太阳辐射波长
太阳辐射波长
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。
太阳辐射到地球的波长
太阳辐射到地球的波长
太阳辐射到地球表面的波长是太阳系中所有天体间最重要的物
理量，它被用于追踪太阳辐射到地球的能量，从而对地球气候的影响有所认识。
这些波长大概可以分为紫外线（UV）、可见光和红外线。
紫外线（UV）是介于微波和可见光之间的无法被人看到的光子，其具有最短的波长，可以被用于捕获太阳到地球的高能量波，这种高能量辐射会对生物有害，如晒伤。
此外，这种高能辐射也是云状气溶胶形成的绝热动力，而这种绝热动力会影响大气中温度的变化。
可见光是人类可以看到的光，具有较长的波长。
这种辐射会在大气中受到散射，因而也会影响地球的气候。
在这种辐射中，有一个特殊波段称为叶绿素特异吸收特性，这一波段主要被植物体使用，植物体利用它来吸收太阳能以驱动光合作用，从而生成地球上生物的食物。
最后，红外线是介于可见光和电磁波之间的辐射，具有最长的波长。
研究表明，红外线是太阳辐射到地球的绝大部分，其主要作用是在大气中传输热量，并促使大气层的温度梯度的形成，促进大气的对流，最后形成降水，从而改变地球的气候。
综上，太阳辐射到地球的波长是太阳系中极其重要的一种物理量，其主要分为紫外线、可见光和红外线三类，它们分别具有不同的特性，并且也有着不同的影响。
紫外线是最短的波长，具有高能量，会对生物造成有害，是形成云状体的原动力。
可见光具有较长的波长，有一个特殊的叶绿素波段，这一波段被植物吸收，从而支撑生物的生活。
最后，红外线是最长的波长，它是地球上大部分太阳辐射的主要表现，
起到传输热量、形成大气层温度梯度，促使大气的对流以及形成降水的作用，其最终对地球气候的影响是显而易见的。
太阳光 热量 波段
太阳光在大气层外的空间中主要包括可见光、紫外线和红外线三部分，它们分别对应不同的波段。
可见光波段是太阳光最容易被人类肉眼观察到的部分，波长范围在380-780纳米之间，其中蓝色光波长约为400-500纳米，绿色光波长约为500-570纳米，红色光波长约为630-780纳米。
紫外线波段是太阳光中波长较短的部分，一般被分为UV-A、UV-B和UV-C三个子波段。
波长在320-400纳米的UV-A可以穿透玻璃，对人体皮肤有一定的伤害作用；波长在280-320纳米的UV-B会被臭氧层吸收部分，但仍有一部分穿透到地面，对人体皮肤和眼睛有较强的损伤作用；波长在100-280纳米的UV-C会被大气层吸收，不会对人体产生影响。
红外线波段是太阳光中波长较长的部分，被分为近红外、中红外和远红外三个子波段。
波长在780-1400纳米的近红外可以被人眼所感知，而波长在3-100微米的中、远红外则是太阳能热利用的关键波段，这些辐射可被太阳能集热器等装置吸收转换成热能。
太阳辐射的波长范围
太阳辐射的波长范围
太阳辐射的波长范围很广，从长波红外线到短波紫外线都有。
根据波长的分类，太阳辐射可分为以下几个范围：
1. 红外线：太阳辐射中的红外线波长范围为约0.7微米至1毫米。
这部分辐射主要包括近红外线（0.7-
2.5微米）、中红外
线（2.5-25微米）和远红外线（25微米至1毫米）。
2. 可见光：太阳辐射中的可见光波长范围为约0.4至0.7微米。
这个范围包括紫外线（0.4-0.1微米）、蓝光（0.45-0.5微米）、绿光（0.5-0.55微米）、黄光（0.55-0.6微米）和红光（0.6-0.7微米）。
3. 紫外线：太阳辐射中的紫外线波长范围为0.1微米至0.4微米。
这个范围又可以进一步分为三个区域：长波紫外线（0.1-0.2微米）、中波紫外线（0.2-0.3微米）和短波紫外线（0.3-
0.4微米）。
