太陽(yáng)輻射

名詞釋義

太陽(yáng)輻射（solar radiation）是指太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。地球所接受到的太陽(yáng)輻射能量僅為太陽(yáng)向宇宙空間放射的總輻射能量的二十億分之一，但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉。

到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射能量稱(chēng)為天文太陽(yáng)輻射量。在地球位于日地平均距離處時(shí)，地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線(xiàn)的單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所受到的太陽(yáng)輻射的全譜總能量，稱(chēng)為太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)常數(shù)的常用單位為瓦/米2。因觀(guān)測(cè)方法和技術(shù)不同，得到的太陽(yáng)常數(shù)值不同。世界氣象組織 (WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368瓦/米2。地球大氣上界的太陽(yáng)輻射光譜的99％以上在波長(zhǎng) 0.15～4.0微米之間。大約50％的太陽(yáng)輻射能量在可見(jiàn)光譜（波長(zhǎng)0.4～0.76微米），7％在紫外光譜區(qū)（波長(zhǎng)<0.4微米），43％在紅外光譜區(qū)（波長(zhǎng)>0.76微米），最大能量在波長(zhǎng) 0.475微米處。由于太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)較地面和大氣輻射波長(zhǎng)（約3～120微米）小得多，所以通常又稱(chēng)太陽(yáng)輻射為短波輻射，稱(chēng)地面和大氣輻射為長(zhǎng)波輻射。太陽(yáng)活動(dòng)和日地距離的變化等會(huì)引起地球大氣上界太陽(yáng)輻射能量的變化。

　　太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣，一部分到達(dá)地面，稱(chēng)為直接太陽(yáng)輻射；另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽(yáng)輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達(dá)地面，到達(dá)地面的這部分稱(chēng)為散射太陽(yáng)輻射。到達(dá)地面的散射太陽(yáng)輻射和直接太陽(yáng)輻射之和稱(chēng)為總輻射。太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣后，其強(qiáng)度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量比大氣上界小得多，在太陽(yáng)光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡，在可見(jiàn)光譜區(qū)減少40％，而在紅外光譜區(qū)增至60％。

　　在地球大氣上界，北半球夏至?xí)r，日輻射總量最大，從極地到赤道分布比較均勻；冬至?xí)r，北半球日輻射總最小，極圈內(nèi)為零，南北差異最大。南半球情況相反。春分和秋分時(shí)，日輻射總量的分布與緯度的余弦成正比。南、北回歸線(xiàn)之間的地區(qū)，一年內(nèi)日輻射總量有兩次最大，年變化小。緯度愈高，日輻射總量變化愈大。

　　到達(dá)地表的全球年輻射總量的分布基本上成帶狀，只有在低緯度地區(qū)受到破壞。在赤道地區(qū),由于多云，年輻射總量并不最高。在南北半球的副熱帶高壓帶，特別是在大陸荒漠地區(qū)，年輻射總量較大，最大值在非洲東北部。

太陽(yáng)輻射

太陽(yáng)輻射是地球表層能量的主要來(lái)源。太陽(yáng)輻射在大氣上界的分布是由地球的天文位置決定的，稱(chēng)此為天文輻射。由天文輻射決定的氣候稱(chēng)為天文氣候。天文氣候反映了全球氣候的空間分布和時(shí)間變化的基本輪廓。

　　太陽(yáng)輻射隨季節(jié)變化呈現(xiàn)有規(guī)律的變化,形成了四季.。

　　除太陽(yáng)本身的變化外，天文輻射能量主要決定于日地距離、太陽(yáng)高度角和晝長(zhǎng)。

　　地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓形，太陽(yáng)位于兩個(gè)焦點(diǎn)中的一個(gè)焦點(diǎn)上。因此，日地距離時(shí)刻在變化。每年1月2日至5日經(jīng)過(guò)近日點(diǎn)，7月3日至4日經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)。地球上接受到的太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱與日地距離的平方成反比。

　　太陽(yáng)光線(xiàn)與地平面的夾角稱(chēng)為太陽(yáng)高度角，它有日變化和年變化。太陽(yáng)高度角大，則太陽(yáng)輻射強(qiáng)。

　　白晝長(zhǎng)度指從日出到日落之間的時(shí)間長(zhǎng)度。赤道上四季白晝長(zhǎng)度均為12小時(shí)，赤道以外晝長(zhǎng)四季有變化，23.5°緯度的春、秋分日晝長(zhǎng)12小時(shí)，夏至和冬至日晝長(zhǎng)分別為14小時(shí)51分和9小時(shí)09分，到緯度66°33′出現(xiàn)極晝和極夜現(xiàn)象。南北半球的冬夏季節(jié)時(shí)間正好相反。

