太阳辐射
太阳辐射
太阳辐射：1.定义及分类：太阳辐射是指太阳以电磁波的形式向外传递能量，具体可分为：紫外线，可见辐射光，近红外线辐射光。
紫外线又分为近紫外线（UVA）远紫外线（UVB,）超短紫外线（UVC）三种紫外辐射对人体皮肤的作用不但取决于紫外线的种类而且与肤色有关;UVC基本上可以被外表皮和真皮组织完全吸收，UVB透射能力比UVA差，只有UVA可以透射到真皮组织下面，加速皮肤的老化。
2. 介绍防护措施1) 防晒系数（Sun Protection Factor），英文缩写为SPF，是指在涂有防晒剂防护的皮肤上产生最小红斑所需能量，与未加任何防护的皮肤上产生相同程度红斑所需能量之比值，简单说来，它就是皮肤抵挡紫外线的时间倍数。
防晒系数SPF是测量防晒品对阳光中紫外线UVB的防御能力的检测指数。
防晒指数=最低红斑剂量（用防晒用品后）/最低红斑剂量（用防晒用品前）正确的防晒观念由于隔离成分必须渗透至角质表层后，才能发挥长时间的吸收隔离效果，因此必须提前在出门前30分钟就先擦拭完毕，出门前再补充一次，使用的剂量上，每次至少须有1~2ml的量，方可达到最佳的隔离成效，并且尽量避免在日照最强烈的时段出门(上午十点到下午两点)，同时善用各种辅助用品，如阳伞、帽子、长袖衣服、太阳眼镜等，共同抵抗紫外线的入侵。
a) 一般类型皮肤的人，防晒指数值以8～12为宜；b) 对光敏感的人，防晒指数值以12－20为宜；c) 敏感性皮肤应挑选植物配方的防晒品或是含有二氧化钛的物理性防晒霜。
d) 只在上下班的路上接触阳光的上班族，防晒指数值在15以下即可，以脸部防晒为主；e) 在野外游玩、海滨游泳时，防晒品的防晒指数值要在30以上。
游泳时最好选用防水的防晒护肤品。
f) 防晒产品主要有化学和物理两类。
物理防晒品的防晒原理是像镜子一样把紫外线反射出去，更适合敏感肌肤，如儿童大多使用物理防晒霜。
化学防晒品则是吸收紫外线后将紫外线的能量以热的形式散发出去。
太阳辐射
太阳辐射：1.定义及分类：太阳辐射是指太阳以电磁波的形式向外传递能量，具体可分为：紫外线，可见辐射光，近红外线辐射光。
紫外线又分为近紫外线（UVA）远紫外线（UVB,）超短紫外线（UVC）三种紫外辐射对人体皮肤的作用不但取决于紫外线的种类而且与肤色有关;UVC基本上可以被外表皮和真皮组织完全吸收，UVB透射能力比UVA差，只有UVA可以透射到真皮组织下面，加速皮肤的老化。
2. 介绍防护措施1) 防晒系数（Sun Protection Factor），英文缩写为SPF，是指在涂有防晒剂防护的皮肤上产生最小红斑所需能量，与未加任何防护的皮肤上产生相同程度红斑所需能量之比值，简单说来，它就是皮肤抵挡紫外线的时间倍数。
防晒系数SPF是测量防晒品对阳光中紫外线UVB的防御能力的检测指数。
防晒指数=最低红斑剂量（用防晒用品后）/最低红斑剂量（用防晒用品前）正确的防晒观念由于隔离成分必须渗透至角质表层后，才能发挥长时间的吸收隔离效果，因此必须提前在出门前30分钟就先擦拭完毕，出门前再补充一次，使用的剂量上，每次至少须有1~2ml的量，方可达到最佳的隔离成效，并且尽量避免在日照最强烈的时段出门(上午十点到下午两点)，同时善用各种辅助用品，如阳伞、帽子、长袖衣服、太阳眼镜等，共同抵抗紫外线的入侵。
a) 一般类型皮肤的人，防晒指数值以8～12为宜；b) 对光敏感的人，防晒指数值以12－20为宜；c) 敏感性皮肤应挑选植物配方的防晒品或是含有二氧化钛的物理性防晒霜。
d) 只在上下班的路上接触阳光的上班族，防晒指数值在15以下即可，以脸部防晒为主；e) 在野外游玩、海滨游泳时，防晒品的防晒指数值要在30以上。
游泳时最好选用防水的防晒护肤品。
f) 防晒产品主要有化学和物理两类。
物理防晒品的防晒原理是像镜子一样把紫外线反射出去，更适合敏感肌肤，如儿童大多使用物理防晒霜。
化学防晒品则是吸收紫外线后将紫外线的能量以热的形式散发出去。
太阳辐射简述
1．太阳辐射简述本章主要介绍太阳辐射的基本知识，并说明太阳辐射的计算方法。
为了利用太阳能，有必要了解和掌握有关太阳辐射的基本知识，以便更好地进行太阳能光伏发电系统的设计和应用。
1．1．太阳简介太阳是离地球最近的一颗恒星，也是太阳系的中心天体，它的质量占太阳系总质量的99.865%。
太阳也是太阳系里唯一自己发光的天体，它给地球带来光和热。
如果没有太阳光的照射，地面的温度将会很快地降低到接近绝对零度。