需要注意的是，地球的大气层会吸收和散射太阳辐射中的某些波长，导致地表接收到的辐射略有不同。
第二节 太阳辐射
第二节太阳辐射（solar radiation）气象上所讨论的太阳辐射、地面辐射和大气辐射，其波长范围约在0.15－120μm之间。
太阳辐射的主要波长范围在0.15－4μm；地面和大气辐射的主要波长范围是3－120μm。
因此，将太阳辐射称为短波辐射，而把地面辐射和大气辐射称为长波辐射。
一、太阳辐射光谱太阳辐射能随波长的分布称为太阳辐射光谱。
太阳辐射光谱分三个光谱区，紫外区（λ<0.39μm ）、可见光区（λ为0.39－0.76μm）和红外区（λ>0.76μm）。
其中可见光区占能量的50％，红外区占43％，紫外区占7％。
可见光区又分为红、橙、黄、绿、青、蓝和紫七色光波段。
红光（0.76－0.622μm）、橙光（0.622－0.597μm）、黄光（0.597－0.577μm）、绿光（0.577－0.492μm）、青光（0.492－0.480μm、蓝光（0.480－0.455μm）和紫光（0.455－0.390μm）。
太阳辐射中可见光部分不仅辐射能量大，而且是辐射最强的部分，所以太阳光是可见的。
二、太阳常数（solar constant）在日地平均距离的条件下，地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受到的太阳辐射通量密度，称为太阳常数。
用S0表示。
世界气象组织（WMO）测得S0为1367.7w/m2。
由于日地距离的变化，S0有7%的变化。
1cal·cm2·min-1＝697.8w/m2，所以，S0＝1367.7/697.8＝1.96cal·cm2·min-1。
三、太阳辐射在大气中的减弱太阳常数是到达大气上界的太阳辐射通量密度。
当它通过大气层时，被大气中的各种气体分子和云层选择性地吸收，一部分被气体分子和悬浮的微粒散射，一部分被它们反射，所以，到达地面的太阳辐射显著地减少了。
（一）吸收作用大气中的臭氧、氧、水汽和二氧化碳都能直接吸收一部分太阳辐射。
臭氧主要吸收波长小于0.3μm的紫外辐射。
太阳光的光谱
太阳光的光谱一、太阳光的波长和能量1.太阳光的波长范围太阳光的波长范围是指太阳辐射的电磁波波长的范围。
太阳光的波长范围非常广泛，涵盖了可见光、紫外线和红外线等不同波长的电磁波。
在可见光中，太阳光的波长范围大致从380纳米到780纳米，包括了紫、蓝、绿、黄、橙和红色等不同颜色的光。
这些不同波长的可见光组合在一起形成了太阳光的白色光谱。
除了可见光，太阳光还包含着紫外线和红外线。
紫外线是太阳光的一部分，它的波长范围比可见光更短，大约在10纳米到380纳米之间。
紫外线可以进一步分为紫外线A （UVA）、紫外线B（UVB）和紫外线C（UVC）。
在地球上，我们主要受到UVA和UVB的紫外线辐射。
紫外线在适量的情况下有益于人类身体健康，例如合成维生素D，但过量暴露于紫外线下会对皮肤和眼睛造成伤害，因此在阳光强烈的时候需要采取防护措施。
另外，太阳光还包括红外线部分，它的波长范围长于可见光，大约在780纳米到1毫米之间。
红外线在日常生活中广泛应用，比如红外线加热、遥控器、红外线传感器等。
红外线辐射的强弱与物体的温度有关，因此红外线技术也常用于测量温度、红外成像等领域。
综上所述，太阳光的波长范围广泛，包括可见光、紫外线和红外线。
了解太阳光的波长范围对于理解光的性质和应用具有重要意义。
2.太阳光的各个波长成分太阳光的各个波长成分可以分为可见光和非可见光两部分。
可见光是人眼能够感知到的光线，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
不同颜色的光线对应着不同的波长，例如红光的波长较长，紫光的波长较短。
