第三章大气何土壤的热能何温度3

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1、第二节太阳辐射的短波辐射第三章大气和土壤的热能和温度一、太阳辐射光谱和太阳常数太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱。大气上界太阳光谱能量的分布与6000K的黑体的光谱能量分布曲线相似，可把太阳辐射看作黑体辐射。最大辐射能所对应的波长为0.475微米可见光区的太阳辐射占太阳总辐射的50％，红外区占43％，紫外区占7％。一、太阳辐射光谱和太阳常数太阳常数是一个用来衡量地球所获得太阳辐射能多少的常数，是假定地球位于日地平均距离处时，地球大气上界、垂直于太阳光线的单位面积上在单位时间内接受到的太阳辐射的全谱总能量。太阳常数大气上界在

2、日地平均距离时与太阳光垂直的平面上的太阳分光辐照度一年中，绝大多数情况下日地距离不处于日地平均距离处二、大气上界的太阳辐射能任意时刻大气上界与阳光垂直的平面上所接受的太阳辐照度太阳常数任意时刻的日地距离日地平均距离进行日地距离订正二、大气上界的太阳辐射能大气上界水平面上的太阳辐射能到达水平面上的太阳辐照度当地纬度太阳赤纬，即太阳直射点的纬度时角，午前为负，午后为正。1小时等于15度。很多情况下太阳光线和接收面不垂直，要求水平面上的太阳辐射能，需要求水平面上的太阳辐射能太阳常数为垂直于太阳光线的方向上的辐射能，水平面上所接收到的太阳辐射

3、能与太阳常数和太阳高度角之间的关系为三、到达大气上界的太阳辐射日总量日地距离订正因素求算大气上界水平方向上的太阳辐射能总量，在一天中从日出到日落对任何时刻的太阳辐射能公式进行积分即可得到。三、到达大气上界的太阳辐射日总量三、到达大气上界的太阳辐射日总量(1)北回归线以北的任一纬度上，一年中太阳辐射能日总量夏至日最大，冬至日最小。而南回归线以南的南半球各纬度上，一年中太阳辐射日总量冬至日最大，夏至日最小。（2）北极地区，夏季有极昼，冬季有极夜，南半球相反。所以北极地区太阳辐射日总量夏季较大，冬季为零。而南极地区相反。（3）南北回归线之间

4、的地区，一年中太阳高度角相差不大，所以太阳辐射日总量一年中相差不大。但在极地附近，因有极昼与极夜出现，因此太阳辐射日总量差异较大。（4）南、北半球接收的太阳辐射日总量的分布是不对称的。四、太阳辐射在大气中的减弱（一）大气对太阳辐射的吸收作用1、大气的吸收光谱大气中吸收太阳辐射的物质主要是氧、臭氧、水汽和液态水、其次是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、尘埃等。太阳辐射被大气吸收后变成了热能，因而使太阳辐射减弱。（一）大气对太阳辐射的吸收作用（一）大气对太阳辐射的吸收作用2、大气中各种成分对太阳辐射的吸收（一）大气对太阳辐射的吸收作用（1）氧和

5、臭氧氧对太阳辐射的吸收带主要在0.25微米以下的紫外区，吸收很强。臭氧在紫外区和可见光区都有吸收带。波长小于0.12微米处有一宽吸收带，吸收能力较强氧在可见光区的吸收带：位于0.69微米附近和0.76微米附近，吸收能力较弱氧气的吸收带哈特来(Hartley)带，波长范围0.22～0.3微米之间，吸收最强；哈金斯（Huggins）吸收带，波长为0.32～0.36微米较弱臭氧在可见光区的吸收带：波长范围在0.44～0.75微米臭氧的吸收带红外波段臭氧比较强的吸收带是4.7微米、9.6微米和14.1微米。臭氧的吸收：紫外区的吸收带使波长小于

6、0.29微米的紫外辐射不能达到地面；可见光区的吸收对太阳辐射的削弱较强（一）大气对太阳辐射的吸收作用（2）水汽的吸收光谱2、水汽和液态水水汽对太阳辐射的吸收带和吸收线主要位于红外区，在红外区从波长0.70～2.85微米之间有7个主要的吸收带（一）大气对太阳辐射的吸收作用水汽和液态水的吸收带水汽在可见光区和红外区都有不少吸收带，但吸收最强的是在红外区，从0.93～2.85微米之间。太阳辐射能主要集中在短波的可见光部分，所以水汽的吸收对太阳辐射的削弱并不多。（一）大气对太阳辐射的吸收作用（3）二氧化碳二氧化碳在波长大于2微米的红外区有若干

7、个吸收带，比较强的中心位于2.7微米、4.3微米和15微米。二氧化碳的吸收带（一）大气对太阳辐射的吸收作用大气对太阳辐射的吸收，平流层以上主要是氧和臭氧对紫外辐射的吸收，平流层至地面主要是水汽对红外辐射的吸收。整层大气吸收削弱掉太阳辐射能的19%。大气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对对流层大气来说，太阳辐射不是主要的直接热源。（二）大气对太阳辐射的散射作用光线通过密度或者折射率不均匀分布的介质时，除在光的传播方向外，在其他方向也可以见到光，这种现象称为光的散射，在传播方向之外的光称为散射光。大气中可以造成散射的物质有空气分子、气溶胶

8、（除云滴、降水以外的一切固体和液体悬浮微粒）、云雾（空气中散布着的液态微粒）和雨滴等。散射与吸收的区别：吸收将辐射能转变为热能；散射只改变辐射的传递方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播，经过散射，一部分太阳辐射就到