由于太阳光的照射，地面平均温度才会保持在14摄氏度左右，形成了人类和绝大部分生物生存的条件。
除了原子能、地热和火山爆发的能量外，地面上大部分能源几乎全部直接或间接同太阳有关。
太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球，半径为6.96×105千米（是地球半径的109倍），质量约为1.99×1027吨（是地球质量的33万倍），平均密度约为地球的四分之一。
太阳表面的有效温度为5762K，而内部中心区域的温度则高达几千万度。
太阳的能量主要来源于氢聚变成氦的聚变反应，每秒有657x109公斤的氢聚合生成653x109公斤的氦，连续产生390x1021千瓦能量。
这些能量以电磁波的形式，以3×105千米/秒的速度穿越太空射向四面八方。
地球只接受到太阳总辐射的二十二亿分之一，即有177×1012千瓦达到地球大气层上边缘（“上界”），由于穿越大气层时的衰减，最后约85×1012千瓦到达地球表面，这个数量相当于全世界发电量的几十万倍。
根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维持600亿年，而地球内部组织因热核反应聚合成氦，它的寿命约为50亿年，因此，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是取之不尽、用之不竭的。
太阳的结构和能量传递方式如图1-1所示，简要说明如下：太阳的质量很大，在太阳自身的重力作用下，太阳物质向核心聚集，核心中心的密度和温度很高，使得能够发生原子核反应。
这些核反应是太阳的能源，所产生的能量连续不断地向空间辐射，并且控制着太阳的活动。
(完整版)太阳辐射专题
三、太阳辐射（光照）1、概念：太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量，这称为太阳辐射——自然界的物体，都以电磁波的形式时刻不停地向外传递能量。
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、r射线都是电磁波。
它们的波长不同，特性和作用也有很大差异。
（图：各种辐射的波长范围——三大波段）〖跨越误区〗太阳辐射出的电磁波只包括可见光、红外光和紫外光三个波段这种认识是片面的。
除了以上提到的电磁波，还包括电波、χ射线、γ射线等，它们一起构成了太阳辐射光谱。
2、能量来源：太阳内部的核聚变反应——在太阳内部高温、高压的环境下，发生核聚变反应（又能称热核反应），即4个氢原子核聚变为1个氦原子核，在这个过程中产生了大量的能量，为太阳提供了源源不断的能量。
在核聚变过程中，原子核质量出现了亏损，其亏损的质量转化成了能量。
3、太阳辐射的分布及影响因素（1）太阳辐射的纬度分布——规律：从赤道向两极递减（2）全球太阳辐射的分布典型例题：13.读“一年内太阳辐射的纬度分布示意”图，回答：( 1 ) 1 月份，太阳辐射量最大的纬度是________；90°N 上，太阳辐射量最大的月份是_________。
( 2 )全球太阳辐射的纬度分布规律是从________向_________递减。
( 3 )赤道上太阳辐射的时间分布规是____________________。
( 4 )南北半球相应纬度上太阳辐射随月份变化的规律大致________（相同、相反）。
( 5 )热带雨林地区的生物量是2千克/米²·年，亚寒带针叶林带是0.84千克/米²·年，结合上图分析原因。
答案：（1）90°S 南极点1月份均为白昼，日照时数多；6月（或7月）（2）低纬（或赤道）高纬（或两极）（3）从3月和9月向其它月份递减。
（4）相反（1分）（5）热带雨林，位于热带雨林气候，因雨量多所以生长的植物品种也多，亚寒带针叶林是位于亚寒带，气候较寒冷与干燥，雨量也少，所以能生长的多以针叶植物为主（3）世界分布：例题.(2010年岳阳模拟)上图是世界太阳总辐射量分布图，读图回答下列问题。
太阳辐射的定义
太阳辐射的定义太阳辐射定义是指太阳以电磁波的形式向外传递能量，太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。
太阳辐射所传递的能量，称太阳辐射能。
地球所接受到的太阳辐射能量虽然仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一，但却是地球大气运动的主要能量源泉，也是地球光热能的主要来源。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，太阳辐射在一类致癌物清单中。