除了可见光，太阳光还包含了紫外线、红外线和其他电磁辐射。
紫外线可以进一步分为紫外线A、紫外线B和紫外线C三个区域，其中紫外线C的波长最短，对人体影响最大。
红外线则波长较长，对热量的传播和感知起着重要作用。
非可见光的波长成分在科学研究、医学、通信等领域有着广泛的应用。
太阳光的各个波长成分在不同场景下都具有不同的作用和影响，了解它们的特性和相互关系对我们理解太阳光的本质和应用具有重要意义。
太阳热辐射的主要形式
太阳热辐射的主要形式以太阳热辐射的主要形式为标题，我们将探讨太阳辐射的不同形式及其特点。
一、可见光辐射可见光辐射是太阳辐射中最为人熟知的一种形式。
太阳发出的可见光波长范围在380至780纳米之间，呈现出七种颜色的光谱，即红橙黄绿青蓝紫。
这些颜色的光线经过大气层的散射后，形成了我们在白天所看到的蓝天和五彩斑斓的景色。
二、红外辐射红外辐射是太阳辐射的另一种主要形式，波长范围在780纳米至1毫米之间。
红外辐射的特点是能够穿透大气层，直接照射到地面。
这种辐射对于地球上的生物和人类有着重要的作用。
红外线能够被物体吸收并转化为热能，因此被广泛应用于红外线热像仪、红外线热治疗等领域。
三、紫外线辐射紫外线辐射是太阳辐射中波长较短的一种形式，波长范围在10至400纳米之间。
紫外线可分为UVA、UVB和UVC三个波段。
UVA 波段的紫外线能够穿透大气层并直接照射到地表，而UVB和UVC 波段的紫外线则会被臭氧层吸收。
紫外线对于生物有着双重影响。
适量的紫外线可以促进维生素D的合成和黑色素的生成，但过量的紫外线会对皮肤和眼睛造成伤害，导致晒伤、皮肤癌等问题。
四、可见光辐射以外的电磁辐射除了可见光、红外线和紫外线辐射外，太阳还发出了其他的电磁辐射，如X射线和γ射线。
这些辐射具有更短的波长和更高的能量，对人体有很大的伤害。
由于地球的大气层对这些辐射有很好的屏蔽作用，所以人们不会直接接触到这些辐射。
五、太阳热辐射的应用太阳热辐射具有广泛的应用价值。
其中，利用太阳能进行发电是一种环保且可持续的能源利用方式。
太阳能电池板可以将太阳辐射转化为电能，供给家庭和工业使用。
此外，太阳能还可以用于太阳能热水器、太阳能灯等设备，用于供暖、照明等需求。
太阳热辐射还可以用于太阳能热发电、太阳能蒸馏等领域。
六、太阳热辐射的影响太阳热辐射对地球上的生物和环境有着重要的影响。
它是地球上所有生命的能量来源，支持着植物的光合作用和动物的生存。
太阳辐射的变化会引起气候的变化，如温度的升高或降低、降水的分布等。
太阳辐射光谱和太阳常数
太阳辐射光谱和太阳常数(1)辐射光谱：太阳是个炽热的大火球，它的表面温度可达6000°K，它以辐射的方式不断地把巨大的能量传送到地球上来，哺育着万物的生长。
太阳辐射的波长范围，大约在0.15-4微米之间。
在这段波长范围内，又可分为三个主要区域，即波长较短的紫外光区、波长较长的红外光区和介于二者之间的可见光区。
太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总量的50％，后者占43％。
紫外区只占能量的7％。
在波长0.48微米的地方，太阳辐射的能力达到最高值，数值约为3.0卡/cm2.分以上。
(2)太阳辐射强度和太阳常数：太阳辐射强度就是太阳在垂直照射情况下在单位时间(一分钟、一天、一个月或者一年)内，一平方厘米的面积上所得到的辐射能量。
如果在特定的情况下测量太阳辐射强度，就叫做太阳常数。
也就是说，必须是在日地平均距离的条件下，在地球大气上界，垂直于太阳光线的1平方厘米的面积上，在1分钟内所接受的太阳辐射能量，就称为太阳常数。
它是用来表达太阳辐射能量的一个物理量。
这里需要解释几个概念：①日地平均距离：太阳和地球的距离在天文学上称做“天文单位”，这是一个很重要的数字，很多天文数字都是以它为基础的。
