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  • 1 # 返璞歸真2021

    太陽輻射強度是指到達地面的太陽輻射的強弱。大氣對太陽輻射的吸收、反射、散射作用,大大削弱了到達地面的太陽輻射。但尚有諸多因素影響太陽輻射的強弱,使到達不同地區的太陽輻射的多少不同。影響太陽輻射強弱的因素主要有以下四個因素。

    1.緯度位置

      緯度低則正午太陽高度角大,太陽輻射經過大氣的路程短,被大氣削弱得少,到達地面的太陽輻射就多;反之,則少。這是太陽輻射從低緯向高緯遞減的主要原因。[3] 地球繞太陽公轉的軌道為橢圓形,太陽位於兩個焦點中的一個焦點上。因此,日地距離時刻在變化。每年1月2日至5日經過近日點,7月3日至4日經過遠日點。地球上接受到的太陽輻射的強弱與日地距離的平方成反比。太Sunny線與地平面的夾角稱為太陽高度角,它有日變化和年變化。太陽高度角大,則太陽輻射強。

    2.天氣狀況

      晴朗的天氣,由於雲層少且薄,大氣對太陽輻射的削弱作用弱,到達地面的太陽輻射就強;陰雨的天氣,由於雲層厚且多,大氣對太陽輻射的削弱作用強,到達地面的太陽輻射就弱。如赤道地區被赤道低壓帶控制,多對流雨,而副熱帶地區被副高控制,多晴朗天氣,所以赤道地區的太陽輻射要弱於副熱帶地區。[3]

    3.海拔高低

      海拔高,空氣稀薄,大氣對太陽輻射的削弱作用弱,到達地面的太陽輻射就強;反之,則弱。如青藏高原成為中國太陽輻射最強的地區,主要就是這個原因。如青藏高原成為中國太陽輻射最強的地區,主要就是這個原因。[3]

    4.日照長短

      日照時間長,獲得太陽輻射強;日照時間短,獲得太陽輻射弱。如中國夏季南北普遍高溫,溫差不大,是因為緯度越高的地區,白晝時間長,彌補了因太陽高度角低損失的能量。[3] 白晝長度指從日出到日落之間的時間長度。赤道上四季白晝長度均為12小時,赤道以外晝長四季有變化,23.5°緯度的春、秋分日晝長12小時,夏至和冬至日晝長分別為14小時51分和9小時09分,到緯度66°33′出現極晝和極夜現象。南北半球的冬夏季節時間正好相反

    晝夜是由於地球自轉而產生的,而季節是由於地球的自轉軸與地球圍繞太陽公轉的軌道的轉軸呈23°27′的夾角而產生的。地球每天繞著透過它本身南極和北極的“地軸” 自西向東自轉一週。每轉一週為一晝夜,所以地球每小時自轉15°。地球除自轉外還循偏心率很小的橢圓軌道每年繞太陽執行一週。地球自轉軸與公轉軌道面的法線始終成23.5°。地球公轉時自轉軸的方向不變,總是指向地球的北極。因此地球處於執行軌道的不同位置時,太Sunny投射到地球上的方向也就不同,於是形成了地球上的四季變化(見下圖)。每天中午時分,太陽的高度總是最高。在熱帶低緯度地區(即在赤道南北緯度23°27′之間的地區),一年中太陽有兩次垂直入射,在較高緯度地區,太陽總是靠近赤道方向。在北極和南極地區(在南北半球大於90°~23°27′),冬季太陽低於地平線的時間長,而夏季則高於地平線的時間長。