简介到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。
在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在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量，称为太阳常数。
太阳常数的常用单位是瓦/米²。
因观测方法和技术不同，得到的太阳常数值不同。
太阳常数值是1368瓦/米2 。
太阳辐射是一种短波辐射。
到达地表的全球年辐射总量的分布基本上成带状，只有在低纬度地区受到破坏。
在赤道地区,由于多云，年辐射总量并不最高。
在南北半球的副热带高压带，特别是在大陆荒漠地区，年辐射总量较大，最大值在非洲东北部。
太阳辐射在大气上界的分布是由地球的天文位置决定的，称为天文辐射。
由天文辐射决定的气候称为天文气候。
天文气候反映了全球气候的空间分布和时间变化的基本轮廓。
详细介绍每日天文世界气象组织（WMO）1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。
地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长 0.15～4.0微米之间。
大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.4～0.76微米），7%在紫外光谱区（波长<0.4微米），43%在红外光谱区（波长>0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。
由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长（约3～120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。
太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。
强烈的太阳辐射风暴太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。
太阳辐射变化的原因
太阳辐射变化的原因
太阳辐射变化的原因主要有以下几个方面：
1. 太阳高度角或纬度：太阳高度角越大，穿越大气的路径就越短，大气对太阳辐射的削弱作用越小，则到达地面的太阳辐射越强。
例如，中午的太阳辐射强度比早晚的强。
2. 海拔高度：海拔越高空气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用越小，则到达地面的太阳辐射越强。
例如，青藏高原是我国太阳辐射最强的地区。
3. 天气状况：晴天云少，对太阳辐射的削弱作用小，到达地面的太阳辐射强。
例如四川盆地多云雾阴雨天气，太阳辐射消弱强，太阳辐射成为我国最低值区。
4. 大气透明度：大气透明度高则对太阳辐射的削弱作用小，使到达地面的太阳辐射强。
5. 白昼时间的长短。
6. 大气污染的程度：污染重，则对太阳辐射消弱强，到达地面太阳辐射少。
综上所述，太阳辐射变化的原因包括太阳高度角或纬度、海拔高度、天气状况、大气透明度、白昼时间的长短以及大气污染的程度等。
这些因素的综合作用导致了太阳辐射在不同时间、不同地点的变化。
太阳辐射
5 仰角与方位角
仰角指的是天空中太阳相对于地平面的高度角。日出的时 候高度角为0°，太阳处在头顶时高度角为90°（如在赤 道地区，春分和秋分时会出现这种情况）。天顶角与高度 角相似，但是相对于地平面的垂直线来说的，因此可以计 算天顶角=90°-高度角。
太阳高度角在一天中不 断变化。其大小还决定于观 测位置的纬度和所在一年中 的天数。
2 大气质量
• 大气质量被定义为光穿过大气的路径长度，长度最短时的 路径（即当太阳处在头顶正上方时）规定为“一个标准大 气质量”。“大气质量”量化了太阳辐射穿过大气层时被 空气和尘埃吸收后的衰减程度。大气质量由下式给出：
1 AM cos
式中θ表示太阳光线与垂直线的夹角，当太阳处在头顶时， 大气质量为1。 “大气质量”描绘了 太阳光到达地面前所 需走过的路程与太阳 处在头顶处时的路程 的比例，也等于Y/X.