测量日地距离的方法有好几种，一种是利用金星凌日(即太阳、金星一地球刚好在一条直线上)；另一种方法是利用小行星测量日地距离。
历史上就是用前一种方法测出地球到太阳的距离的，也是这样算出日地平均距离的，即从地球上发出一束雷达波，打到金星上面，再从金星上反射回来。
利用这种方法测出的日地平均距离为149,597,870公里，大约为15,000万公里。
②在大气上界：就是说不考虑大气对太阳辐射的影响，即在没有大气的情况下。
太阳常数的数值，由于观测年代不同，以及观测方法和推算方法的不同，在不同的书籍和资料中，其数值常不一致，变动幅度在1.90-2.90卡厘米/2.分之间。
1957年国际地球物理年决定采用1.98卡/厘米2.分。
日光紫外线强度值
日光紫外线强度值简介日光紫外线（UV）是太阳光中的一种辐射，它被分为三种不同波长的紫外线：UVA、UVB和UVC。
这些紫外线对人类和环境都有一定的影响，而日光紫外线强度值是用来衡量这种辐射的强度的指标。
日光紫外线的分类1.UVA（长波紫外线）：波长范围为320-400纳米，是最不具有杀菌作用的紫外线。
它穿透力较强，能够透过玻璃和云层，对皮肤老化和色素沉着有一定影响。
2.UVB（中波紫外线）：波长范围为280-320纳米，是造成皮肤晒伤、皮肤癌等问题的主要原因。
它在大气层中被部分吸收，但仍能达到地表。
3.UVC（短波紫外线）：波长范围为100-280纳米，通常被大气层完全吸收，在地表几乎没有。
日光紫外线强度值的测量日光紫外线强度值通常使用紫外线指数（UV Index）来表示。
紫外线指数是一个用于衡量紫外线辐射强度的国际标准化指标，它可以帮助人们了解紫外线辐射的强度，并采取相应的防护措施。
紫外线指数通常在一个连续的数值范围内，从0到11+，分别表示不同级别的紫外线辐射强度： - 0-2：低 - 3-5：中等 - 6-7：高 - 8-10：很高 - 11+：极高测量日光紫外线强度值需要使用专业的紫外线仪器，这些仪器能够精确测量不同波长范围内的紫外线辐射强度，并将其转化为相应的紫外线指数。
影响日光紫外线强度值的因素1.时间和季节：夏季和中午时段通常是日光紫外线强度最高的时候。
此时阳光垂直入射地表，路径较短，辐射强烈。
2.天气条件：晴天时日光紫外线辐射强度较高，而阴天时辐射强度会有所降低。
云层和大气中的颗粒物能够部分吸收和散射紫外线。
3.地理位置：接近赤道的地区紫外线辐射强度通常更高，而接近极地的地区紫外线辐射强度相对较低。
4.海拔高度：海拔越高，大气层越薄，对紫外线的吸收越少，因此紫外线强度会增加。
日光紫外线的健康影响适量的日光紫外线对人体有益，例如可以促进维生素D的合成、提高免疫力等。
然而，过量暴露于日光紫外线下可能会导致以下健康问题： 1. 皮肤晒伤：UVB是造成皮肤晒伤的主要原因，它会导致皮肤红肿、疼痛和脱皮等症状。
太阳辐射波长怎么看
太阳辐射波长怎么看
太阳辐射的波长可以通过太阳光谱来观察。
太阳光谱是将太阳光按照不同波长分成不同的颜色，并展示出来的图像。
在太阳光谱中，可以看到连续的光线，从紫色到红色逐渐变化。
这种连续的光线称为连续谱。
在连续谱中，有一些特定的颜色被缺失，出现的是一系列的黑线，这些黑线被称为吸收线或谱线。
这些黑线可以通过物质吸收太阳辐射的特定波长来解释。
通过观察这些谱线的位置和形状，科学家可以确定太阳辐射的波长范围。
其中，可见光波段的波长范围大约从400纳米到700纳米，红外光波段的波长范围从700纳米到1毫米，紫外光波段的波长范围从10纳米到400纳米。
因此，通过太阳光谱，可以观察到太阳辐射的波长并进行分析。
不同物体的热红外波长
不同物体的热红外波长
不同物体的热红外波长会因其温度而不同。
