农业气象学第二章 辐 射ppt课件.ppt

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1、第二章　辐　射辐射的一般知识太阳辐射地面和大气辐射辐射与农业第一节热辐射的一般知识一、辐射的概念以电磁波或粒子的形式放射或输送能量叫辐射。以这种方式传递的能量称为辐射能，简称辐射。任何温度在绝对零度以上的物体，都具有辐射的本领。二、辐射的波粒二象性辐射具有波粒二象性波动性：V=λfV:光速，λ:波长，f:频率；粒子性：e=hV/λ=hfe:光量子的能量，h:普朗克常数，=6.6×10-34J·S。将不同辐射波的波长从小到大依次排列成一个谱，叫电磁波谱(表1-1)。三、物体对辐射的吸收、反射和透射1.吸收率（）、反射率（r）、透射率（t）投射到物体上

2、的辐射，一般只有一部分被该物体吸收，其余则被该物体反射和透射。吸收率（）：物体对辐射的吸收的能力称为吸收率。反射率（r）：物体对辐射的反射的能力称为反射率。透射率（t）：物体对辐射的透射的能力称为透射率。假设投射到物体上的总辐射能量为Qo，被吸收、反射、透射的量分别为Q、Qr、Qt。根据能量守恒原理，则：Q+Qr+Qt=Qo将上式两端除以Qo，则得：式中左边第一项为吸收率(物体反射的辐射与投射于其上的总辐射之比)；第二项，称为反射率(物体反射的辐射与投射于其上的总辐射之比)；第三项，称为透射率(透过物体的辐射与投射于其上的总辐射之比).即+r

3、+t＝1绝对黑体/相对黑体、灰体、白体绝对黑体：在任何条件下，对于各种不同波长的辐射的吸收率等于1的物体。灰体：如果某一物体吸收率小于1，但吸收率不随波长而变的物体。在一定温度T下，物体对某波长λ的吸收率aλ,T等于该物体在同温度下对该波长的发射率eλ,T。即对不同的物体，发射辐射能力强的，其吸收能力也强；发射辐射能力弱的，其吸收能力也弱。即：eλ,T=aλ,T。四、辐射的基本定律基尔霍夫斯蒂芬－波尔兹曼维恩位移黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。ET=σT4σ为斯蒂芬－波尔兹曼常数σ=5.67×10-8W·m-2·K-4黑体的放射能力

4、最大值对应的波长与其本身的绝对温度成反比，即：λmax＝C/TC=2897×103nm·K辐射通量和辐射通量密度辐射能量的基本度量单位光通量和光通量密度（一）辐射通量和辐射通量密度1、辐射通量(Φ)：单位时间内通过任一表面的辐射能，单位为瓦(W)或焦耳／秒（J/S）。可表示为：2、辐射通量密度(F)：单位时间内通过单位面积的辐射能。其单位为瓦／米2(W／m2)；可表示为：F=入射辐射通量密度（辐照度）：指投射来的辐射。放射辐射通量密度（辐出度）：指自物体表面向外放射的辐射。它表征着物体放射能力的强弱，故称为辐射能力或放射能力(E)Φ=1.光通量（ΦL

5、）：单位时间通过任一表面上的光能。单位为流明(Lm)。可表示为：dtdELΦL=2.光照强度(A)：入射到单位面积上的光通量，单位为勒克斯(Lm／m2)。可表示为：dsFA=d（二）光通量和光通量密度光:指波长为0.4(0.39)～0.76um的电磁波视觉可以感受到，因此将这一波长域的电磁波称为可见光，简称光。由光传递的能量称为光能。勒克斯：它是以1国际烛光的点光源为中心，以一米为半径的球面上所得到的照度。即平方米流明1勒克斯=1第二节太阳辐射太阳辐射强度和太阳常数太阳高度角和昼长大气对太阳辐射的减弱到达地面的太阳辐射强度一、太阳辐射强度、太阳常数及

6、太阳高度角1、太阳辐射强度单位时间内投射到单位面积上的太阳辐射能量（S，W/m2）。2、太阳常数Rsc当日地处于平均距离时，在地球大气上界，垂直于太阳辐射方向，单位面积上的太阳辐射能量，称为太阳常数(1367W/m2)。3、太阳高度角太阳光线与水平面之间的夹角，称为太阳高度角(h,0º-90º,如图)。sinh=sinΦsinδ+cosΦcosδcosωΦ：地理纬度δ：赤纬（即太阳直射点的地理纬度，由于一年中太阳直射位置在南北回归线之间，故-23.5º≤δ≥23.5º）ω时角=15º×(t-12)，正午ω=0,上午ω<0,下午ω>0。4、正午太阳高度

7、角∵ω＝0∴sinh=sinΦsinδ+cosΦcosδ于是有：h＝90º－

8、Φ－δ

9、举例：已知韶关的纬度为北纬23º43ˊ，试计算出韶关春分、秋分、夏至和冬至这四个特定日子正午时的太阳高度角。解：已知Φ=23º43ˊ，正午ω=0º，代入公式得（1）春分、秋分时δ=0ºh=90º-（23º43ˊ-0º）=46º17ˊ（2）夏至δ=23º27ˊh=90º-（23º43ˊ-23º27ˊ）=89º44ˊ（3）冬至δ=-23º27ˊh=90º-（23º43ˊ+23º27ˊ）=42º50ˊ昼长昼夜、四季的形成与昼长的变化规律可照时数、实照时数和日照百分率可照时

10、数：当天空无云时或无其它障碍物遮蔽时，太阳光可以照射地面的时间，称为可照时数。即日出到日落的时间（昼长）。实