夏至日，在北回归线处，太阳在头顶正上方，其 高度角为90°。夏天，在赤道与北回归线之间观 测的正午太阳高度角是大于90°的。这意味着阳 光是来自北方而不是南方的天空。相似的，在一 年中的某个时期，在赤道和南回归线之间，太阳 光是来自南方而不是北方。 最大太阳高度角被应用到非常简单的光伏系统 设计中，然而更精确的光伏系统仿真则需要知道 高度角在一天中是如何变化的。
阳辐射强度。 变化范围： 1325 W· m-2 ～1457 W· m-2
我国采用的太阳常数值为1382 W· m-2 。 太阳光量常数及范围
定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。
范围：1.35×105～1.4×105lx
二 地面太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳 定时，影响地球表面辐射的主要因素是: • 大气效应，包括吸收和散射 • 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层 和污染 • 纬度位置不同 • 一年中季节的不同和一天里时间的不同
地理 必修一 太阳辐射
1、★太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。
地球大气的受热过程分为三个过程：①“太阳暖地面”：太阳辐射在传播过程中，少部分被大气吸收和反射，因此大气直接吸收的太阳辐射能较少，而大部分到达地面，使得地面吸收太阳辐射而增温。
②“地面暖大气”：地面被加热后，以长波辐射的形式向近地面大气传递热量，因此，★地面是近地面大气主要、直接的热源。
③“大气还地面”：大气在增温的同时，向外辐射热量，其中向下的部分称为大气逆辐射，它将热量还给地面，对地面起到保温作用。
2、大气运动的能量来源于太阳辐射。
★太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的温度差异，是引起大气运动的的根本原因。
3、由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流，★它是大气运动最简单的形式。
4、★热力环流的形成过程，地面冷热不均→大气的垂直运动→同一（注意结合书本P30的图2.3水平面上产生气压差→大气的水平运动。
来理解、应用）5、热力环流的应用，★如海陆风（白天海风、夜晚陆风），山谷风（白天谷风、夜晚山风），城市热岛效应等等。
6、由于大气的水平运动，形成了风，因而，★水平气压梯度力是形成风的直接原因。
水平气压梯度力的方向：垂直于等压线，指向低压。
★等压线越密集，水平气压梯度力越大，风力越大7、地转偏向力的方向：垂直于风向，南左北右。
改变风的方向，不改变风的速度。
摩擦力既改变风的方向，又改变风的大小8、①在水平气压梯度力的作用下，风向与水平气压梯度力方向一致，垂直于等压线，指向低压；（P31图2.5）②在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，风向与等压线平行；（P31图2.6）③在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下风向与等压线之间成一夹角。
（注意理解P32图2.7）9、全球性的有规律的大气运动,通称大气环流，★形成原因是由于不同纬度地区所获得的太阳辐射是不同的。
10、三圈环流形成条件：假设地表均匀，高低纬受热不均，地球自转产生地转偏向力。
太阳辐射简述
1．太阳辐射简述本章主要介绍太阳辐射的基本知识，并说明太阳辐射的计算方法。
为了利用太阳能，有必要了解和掌握有关太阳辐射的基本知识，以便更好地进行太阳能光伏发电系统的设计和应用。
1．1．太阳简介太阳是离地球最近的一颗恒星，也是太阳系的中心天体，它的质量占太阳系总质量的99.865%。
太阳也是太阳系里唯一自己发光的天体，它给地球带来光和热。
如果没有太阳光的照射，地面的温度将会很快地降低到接近绝对零度。
由于太阳光的照射，地面平均温度才会保持在14摄氏度左右，形成了人类和绝大部分生物生存的条件。
除了原子能、地热和火山爆发的能量外，地面上大部分能源几乎全部直接或间接同太阳有关。
太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球，半径为6.96×105千米（是地球半径的109倍），质量约为1.99×1027吨（是地球质量的33万倍），平均密度约为地球的四分之一。
太阳表面的有效温度为5762K，而内部中心区域的温度则高达几千万度。
太阳的能量主要来源于氢聚变成氦的聚变反应，每秒有657x109公斤的氢聚合生成653x109公斤的氦，连续产生390x1021千瓦能量。
这些能量以电磁波的形式，以3×105千米/秒的速度穿越太空射向四面八方。
地球只接受到太阳总辐射的二十二亿分之一，即有177×1012千瓦达到地球大气层上边缘（“上界”），由于穿越大气层时的衰减，最后约85×1012千瓦到达地球表面，这个数量相当于全世界发电量的几十万倍。
根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维持600亿年，而地球内部组织因热核反应聚合成氦，它的寿命约为50亿年，因此，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是取之不尽、用之不竭的。
太阳的结构和能量传递方式如图1-1所示，简要说明如下：太阳的质量很大，在太阳自身的重力作用下，太阳物质向核心聚集，核心中心的密度和温度很高，使得能够发生原子核反应。
这些核反应是太阳的能源，所产生的能量连续不断地向空间辐射，并且控制着太阳的活动。
太阳辐射.