　　天文輻射的時(shí)空變化特點(diǎn)是：①全年以赤道獲得的輻射最多，極地最少。這種熱量不均勻分布，必然導(dǎo)致地表各緯度的氣溫產(chǎn)生差異，在地球表面出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候；②天文輻射夏大冬小，它導(dǎo)致夏季溫高冬季溫低。

　　大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用包括大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、散射和反射。太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)整層大氣時(shí)，0.29μm以下的紫外線(xiàn)幾乎全部被吸收，在可見(jiàn)光區(qū)大氣吸收很少。在紅外區(qū)有很強(qiáng)的吸收帶。大氣中吸收太陽(yáng)輻射的物質(zhì)主要有氧、臭氧、水汽和液態(tài)水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和塵埃等。云層能強(qiáng)烈吸收和散射太陽(yáng)輻射，同時(shí)還強(qiáng)烈吸收地面反射的太陽(yáng)輻射。云的平均反射率為0.50～0.55。

太陽(yáng)輻射能量

　　到達(dá)地球上的太陽(yáng)輻射能量只有很小的一部分，但它的作用卻是相當(dāng)大的。

　　其一，對(duì)地理環(huán)境的影響。直接的作用如巖石受到溫度的變化影響而產(chǎn)生風(fēng)化。間接作用，地球上的大氣、水、生物是地理環(huán)境要素，他們本身的發(fā)展變化以及各要素之間的相互聯(lián)系，大部分是在太陽(yáng)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程中完成的。地球表面劃分為五帶。為什么要?jiǎng)澐治鍘?因?yàn)榈厍虮砻娓鱾€(gè)地方的緯度不同，不同緯度地帶獲得的太陽(yáng)熱量是不一樣的。如熱帶一年中太陽(yáng)可以直射，獲得的熱量最多；寒帶太陽(yáng)高度很低，并且有長(zhǎng)時(shí)間的極夜，所以獲得的熱量最少。也就是因?yàn)樘?yáng)輻射具有緯度差異導(dǎo)致了各地獲得的熱量也有差異。但是在熱量盈余的地方比如赤道，溫度并沒(méi)有越來(lái)越高；熱量虧損的地方，比如兩極，溫度也沒(méi)有越來(lái)越低，而是保持相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于整個(gè)地表來(lái)說(shuō)，熱量應(yīng)該是平衡的，因而熱量多余和熱量不足的地方，要發(fā)生熱輸送。

　　 其二，太陽(yáng)輻射為我們的生產(chǎn)和生活提供能量。人們對(duì)太陽(yáng)輻射作用最直接的感受來(lái)自于它是人們生產(chǎn)和生活的主要能源。如植物的生長(zhǎng)需要光和熱，晾曬衣服需要陽(yáng)光，工業(yè)上大量使用的煤、石油等化石燃料是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化來(lái)的，被稱(chēng)為“儲(chǔ)存起來(lái)的太陽(yáng)能”。還有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能電池等。除直接使用的太陽(yáng)能外，地球上的水能、風(fēng)能也來(lái)源于太陽(yáng)。 西藏的省會(huì)拉薩有一別稱(chēng)，號(hào)稱(chēng)“日光城”。為什么叫這個(gè)名稱(chēng)呢?因?yàn)槲鞑刈灾螀^(qū)位于青藏高原上，地勢(shì)較高，太陽(yáng)光到達(dá)地表的路程短，空氣稀薄，天空中云量少，損失少，所以太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照時(shí)間長(zhǎng)，稱(chēng)為“日光城”。 直轄市重慶有個(gè)別稱(chēng)，有中國(guó)的“霧都”之稱(chēng)。為什么這個(gè)地方一年中多霧呢?這個(gè)地方海拔較低，受地形的影響，四川盆地使得水汽積聚不易上升，使水汽增多，而西南季風(fēng)不可能越過(guò)秦嶺；只能影響四川盆地，故帶來(lái)大量水汽，并且距海較近，所以一年中陰雨天多，天空中經(jīng)常陰云密布，所以光照少，太陽(yáng)輻射能貧乏。所以人們常用“蜀犬吠日”來(lái)形容四川盆地的氣候特色。