根据物体的热辐射规律（普朗克定律），物体的辐射强度与辐射波长有关。
根据维恩位移定律，辐射谱中最强的波长与物体的温度成反比。
具体来说，热红外波长一般范围在3~14微米之间。
以下是一些常见物体的热红外波长范围：
1. 人体：通常体温为37摄氏度左右，其主要辐射波长范围在9~10微米左右。
2. 太阳：太阳的表面温度约为5500摄氏度，其主要热辐射波长范围在0.3~2.5微米之间。
3. 建筑物：普通建筑物的温度一般在20~30摄氏度之间，其主要辐射波长范围在8~14微米之间。
4. 植物：植物的温度一般与环境温度接近，其主要热辐射波长范围也在8~14
微米之间。
5. 金属：金属的温度较高，其主要热辐射波长范围一般在2~12微米之间。
需要注意的是，以上是一些常见物体的波长范围，实际的热红外波长还受到物体的组成、表面特性和环境条件等因素的影响。
太阳热辐射的主要形式
太阳热辐射的主要形式太阳热辐射是指太阳向外传播的热能，它是地球上各种气象现象产生的基础。
太阳热辐射的主要形式包括短波辐射和长波辐射。
短波辐射是指太阳发出的辐射能量中波长较短的部分。
太阳发出的短波辐射主要包括可见光和紫外线。
可见光是人眼能够看到的光线，波长范围在380纳米至780纳米之间。
紫外线分为紫外A、紫外B 和紫外C三个波段，波长范围分别为315-400纳米、280-315纳米和100-280纳米。
短波辐射在太阳辐射中占据很大比例，它们是地球上生物生长和气候变化的重要驱动力。
长波辐射是指地球表面吸收太阳辐射后再次向外发射的辐射能量。
地球表面吸收太阳辐射后，会重新发射出长波辐射，其中包括地球表面的红外线辐射和大气层的热辐射。
地球表面的红外线辐射主要来自于地表的热量释放，波长范围在4-100微米之间。
大气层的热辐射主要来自于大气层中的温室气体，如水蒸气、二氧化碳和甲烷等。
长波辐射是地球表面吸收太阳能后释放出去的能量，它是地球能量平衡的重要组成部分。
太阳热辐射对地球的影响非常广泛。
短波辐射可以使地球表面变暖，促进植物的光合作用，驱动大气环流和水循环等气候现象。
长波辐射则是地球表面释放热量的途径，维持地球的热平衡。
太阳热辐射还直接影响人类活动和生活环境。
例如，紫外线是引起皮肤癌和白内障的主要原因，所以人们在阳光强烈的地方需要采取防晒措施。
太阳热辐射还是太阳能利用的重要资源，可以用来发电、供暖和热水等。
为了更好地利用太阳热辐射资源，人们进行了很多研究和开发工作。
太阳能发电是其中的一个重要方向。
通过太阳能电池板将太阳辐射转化为电能，可以实现清洁能源的利用和减少对传统能源的依赖。
此外，太阳能热利用也是一种重要的利用途径。
通过集热器将太阳辐射转化为热能，可以用来供暖和热水等。
太阳能利用的发展不仅可以减少对化石能源的消耗，还可以降低环境污染和气候变化的影响。
太阳热辐射的主要形式包括短波辐射和长波辐射。
短波辐射主要包括可见光和紫外线，它们是地球上各种气象现象产生的基础。
太阳光紫外线波长
太阳光紫外线波长
太阳光中的紫外线是一种非常常见的辐射，它对人类、动植物及其他生物都有着重要的影响。
根据它们的波长，可以将紫外线分为三个不同的区域：紫外线A（320-400纳米），紫外线B（280-320纳米）和紫外线C（100-280纳米）。
每个区域的紫外线对生物都有着不同的影响。
紫外线A（UVA）：它的波长是320-400纳米，是可见光谱的右边。
UVA是太阳光紫外线中最弱的一种，但它可以穿透云层和玻璃，能够直接照射到人的皮肤深层，导致皮肤损伤。
此外，UVA还会诱发表皮细胞增殖，形成色素斑和老年斑。
紫外线C（UVC）：它的波长是100-280纳米，是最短的紫外线波长，也是最强的一种。
UVC很容易被大气层的臭氧层吸收，不会到达地面。
因此，目前没有报告过UVC对人类的健康造成影响。