太阳辐射一、太阳辐射光谱和太阳常数太阳辐射光谱太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。
从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。
因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。
太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。
根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。
太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。
在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
太阳常数太阳辐射通过星际空间到达地球表面。
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，用Rsc (Solar constant)表示，单位为（W/m2）。
太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。
关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。
太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。
据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。
在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。
近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。
目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计了名为“地球辐射平衡”的课题，其中一个重要项目就是对太阳辐射进行长期监视。
太阳的电磁辐射
太阳的电磁辐射一、引言太阳是地球上最重要的自然资源之一，它为地球提供了能量和光线。
太阳的电磁辐射是太阳能的主要来源，也是我们生活中不可或缺的一部分。
本文将介绍太阳的电磁辐射及其对地球和人类的影响。
二、什么是电磁辐射电磁辐射是由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。
这种波动可以传播在真空中，也可以传播在物质中。
电磁辐射包括可见光、无线电波、紫外线、X射线等。
不同类型的电磁辐射具有不同的频率和波长。
三、太阳的电磁辐射1. 太阳光谱太阳光谱指的是太阳发出的所有电磁波所构成的连续谱。
根据频率从高到低排序，太阳光谱可以分为紫外线、可见光和红外线三个部分。
其中，紫外线占比最少，而红外线则占比最多。
2. 太阳风除了可见光以外，太阳还会释放大量带电粒子，这些粒子组成了太阳风。
太阳风包括带电质子和带电电子，它们的速度可以达到几百万米每秒。
太阳风对地球磁场和大气层有很大的影响。
四、太阳的辐射对地球的影响1. 气候变化太阳辐射是地球气候变化的主要因素之一。
太阳辐射强度的变化会导致地球气候的变化，例如冰川期和间冰期就是由于太阳辐射强度的周期性变化而引起的。
2. 生物影响太阳辐射对生物有着重要的影响。
适当的紫外线可以促进人体合成维生素D，但过量的紫外线会导致皮肤癌等疾病。
同时，太阳辐射也会影响植物生长和动物行为。
3. 通信干扰由于太阳风会释放大量带电粒子，这些粒子会与地球磁场相互作用，形成极光等现象。
但同时也会对无线电通信等设备造成干扰。
五、结论太阳的电磁辐射是地球上最重要的自然资源之一，它为地球提供了能量和光线。
太阳辐射对地球气候、生物和通信等方面都有着重要的影响。
在未来，我们需要更好地了解太阳辐射的特性和变化规律，以便更好地应对其带来的影响。
太阳总辐射 散射辐射
太阳总辐射散射辐射
太阳总辐射是指从太阳向地球发出的所有电磁波的总能量，包括可见光、紫外线、红外线等。
而散射辐射则是指太阳辐射在大气层中遇到空气分子等微粒子发生散射形成的辐射。
散射辐射对人类生活有着很大的影响。
例如，在晴朗的天气中，太阳辐射大部分被地面吸收，而一小部分则被大气层散射，使得天空呈现出蓝色。
而在日落和日出时，太阳的辐射因为更长的穿透路径，会被更多的大气层散射，形成美丽的红色和橙色景观。
此外，散射辐射还会影响到气候和环境状况。
大气层中的气溶胶、烟雾等微粒子会对太阳辐射进行更多的散射，从而减少了可到达地面的辐射量，影响到地球的能量平衡和气候变化。
因此，对于散射辐射的研究和了解，有助于我们更好地理解和应对气候变化等环境问题。
- 1 -。
第一章 太阳辐射解读
