太阳辐射知识导图

太阳辐射是指太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。下图讲述了太阳辐射、太阳光谱、太阳常数、大气的选择性吸收、大气的散射、大气的反射、地面总太阳辐射。

辐射

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• 1. 太阳辐射光谱
  • 太阳辐射
    • 太阳温度高，相对于地球辐射而言，太阳辐射波长较短，故称为短波辐射。
  • 太阳辐射光谱
    • 1.太阳辐射中辐射能力按波长的分布。 2.辐射能主要集中于可见光(0.4-0.76μm)、红外线和紫外线 （0.15-4μm）占辐射能的99% 单色辐射最强波长(am)由维恩位移定律： 入m*T=C 入m=2896/6000=0.475um(青光)
  • 太阳常数
    • • 在大气上界日地平均距离处，垂直于太阳光线的平面上，1min，1cm2接收到的所有波长的太阳辐射能，称为太阳常数。
• 2. 太阳辐射在大气中的减弱
  • 大气的选择性吸收
    • 吸收的效应
      • 太阳辐射光谱变得不规则
      • 改变了大气的温度结构
      • 氧气和水分子吸收为主，吸收带位于太阳辐射光谱的低能量区，减弱作用不大
      • 太阳辐射并非大气的主要热源
  • 大气的散射
    • 指每一个散射分子或散射质点将入射的辐射重新向各 方向辐射出去的一种现象。
      • 瑞利散射：空气分子散射，散射强度 与入射光的波长四次方成反比，且各 方向的散射光强度不同。
        • 向所有方向散射
        • 向前、后辐射最大，对称的球形
        • 散射能力与波长的四次方成反比 (选择性)
      • 米散射：大气悬浮颗粒对光的无选择性全散射。 能量向所有方向散射
        • 前向辐射最大
        • 且颗粒越大，偏对称越明显
        • 无选择性
  • 大气的反射
    • 大气中云和较大颗粒尘埃将太阳辐射中一部分能 量反射回宇宙空间的现象。
      • 反射对各种波长没有选择性
      • 云层、尘埃具有强烈的反射作用，但反射强度受云层的性状和厚度的影响
      • 随着云层增厚反射能力也增强，平均为50%~55%
  • 大气的削弱效果
    • 大气吸收19%，散射反射占34%，47%到达地面，反射>散射>吸收
    • 改变了太阳辐射光谱构成
    • 直接辐射(平行光)+散射辐射
• 3. 地面总太阳辐射
  • 直接辐射影响因素
    • 太阳高度角越小，穿越大气层厚度越大
    • 太阳高度角越小，等量的太阳辐射散布的面积就越大，因而地表单位面积上所获得太阳辐射就越小
  • 散射辐射影响因素
    • 太阳高度角 太阳高度角越大，直接辐射越大，散射辐射越大(同向性)
    • 大气透明度 大气透明度越低，散射越强，散射辐射越大(反向性)
  • 总辐射时空特点
    • 时间变化
      • 1.时间变化(中午最大、夏季最大) 2.日出之前，只有散射辐射 3.日出之后，直接辐射增加迅速 4.太阳高度8°，两者相当 5.中午时分，均达到最大 6.午后，按照两者按照相反次序变化
    • 空间差异