    由於地球以橢圓形軌道繞太陽執行,因此太陽與地球之間的距離不是一個常數,而且一年裡每天的日地距離也不一樣。眾所周知,某一點的輻射強度與距輻射源的距離的平方成反比,這意味著地球大氣上方的太陽輻射強度會隨日地間距離不同而異。然而,由於日地間距離太大(平均距離為1.5 x 108km),所以地球大氣層外的太陽輻射強度幾乎是一個常數。因此人們就採用所謂 “太陽常數”來描述地球大氣層上方的太陽輻射強度。它是指平均日地距離時,在地球大氣層上界垂直於太陽輻射的單位表面積上所接受的太陽輻射能。透過各種先進手段測得的太陽常數的標準值為1353w/m2。一年中由於日地距離的變化所引起太陽輻射強度的變化不超過上3.4%。[4]

    天文輻射

    天文輻射的時空變化特點

    ①全年以赤道獲得的輻射最多,極地最少。這種熱量不均勻分佈,必然導致地表各緯度的氣溫產生差異,在地球表面出現熱帶、溫帶和寒帶氣候;

    ②天文輻射夏大冬小,它導致夏季溫高冬季溫低。大氣對太陽輻射的削弱作用包括大氣對太陽輻射的吸收、散射和反射。太陽輻射經過整層大氣時,0.29μm以下的紫外線幾乎全部被吸收,在可見光區大氣吸收很少。在紅外區有很強的吸收帶。大氣中吸收太陽輻射的物質主要有氧、臭氧、水汽和液態水,其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和塵埃等。雲層能強烈吸收和散射太陽輻射,同時還強烈吸收地面反射的太陽輻射。雲的平均反射率為0.50~0.55。

    太陽能的波長

    地球表面在吸收太陽輻射的同時,又將其中的大部分能量以輻射的方式傳送給大氣。地表面這種以其本身的熱量日夜不停地向外放射輻射的方式,稱為地面輻射。由於地表溫度比太陽低得多(地表面平均溫度約為300K),因而,地面輻射的主要能量集中在1~30微米之間,其最大輻射的平均波長為10微米,屬紅外區間,與太陽短波輻射相比,稱為地面長波輻射。

    地面的輻射能力,主要決定於地面本身的溫度。由於輻射能力隨輻射體溫度的增高而增強,所以,白天,地面溫度較高,地面輻射較強;夜間,地面溫度較低,地面輻射較弱。

    地面的輻射是長波輻射,除部分透過大氣奔向宇宙外,大部分被大氣中水汽和二氧化碳所吸收,其中水汽對長波輻射的吸收更為顯著。因此,大氣,尤其是對流層中的大氣,主要靠吸收地面輻射而增熱。[5]

    根據輻射強度的關係,地面溫度增高時,地面輻射增強,如其它條件(溫度、雲況等)不變,則地面有效輻射增大。空氣溫度高時,大氣逆輻射增強,如其它條件不變,則地面有效輻射減小。 空氣中含有水汽和水汽凝結物較多,則因水汽放射長波輻射的能力比較強,使大氣逆輻射增強,從而也使地面有效輻射減弱。 天空中有云,特別是有濃密的低雲存在,大氣逆輻射更強,使地面有效輻射減弱得更多。所以,有云的夜晚通常要比無雲的夜晚暖和一些。雲被的這種作用,我們也稱為雲被的保溫效應。人造煙幕所以能防禦霜凍,其道理也在於此。 太陽輻射-輻射作用 太陽輻射太陽源源不斷地以電磁波的形式向四周放射能量就稱為太陽輻射。自然界中的物體溫度越高,其輻射波的波長就越短,由於太陽表面的溫度很高,大約是6000K,所以太陽輻射以短波為主,而且能量巨大。太陽每秒鐘損失400萬噸的質量,變為能量射向宇宙空間,雖然地球可以捕捉到的能量只有其22億分之一,但每分鐘仍可以得到相當於4億噸煙煤的熱量,所以說太陽輻射對地球和人類的影響是非常大的,太陽在50億年的漫長時間中只消耗了0.03%的質量,我們看見的太陽正值穩定、旺盛的中年期,不必擔心太陽的壽命,關於地球即將毀滅的謠傳顯然是謬論。

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