太阳光紫外线波长对于生物的影响是非常显著的。
人类需要根据紫外线强度和紫外线波长来合理保护自己的皮肤。
在日常生活中，我们需要选择合适的防晒品来保护皮肤，同时根据当时的紫外线情况来决定是否需要戴太阳镜或遮阳帽等防护措施。
太阳辐射与地球辐射的特点
太阳辐射与地球辐射的特点太阳辐射与地球辐射的特点：太阳辐射的基本特点：在大气上界的太阳辐射，由于大气分子和臭氧的吸收和散射，由于大气中的水汽及液滴的选择吸收，由于大气中尘埃及其他微粒的吸收和散射等，而呈现出不同程度的削弱。
总的说来，由于大气对不同波长的太阳辐射具有一定的选择性，且吸收带一般位于太阳辐射光谱的两端能量较小的区域，因而大气通过吸收作用对太阳直接辐射所造成的削弱并不太大。
相对说来，大气对太阳辐射的散射作用，则是削弱太阳辐射能的一个主要原因。
太阳辐射波长主要为0.15-4微米，其中最大辐射波长平均为0.5微米；地面和大气辐射波长主要为3-120微米，其中最大辐射波长平均为10微米。
习惯上称前者为短波辐射，后者为长波辐射。
地球辐射是波长交长的长波辐射。
辐射也是有规律可循的。
这些规律大致可以归纳为下列四点：(1)所有物体不论其温度如何，都向外放射辐射能。
高温的太阳和地球都在不停地向外辐射能量。
(2)温度较高的物体单位面积放射的总能量，要比温度低的物体放射多。
如太阳表面温度为6000°K，而地球表面的平均温度为288°K，因而，太阳表面单位面积上放射的能量要比地球表面放射的能量大几百万倍。
(3)物体温度愈高，其放射的最大辐射的波长愈短；反之，物体的温度愈低，其放射的最大辐射波长愈长。
例如，太阳放射的最大辐射波长0.5微米，而地球放射的最大辐射波长为10微米。
(4)辐射能力强的物体，其吸收辐射的能力也强；反之，辐射能力弱的物体，吸收能力也弱。
黑体吸收能力最强，放射能力也最强。
地球和太阳，对于它们各自的温度而言，都是吸收和放射能力很强的物体，可看作是近似黑体。
而地球大气则是选择性的吸收和辐射体。
对于某种确定波长的辐射可让其透过(即不吸收)；对于另外波长的辐射，则近乎不透明的(即吸收很强)。
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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。
这些观测数据将对进一步了解大气物理过程及全球气候变迁的原因有很大帮助。
1981年世界气象组织推荐的太阳常数值Rsc=1367±7（W/m2），通常采用1367W/m2。
二、太阳辐射在大气中的衰减太阳辐射通过大气层后到达地球表面。
由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用，使投射到大气上界的辐射不能完全到达地表面。
图2.4最下面的实曲线表示太阳辐射通过大气层被吸收、散射、反射后到达地表的太阳辐射光谱。
图2.4 大气上界和地面的太阳辐射光谱与大气上界的太阳辐射光谱相比较，可以看出：通过大气层后，太阳总辐射能有明显地减弱；波长短的辐射能减弱得最为显著；辐射能随波长的分布变得极不规则。
产生这些变化有以下几方面原因：1大气对太阳辐射的吸收太阳辐射穿过大气层到达地面时，要受到一定程度的减弱，这是因为大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。
大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、液态水、二氧化碳、氧、臭氧及尘埃等固体杂质等。
太阳辐射被吸收后变成了热能，因而使太阳辐射减弱。
水汽吸收最强的波段是位于红外区的0.93～2.85μm,据估计，太阳辐射因水汽的吸收可减弱约4%～15%。