4、太阳辐射总量在空间上的变化 一天内，一般在中纬度地区，夏季太阳辐射日 总量大 ，冬季太阳辐射日总量小；中高纬度不同地 区太阳辐射日总量最大值可能出现在春季或秋季； 在低纬度地区日总量的变化不大 。 一年中，太阳辐射年总量一般随纬度的增高而 减少 。
（五）地面对太阳辐射的反射和吸收 1、地面的反射辐射:
(四)到达地面的太阳辐射强度
1、到达地面的太阳辐射的组成 经过大气减弱后 投射到地面的太阳辐射由两部分组成，即太阳直接 辐射和散射辐射。
直接辐射是指以平行光线的形式直接投射到地面的太阳辐 射。直接辐射照度是指单位面积，在单位时间内所接受的 直接辐射，用Sˊ表示。 散射辐射是指经散射后，由天空投射到地面的太阳辐射。散 射辐射照度是指单位面积，在单位时间内所接受的散射辐射， 用D表示。 直接辐射与散射辐射之和，称为总辐射。直接辐射照度与散 射辐射照度之和称为总辐照度（Q）。 即 Q = S'+ D （1-4）
（一）太阳辐射光谱
太阳辐射光谱： 太阳辐射能随波长的 分布曲线称之。 图中实线是大气上界 的太阳辐射光谱，太 阳辐射能绝大部分集 中在波长150— 4000nm之间，占太阳 辐射总能量的99%。
紫外线区 （λ<400nm） 能量占总能量 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。
• 夏至日 太阳直射北 回归线，北半球昼长 夜短，纬度愈高，白 昼愈长，在北极圈内 （66.5°N）为24h白 昼，称极昼现象；南 半球则相反。此时， 北半球为夏季，南半 球为冬季。
化，冬短夏长，春秋介于二者间；② 夏季昼长随纬度升高而 增长，冬季昼长随纬度升高而缩短，春、秋分则不随纬度升高 而变。
太阳辐射的概念
太阳辐射的概念
一、太阳辐射
1.概念：太阳辐射是指太阳以电磁波的形式向外传递能量的方式，太阳向宇宙空间发射的电磁波和带电粒子流。
与地面辐射、大气辐射相对应。
2.影响因素：
（1）太阳高度角。
太阳高度角越大，太阳辐射强度越大。
（2）昼夜长短。
白昼越长，获得太阳辐射时间越长，太阳辐射总量越多。
（3）地形。
海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用小，获得的太阳辐射越多。
（4）天气。
晴天越多，获得的太阳辐射越多。
图1：全球年太阳总辐射分布图
图2：中国年太阳辐射总量分布图。
太阳的辐射出射度
太阳的辐射出射度
太阳的辐射出射度又称辐射通量密度，是指面辐射源在单位时间内从单位面积上辐射出辐射能量，且为1.98卡/厘米²·分。
太阳常数×4πr^2（r取值日地距离）得出太阳总辐射通量，太阳总辐射通量/4πr^2（r取值太阳线半径）得出太阳辐射出射度，其中4πr^2是球的表面积公式。
在单位时间内，太阳以辐射形式发射的能量称为太阳辐射功率或辐射通量，单位为瓦（W）；太阳投射到单位面积上的辐射功率（辐射通量）称为辐射度或辐照度，单位为瓦/平方米（W/m²）；该物理量通常表征的是太阳辐射的瞬时强度；而在一段时间内，太阳投射到单位面积上的辐射能量称为辐射量或辐照量，单位为千瓦时/（平方米·年（或月、日）），该物理量表征的是辐射总量，通常测量累积值。
太阳总辐射的名词解释
太阳总辐射的名词解释在观察太阳时，我们经常听到一个术语——太阳总辐射。
那么，什么是太阳总辐射呢？太阳总辐射是指太阳向外发射的所有电磁辐射总量的统称，包括可见光、紫外线和红外线等。
太阳总辐射是太阳能传播到地球上的主要形式。
太阳能是地球上生命存在和发展的基础，因此了解太阳总辐射对我们认识和利用太阳能具有重要意义。
太阳总辐射主要包含三个组成部分：可见光辐射、紫外线辐射和红外线辐射。
其中，可见光辐射是我们能够直接感知到的太阳辐射的主要成分。
而紫外线辐射虽然我们无法直接感知，却具有强大的能量和辐射破坏作用。
红外线辐射则是太阳辐射中能量较弱的部分。
太阳总辐射的单位是瓦特每平方米（W/m²）。
太阳总辐射的强度受多种因素影响，包括日照时间、地球表面的反射和吸收等。
在地球表面，太阳总辐射的强度因地理位置和季节而有所差异。
例如，赤道地区的太阳总辐射强度相对较高，而极地地区的太阳总辐射强度较低。
太阳总辐射的研究对我们了解太阳与地球的相互作用至关重要。
太阳总辐射是地球上气候系统的重要能量来源，它驱动着大气运动和水循环等自然过程。
同时，太阳总辐射的变化也会影响地球的气候变化。
因此，准确测量和预测太阳总辐射具有重要的科学和实际价值。
科学家通过各种测量方法和太阳能观测站来监测和研究太阳总辐射。
他们通过使用辐射测量设备，如辐射计、太阳光谱仪等，来测量和记录太阳辐射的强度和分布。
这些数据对太阳能利用、气象预报和气候研究等领域都具有重要的参考价值。
太阳总辐射的信息在各个领域都具有广泛的应用。
在能源领域，太阳能的利用受到越来越多的关注。
了解太阳总辐射的强度和分布可以帮助我们选择合适的太阳能设备和位置，最大程度地利用太阳能资源。
在气象学和气候研究中，太阳总辐射的变化对于预测和解释气候变化具有重要意义。
而在医学领域，紫外线辐射的研究对于了解太阳对人体的影响和制定防晒措施具有重要的指导意义。
总之，太阳总辐射是指太阳向外发射的所有电磁辐射总量的统称，包括可见光、紫外线和红外线等。
