运动的。对于欧亚大陆，西部边缘地电的作用就比东部强，所以在西欧形成了温暖湿润的气候环境。有人认为西欧的气候是典型的海洋性气候。其特征是气候温和，四季不甚明显，且日温差、年内温差和年际温差都较小。这样的气候，相对而言是舒适的。为说明问题，我们可以比较一下英伦岛和库页岛的气候：相同的纬度、同样的日照、相似的海洋、相差不多的海流，但是气候却如此不同，一个湿润多雾，一个却寒冷干燥，可以说没有地电流的作用就没有西部欧洲舒适的自然环境。5、回答以上我们提到的关于为什么白露温差大的问题，在气节白露地电流有百分之八十由于季节原因，向南移了，这时北半球的温带大多只有阳光在起作用，白天温度提升起来了，夜间却很少有地电流的支持，所以在这些日子里是全年温差最大的时段。6、厄尔尼诺是指太平洋中东部地区赤道附近范围内海水异常的增温现象，阳光的照射不会在太平洋中发生这种自然现象，因为阳光的照射是大范围的，几乎是覆盖整个热带地区的温度提升；海流和风也不会引起这种现象发生，因为厄尔尼诺现象所需要的能量太巨大了。厄尔尼诺现象是整个太平洋地区的大气候现象，除了阳光就只有太阳风这样的大能量才可以驱动它。7、地电流会给地球表面加温的证据比比皆是，它不必要像某些理论要到处去搜罗证据。关于全年温差问题、高原与盆地温度差异问题等等，地电流加温理论都可以给出合理的解释。依据多年的气象统计，地球的全年平均温度和太阳风的强弱密切相关，由此也可以反证地球电磁场的存在。给于环境合适温度的能量，不仅仅只有阳光，同时还有地球电磁场。地球电磁场为我们提供的能量非常庞大，在我们缺失理解这一重大能量源的情况下，就盲目地认为地球在“变暖”，人类应该怎样怎样去改变我们的生存环境，这显然是些不切实际的想法，这也是些不可能解决任何实际问题的议定方案。8、在人类充分理解地球的活动机理后，我们将有可能人为地调整地球的气候状态。但是，在没有对地球环境的充分理解和实验时，人类所做的事将是非常危险的，因为我们只有一个地球。中国科学家曾经提出，想将喜马拉雅山炸开个口子，把印度洋的暖湿气流引入到中国内地，以改善那里的气候环境。不过，这种方案可能非常幼稚：大气气流携带不了多少能量，它何以能改变地球的气候环境？不过，现在亚洲的中部所形成的越来越严重的干旱状况，它会对整个北半球的气候造成非常恶劣的影响，现在应该想办法改善这块土地的电导率，那才是最为需要解决的问题。9、现代的气象学认为，气象变化的能量都来自太阳，没有人会认为地底下能冒出多少能量来。现在的人类已经开始对地球环境进行数字化，令人遗憾的是地球大气温度场、磁场、重力场等都早已为人类所熟知，缺失的是地球大地温度场的历史数据分布。可以感知，大地电场产生的热效能和许多气候现象密切相关，有人统计过，地球上的降雨量也是和太阳黑子的变化密切相关的。太阳光给我们的热量是实时的，热值不高的，而雾气和降雨的水气，却都带着一种蒸腾的能量，它们不会来自阳光。对于这些还未能定义的气象现象，我们当然要用一种审慎的和科学的态度来予以对待。
无论是西方人，还是东方人，总有那么一些人喜欢自己认为：这个世界应该是怎么怎么样的。前一段时间我撰文告知：依据古地磁的留存形态，地球磁场就没有翻转过。可是有些人却认为：我想地球磁场还是翻转过的。地球磁场翻没翻转过，不是根据谁想的，是要依据实测到的数据来定论的。科学的态度就是，要少一些自我认为，多一些对客观事物的尊重。科学是什么？科学是一种方法，一种用数学或者其它语言客观定义自然事物的方法。科学是一种精神，一种坚持不懈尊重自然事物规律的实事求是的精神。有了科学的态度，再重新认识到地球表面的热能不仅来自太阳光，而且还有地球电磁场在起作用，这样我们周围的许多气象现象就可以得到解释。
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Post By：2010/3/7 23:44:00