氧只对波长小于0 2μm的紫外线吸收很强，在可见光区虽然也有吸收，但较弱。
臭氧在大气中的含量很少，但在紫外区和可见光区都有吸收带，在0.2～0.3μm波段的吸收带很强，由于臭氧的吸收，使小于0.29μm波段的太阳辐射不能到达地面，因而保护了地球上的一切生物免遭紫外线过度辐射的伤害。
臭氧在0.44～0.75μm还有吸收，虽不强，但因这一波段正好位于太阳辐射最强的区域内，所以吸收的太阳辐射量相当多。
二氧化碳对太阳辐射的吸收比较弱，仅对红外区2.7μm和4.3μm附近的辐射吸收较强，但该区域的太阳辐射较弱，被吸收后对整个太阳辐射的影响可忽略。
悬浮在大气中的水滴、尘埃、污染物等杂质，对太阳辐射也有吸收作用，大气中这些物质含量越高，对太阳辐射吸收越多，如在工业区、森林火灾、火山爆发、沙尘暴等，太阳辐射都有明显减弱。
总之，大气对太阳辐射的吸收，在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。
被大气成分吸收的这部分太阳辐射，将转化为热能而不再到达地面。
由于大气成分的吸收多位于太阳辐射光谱两端，而对可见光部分吸收较少，因此可以说大气对可见光几乎是透明的。
2大气对太阳辐射的散射太阳辐射进入大气时将遇到空气分子、尘粒、云雾滴等质点，都要产生散射现象。
散射不像吸收那样是把辐射转变为热能，而只是改变辐射的方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播，使原来传播方向上的太阳辐射减弱。
见图2.5。
如果太阳辐射遇到的散射质点的直径比入射辐射的波长要短（如空气分子），则对入射辐射中波长较短的辐射的散射强，也即辐射波长愈短，散射愈强；而对波长较长的辐射散射弱。
对于一定大小的分子来说，散射能力与波长的四次方成反比。
这种散射是有选择性的，称为分子散射，也叫雷利（Rayleigh）散射。
表2.3为可见光的散射系数相对值，即若将红光（0.70μm）的散射系数定为1.0，则紫光（0.44μm）的散射系数为红光的6.4倍。
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，所以晴朗的天空呈蔚蓝色。
日出、日落时，因光线通过大气路程长，可见光中波长较短的光被散射殆尽，所以看上去太阳呈桔红色。
当太阳辐射遇到的散射质点的直径是比入射的波长大的粗粒质点，辐射虽然也被散射，但这种散射是没有选择性的，即辐射的各种波长都同样地被散射。
这种散射称粗粒散射，也称米(Mie)散射。
例如当空气中污染较严重或存在较多的雾粒或尘埃等杂质时，一定范围的长短波都同样地被散射，使天空呈灰白色。
大气云层及颗粒物对太阳辐射的反射大气中的云层和较大颗粒物能将部分太阳辐射反射回宇宙空间。
其中云的反射能力最强。
云的反射能力随云状、云量和厚度的不同而不同。
见图 2.6，一般情况下云的平均反射率为0.50～0.55。
如果按地球平均云量为5计算，太阳辐射就有近25%被云反射回空间，因此云的反射作用对太阳辐射影响很大。
上述提到的大气对太阳辐射的衰减三种方式中，以反射作用最为重要，尤其以云层对太阳辐射的反射最为明显，散射作用次之，吸收作用相对最小。
三、到达地面的太阳辐射到达地面的太阳辐射由两部分组成：一是太阳以平行光的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射用Rsb(Direct beam solarradiation)表示；另一个是经过散射后到达地面的，称为散射辐射用Rsd (Diffuse solar radiation)表示，两者之和就是到达地面的太阳总辐射，用Rs（Solar radiation）表示，Rs=Rsb +Rsd 。