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绿
黄 橙 红
0.50～0.56微米
0.56～0.59微米 0.59～0.62微米 0.62～0.76微米
微 波
厘米波 分米波
粒子性
EL hf
hV
………… (3-2)
其中h＝6.626×10-34J·s，称为普朗克常数。 辐射的度量和单位 辐射通量、辐射通量密度 辐射通量及单位：
式中A值：
…………(3-12)
正南：A=0 正南以西：A>0 正南以东：A<0
特殊时刻A的计算公式 日出日没时（h=0）
sin cos A cos
北半球A的季节变化
………… （3-13）
除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没 正西。 夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方 向；且愈近 夏至日，日出日没方位愈偏北。
曙暮光 在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下
0°～ 6°时，光通过大气散射到地表产生一定的光
照强度，这种光称为曙光和暮光。 一般曙暮光随纬度升高而加长；夏季尤为显著。
三、大气对太阳辐射的减弱
太阳辐射在大气中的减弱
减弱方式 吸收作用 主要的吸收成分 氧、臭氧、水汽和CO2 各成分的吸收波段
气体成分 氧 臭氧 强吸收波段 <200nm的紫外光 200~320nm的紫外光 930~1500nm的红外光 （三个强吸收带） 弱吸收波段 690~760nm的可见光 600nm的可见光 600~700nm的可见光 （三个弱吸收带）
太阳辐射是短波
辐射，人、地 面和大气辐射
是长波辐射。
不同温度下黑体辐射强度与温度的关系
第二节
太阳辐射
一、太阳辐射强度和太阳常数
太阳辐射强度 （太阳辐射通量密度）
太阳辐射强度及单位
定义：单位时间内投射到单位面积上的太阳辐射能量。 单位：W· -2 m 太阳常数 （S0） 太阳常数及变化范围 定义：当地球位于日地平均距离时(约为1.496×108km)， 在地球大气上界投射到垂直于太阳光线平面上的太 阳辐射强度。
计算公式
1 D = S0 (1-P m) sinh 2
………… (3-21)
计算公式的假定条件 假设散射辐射的一半回到宇宙空间， 另一半被大 气和地表吸收。 影响因子 主要受太阳高度角（h）、大气透明度(P )和大气 量(m)影响，此外，纬度、海拔、云量有直接和间接的 影响。
太阳总辐射强度及其影响因素 太阳总辐射强度 到达地面的太阳总辐射强度是太阳直接辐射强度和天 空辐射强度的总和。 Q = S′+ 影响因子 太阳高度角(h) 太阳总辐射与太阳高度呈正相关关系。 大气透明度(P) 大气透明度差，到达地面的太阳直接 辐射减少，故太阳总辐射减少。 大气质量(m) 大气质量m愈大，到达地面的太阳总 D …………(3-22)
定义：单位时间通过任意面积上的辐射能量。
单位：J·s-1或W
辐射通量密度（E）及单位 定义：单位面积上的辐射通量。
单位： J·s-1·-2或W·-2 m m
E=dF/(ds.dt)
dF ds
dF
ds
辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射能力或放射能力。
光通量、光通量密度、照度 光通量及单位
定义：表征辐射通量而产生光感觉的量。
阔叶林
15~20
深色土壤小于浅色土壤。 潮湿土壤小于干燥土壤。
新雪表面大于陈雪表面。
五、太阳辐射光谱
定义 太阳辐射能随波长的分布曲线。
图中： 实线是大气上界 的太阳辐射光谱； 虚线是温度在 6,000K时的黑体 辐射光谱。
云层愈厚，反射愈强。云层平均反射率为50%～55%。
减弱因素 大气质量(m)
定义 太阳光通过大气路径的长度与大气铅直厚度之比。
m随h的变化
在各太阳高度时的大气质量
h(度) m 90 1 60 1.15 30 2.0 10 5.6 5 10.4 3 15.4 1 27.0 0 35.4
大气质量m随太阳高度的增高而减小，当太阳高
影响因子 海拔、水汽、微尘、云雾
…………(3-18)
布格尔—兰勃特(Bouguer-Lambert)定律 Sm＝Sm-1P＝S0Pm …………(3-19)
表明：地表垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度随大 气透明系数增大而增大，随大气光学质量增加而减小。
四、到达地面的太阳辐射强度
到达地面的太阳总辐射由太阳直接辐射强度和天空
D 4 S
意义
…………(3-16)
入射光波长愈短，散射能力愈强。
漫射 当大气混浊，质点半径＞10,000nm时，入射光 的各种波长具有同等散射能力，散射系数不再随波 长改变，称之为漫射。
反射作用 参与反射作用的物质
大气中较大的尘粒和云滴、云层。
云的反射作用
其反射能力随云状、云量和云厚而不同。云量愈多，
