(11)--2.2.1 太阳辐射及其在大气中的衰减.ppt

* 为了解释“天空为什么呈现蓝色”这个长期令人不解的问题，他导出了分子散射公式 * 若以大气上界得到的太阳辐射能为100%的话，经过大气层后，大气吸收了14%，大气散射和云层、地面反射共返回宇宙空间43%，能直达和散射到达地面且被地面吸收的仅43%。 太阳辐射及其在大气中的衰减 目录 一、太阳辐射光谱 二、太阳常数 三、太阳辐射在大气中的衰减 把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。 一、太阳辐射光谱 太阳辐射几乎包括了所有的电磁波，其能量的99％集中在0.15～4μm波段，主要包括红外线、可见光和紫外线光谱 1.可见光区（0.4 μm ~0.76 μm） 具有光效应，是人类肉眼可见光谱区，也是植物光合作用的有效光谱区。 可见光可按波长由长至短分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。 一、太阳辐射光谱 2. 红外光区（λ>0.76μm） 红外光区能量占辐射总能量的43%，具有热效应，起着加热地面、大气、动、植物等物体的作用。 红外线的发现者：赫胥尔 一、太阳辐射光谱 3.紫外光区（λ<0.4μm） 紫外光区能量占太阳总辐射能量的7%，具有化学效应，全部到达地面有毁灭生物的作用，幸大气中O3层吸收而到达地面的极少，它具有杀菌消毒，促进种子萌发的作用。 一、太阳辐射光谱 太阳常数：当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数。 太阳常数用Rsc来表示，大小为1367 W/m2 二、太阳常数 大气上界的太阳辐射 地表的太阳辐射 6000K黑体的辐射 大气各成分的吸收波段 主要吸收成分 强吸收波段 弱吸收波段 水汽 0.93-2.85μm 的红外光 （三个强吸收带） 0.6-0.7μm 的可见光 （三个弱吸收带） O2 <0.2μm 的远紫外辐射 0.69-0.76μm 的可见光 O3 0.2-0.3μm 的紫外辐射 0.44-0.75μm 的可见光 CO2 2.7和4.3μm 附近的红外光 一、大气对太阳辐射的吸收 太阳辐射通过大气时，遇到空气分子、尘粒、云雾滴等质点，都要产生散射现象。 散射只是改变辐射的方向，使太阳辐射以质点中心向四面八方传播，使原来传播方向上的太阳辐射减弱 二、大气对太阳辐射的散射 在散射过程中，太阳辐射遇到的散射质点的直径（如空气分子)比入射辐射的波长要短，则对入射辐射中波长较短的辐射的散射强，波长较长的散射弱。 对于一定大小的分子，散射能力与波长的四次方成反比，这种散射是有选择性的，称分子散射，也叫雷利/瑞利散射。 二、大气对太阳辐射的散射 1.分子散射 当大气中的水汽、尘粒等杂质较少时，主要是空气分子散射，太阳辐射中波长较短的蓝紫光被散射得多，所以晴朗的天空是蔚蓝色。 二、大气对太阳辐射的散射 1.分子散射 日出、日落时，因光线通过大气的路程长，可见光中波长较短的光被散射殆尽，所以，太阳看上去呈桔红色。 二、大气对太阳辐射的散射 1.分子散射 * 为了解释“天空为什么呈现蓝色”这个长期令人不解的问题，他导出了分子散射公式 * 若以大气上界得到的太阳辐射能为100%的话，经过大气层后，大气吸收了14%，大气散射和云层、地面反射共返回宇宙空间43%，能直达和散射到达地面且被地面吸收的仅43%。