直接辐射太阳以平行光形式投射到地面的直接辐射Rsb 是地球表面获得太阳辐射最主要来源。
它的强弱由下式表示：Rsb =am²Rc²sinh⊙（2.8）式中Rsc 是太阳常数1367W/m2,h⊙是太阳高度角，a是大气透明系数，m是大气质量数。
从式中可以看出，太阳直接辐射与太阳高度角、大气质量数和大气透明系数有关。
（1）太阳高度角太阳平行光线与水平面之间的夹角称为太阳高度角。
太阳直接辐射随太阳高度角的增大而增大。
一方面是由于太阳高度角 (h⊙) 愈小时，等量的太阳辐射能散布的面积愈大，则单位面积上接受到的能量就愈少。
另一方面，因为太阳高度角愈小时，太阳光穿过的大气层就愈厚，大气对太阳辐射的减弱作用就愈强。
所以到达地面上的辐射就愈少。
太阳高度角的计算式为：h⊙=arcsin［sinφsinδ+cosφcosδcos 15°(t-12)］（2.9）式中φ是当地的纬度；δ是太阳赤纬（也称太阳倾角），可根据天文年历查到；t是地方时，按24 h计算每小时15°。
例如：北京(φ＝４０°Ｎ)6月22日(夏至δ＝23.4°)下午1点半(t=13.5)的太阳高度角：h⊙ ＝arcsin［sin 40°sin 23.4°+cos 40°cos 23.4 cos 15°(13.5-12)］＝65°（2）大气质量数在标准状况下，海平面气压为1013hPa，气温为0℃时，太阳光垂直投射到地面所经路程中，单位截面积空气柱的质量称为一个大气质量数m。
不同太阳高度角，阳光经过的大气质量数也不同。
当太阳高度角很小时，m值很大，随着太阳高度角的增大，m值很快减少。
太阳在地平面时所通过的m值比在天顶时大35.4倍。
在计算大气质量数时需要考虑如下几个问题：（a）地球是一个弯曲的表面，所以地球大气上界是一条曲线。
（b）光线在大气中传播的路径也是一条曲线，这是由于大气密度随高度而递减，光线穿过不同密度的介质时发生折射而形成的。
（c）空气密度在水平方向上也是不均匀的。
为解决上述困难，要作如下假设：（a）光线在大气中传播的路径是一条直线。
（b）大气上界的表面设为平面。
（c）水平方向上的密度是均一的。
常用的大气质量数计算式为：m=(P/P0)/ h⊙式中P/P0代表观测地气压与经过纬度订正的海平面气压之比，h⊙是太阳高度角。
（3）大气透明度太阳辐射从大气上界进入大气层后还要受大气透明度的影响。
大气透明度的特征量用透明系数a表示。
它是指透过一个大气质量数后的辐射强度与透过前的辐射强度之比。
也就是当太阳位于天顶时，在大气上界的太阳辐射通量密度即太阳常数Rsc与到达地面的太阳辐射通量密度Rs之比值。
a=Rs/Rsca值表明辐射通过大气后的削弱程度。
实际上，不同波长的削弱也不相同，a仅表征对各种波长的平均削弱情况。
JP1大气透明系数与大气中的水汽、水汽凝结物、尘埃杂质等有关。
这些物质越多，大气透明程度越差，透明系数越小。
因而太阳辐射受到的减弱越强，地面获得的太阳辐射也越少。
a是一个小于1的数，其取值是：当天空特别晴朗，污染较少时a=0.9；当污染特别严重，天空特别混浊时a=0.6；一般情况下a=0.84左右。
JP由于太阳直接辐射主要是由太阳高度角决定的，所以有明显的日变化、年变化和随纬度的变化。
一天中，无云的天气条件下，一般是中午太阳高度角最大，直接辐射最强；日出、日落时太阳高度角最小，直接辐射最弱。
一年中，对一个地区来说，直接辐射夏季最大，冬季最小。
但如果夏季，大气中的水汽含量增加，云量增多，会使直接辐射减弱很多，使得直接辐射的最大月平均值出现在春末夏初季节。
太阳直接辐射还随纬度而改变。
一年中低纬地区比高纬的太阳高度角大，所以获得的直接辐射也多，但全年直接辐射的最大值出现在回归线附近，而不在赤道的原因是赤道上空云雨较多，太阳被遮蔽时间长。