辐射愈少。
纬度 海拔
纬度愈高，太阳总辐射愈少。 海拔愈高，地面接受的太阳总辐射愈强。 北半球北回归线(23.5°N)以北地区，纬度愈 高，愈是表现出南坡向阳、北坡背阴，冬季
坡度坡向
云
比夏季显著。 一般云愈厚、愈多，太阳直接辐射愈弱，散射辐射的 比例增大。
地面反射的太阳辐射 地面反射率 地面反射的太阳总辐射R与投射到地面的太阳总辐射Q的 百分比。
单位：小时、分 计算公式：
2 可照时数 = 0 15
…………(3-14)
ω是时角
此时： cosω ＝-tgφ tgδ 实照时数 地面上用日照计实际测量的日照时数。 日照百分率 实照时数 日照百分率＝ ————— 可照时数 光照时间 ×100% ………… (3-15)
光照时间＝可照时数＋曙暮光时间
变化范围： 1325 W· -2 ～1457 W· -2 m m 我国采用的太阳常数值为1382 W· -2 。 m 太阳光量常数及范围 定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。
范围：1.35×105～1.4×105lx
二、太阳高度角、太阳方位角和昼长
太阳高度角 （h） 定义 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°)
水平面上太阳辐射的计算
ABCD Sm′＝Sm· ＝Sm· sinh ABC D
………… (3-8)
Sm和Sm′与h的关系图
水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。 h的计算公式
sin h＝sinφsinδ+cosφcosδcosω
…………(3-9)
式中：φ 为观测点纬度，δ 为赤纬，ω是时角。
斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 定律 黑体的总放射能力（ET）与它本身绝对温度（T）的 四次方成正比。即： ET ＝σT
4
…………(3-5)
式中σ＝5.67×10-8W.m-2.K-4为斯蒂芬—波尔兹曼常数。 意义 物体温度愈高，其放射能力愈强。
维恩(Wien)位移定律 定律
δ的计算
δ的含义：太阳直射点纬度(即太阳直射光线与赤道平面
之间的夹角)。 计算公式： δ ＝23.5sinN° …………(3-10)
说明：式中N°以度为单位，是距春分日或秋分日最近的总 天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。 特殊日期δ的值： 春分日(21/3)或秋分日(23/9)：δ＝0° 夏至日(22/6)：δ＝23.5° 冬至日(22/12)：δ＝-23.5°（23.5°S）
不同性质下垫面的反射率
种类 干的新雪 一般雪面 污秽雪面 干黑土 湿黑土 新耕地 反射率（%） 80~95 60~70 40~50 14 8 17 种类 棉花 甜菜 马铃薯 水稻田 牧草田 针叶林 反射率（%） 20~22 18~25 19~27 17~22 15~25 10~15
冬小麦
16~23
辐射强度（散射辐射强度）组成。
太阳直接辐射强度 定义
单位时间内以平行光形式投射到地表单位水平面积上
的太阳辐射能。
计算公式
ds S′＝Sm′＝S0 Pmsinh ………… (3-20)
影响因子 大气透明系数(P )、大气量( m )和太阳高度角（h）
影响，此外，纬度、海拔、坡度坡向和云量有间接或直
接的影响。 天空散射辐射强度(D) 定义 阳光被大气散射后， 单位时间内以散射光形式 到达地表单位水平面积上 的太阳辐射能。 ds
绝对黑体的放射能力最大值对应的波长(λm) 与其本身的
绝对温度(T)成反比。即： λm＝C/T 或 λm T=C …………(3-6) 如果波长以nm为单位，则常数C＝2,897×103nm· K,于是 (3-6)式为： λmT＝2897×103nm· K
意义 物体的温度愈高， 放射能量最大值 的波长愈短，随 着物体温度不断 增高，最大辐射 波长由长向短位 移。
入 射
d=Qd/Q
反 射
吸收 透 射
a、r、d的变化 黑体：对于投射到该物体上所有波长的辐射都能全部吸
收的物体称为绝对黑体。故有：
a＝１，r＝d＝０。
灰体：透射率d＝０，吸收率a＝（１－r），且a不随波
长而变化的物体。
二、辐射的基本定律
基尔荷夫(kirchoff)定律(选择吸收定律) 定律 在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力 (eλ,T) 与物体对该波长的吸收率(aλ,T)的比值，只是温度 和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即:
单位：流明（lm）
光通量密度及单位
定义：单位面积上的光通量。 单位：流明/米2（lm·-2） m 照度及单位 定义：单位面积上接受的光通量。
单位： lx，音译为勒克斯，1 lx=1 lm·-2 m
物体对辐射的吸收、反射和透射 概念
吸收率(a) ：