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1、物体以辐射的方式传递交换的能量。物体以辐射的方式传递交换的能量。物体以辐射的方式传递交换的能量。物体以辐射的方式传递交换的能量。第一节第一节 辐射的基本学问辐射的基本学问一、辐射及其特性一、辐射及其特性一、辐射及其特性一、辐射及其特性 辐射辐射辐射辐射物体以电磁波或粒子流形式向四周传递或交换能量的方式。物体以电磁波或粒子流形式向四周传递或交换能量的方式。物体以电磁波或粒子流形式向四周传递或交换能量的方式。物体以电磁波或粒子流形式向四周传递或交换能量的方式。辐射能辐射能辐射能辐射能 基本特性基本特性基本特性基本特性波粒二象性波粒二象性波粒二象性波粒二象性 波动性波动性波动性波动性V V V Vf
2、fff (3-1)(3-1)(3-1)(3-1)波动性的反映波动性的反映波动性的反映波动性的反映 电磁波谱电磁波谱电磁波谱电磁波谱名称名称名称名称波长范围波长范围波长范围波长范围紫外线紫外线紫外线紫外线100100埃埃埃埃0.40.4微米微米微米微米可见光可见光可见光可见光0.40.4微米微米微米微米0.760.76微米微米微米微米红红红红外外外外线线线线近红外近红外近红外近红外0.760.76微米微米微米微米3.03.0微米微米微米微米中红外中红外中红外中红外3.03.0微米微米微米微米6.06.0微米微米微米微米远红外远红外远红外远红外6.06.0微米微米微米微米1515微米微米微米微米超
3、远红外超远红外超远红外超远红外1515微米微米微米微米10001000微米微米微米微米微微微微波波波波毫米波毫米波毫米波毫米波1 11010毫米毫米毫米毫米厘米波厘米波厘米波厘米波1 11010厘米厘米厘米厘米分米波分米波分米波分米波1010厘米厘米厘米厘米1 1米米米米色彩名称色彩名称色彩名称色彩名称波长范围波长范围波长范围波长范围紫紫紫紫0.400.400.400.400.430.430.430.43微米微米微米微米蓝蓝蓝蓝0.430.430.430.430.470.470.470.47微米微米微米微米青青青青0.470.470.470.470.500.500.500.50微米微米微米微米
4、绿绿绿绿0.500.500.500.500.560.560.560.56微米微米微米微米黄黄黄黄0.560.560.560.560.590.590.590.59微米微米微米微米橙橙橙橙0.590.590.590.590.620.620.620.62微米微米微米微米红红红红0.620.620.620.620.760.760.760.76微米微米微米微米不同电磁波的具体波长范围不同电磁波的具体波长范围不同电磁波的具体波长范围不同电磁波的具体波长范围可见光波长范围可见光波长范围可见光波长范围可见光波长范围 粒子性粒子性粒子性粒子性 (3-2)(3-2)(3-2)(3-2)其中其中其中其中h h h
5、h6.626106.626106.626106.62610-34-34-34-34JsJsJsJs，称为，称为，称为，称为普朗克常数普朗克常数普朗克常数普朗克常数。辐射的度量和单位辐射的度量和单位辐射的度量和单位辐射的度量和单位辐射通量、辐射通量密度辐射通量、辐射通量密度辐射通量、辐射通量密度辐射通量、辐射通量密度 辐射通量及单位：辐射通量及单位：辐射通量及单位：辐射通量及单位：定义：单位时间通过随意面积上的辐射能量。定义：单位时间通过随意面积上的辐射能量。定义：单位时间通过随意面积上的辐射能量。定义：单位时间通过随意面积上的辐射能量。单位：单位：单位：单位：JsJsJsJs-1-1-1-1或
6、或或或W W W W 辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度（E E E E）及单位及单位及单位及单位定义：定义：定义：定义：单位面积上的辐射通量。单位面积上的辐射通量。单位面积上的辐射通量。单位面积上的辐射通量。单位：单位：单位：单位：JsJsJsJs-1-1-1-1mmmm-2-2-2-2或或或或WmWmWmWm-2-2-2-2E=dF/(ds.dt)E=dF/(ds.dt)E=dF/(ds.dt)E=dF/(ds.dt)dFdsdFds辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射实力或放射实力。辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射实力或放射实力。辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射实力或放射
7、实力。辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射实力或放射实力。光通量、光通量密度、照度光通量、光通量密度、照度光通量、光通量密度、照度光通量、光通量密度、照度 光通量及单位光通量及单位光通量及单位光通量及单位定义：定义：定义：定义：表征辐射通量而产生光感觉的量。表征辐射通量而产生光感觉的量。表征辐射通量而产生光感觉的量。表征辐射通量而产生光感觉的量。单位：单位：单位：单位：流明（流明（流明（流明（lmlmlmlm）光通量密度及单位光通量密度及单位光通量密度及单位光通量密度及单位定义：定义：定义：定义：单位面积上的光通量。单位面积上的光通量。单位面积上的光通量。单位面积上的光通量。单位：单位：单位：单
8、位：流明流明流明流明/米米米米2 2 2 2（lmmlmmlmmlmm-2-2-2-2）照度及单位照度及单位照度及单位照度及单位定义：定义：定义：定义：单位面积上接受的光通量。单位面积上接受的光通量。单位面积上接受的光通量。单位面积上接受的光通量。单位：单位：单位：单位：lxlxlxlx，音译为勒克斯，音译为勒克斯，音译为勒克斯，音译为勒克斯，1 lx=1 lmm1 lx=1 lmm1 lx=1 lmm1 lx=1 lmm-2-2-2-2 物体对辐射的吸取、反射和透射物体对辐射的吸取、反射和透射物体对辐射的吸取、反射和透射物体对辐射的吸取、反射和透射 概念概念概念概念吸取率吸取率吸取率吸取率(
9、a)(a)(a)(a)：a=Qa/Q a=Qa/Q a=Qa/Q a=Qa/Q 反射率反射率反射率反射率(r)(r)：r=Qr=Qr r/Q/Q 透射率透射率透射率透射率(d)(d)：d=Qd=Qd d/Q/Q 入入入入射射射射反反反反射射射射吸收吸收吸收吸收透透透透射射射射 a a a a、r r r r、d d d d的变更的变更的变更的变更黑体：对于投射到该物体上全部波长的辐射都能全部吸黑体：对于投射到该物体上全部波长的辐射都能全部吸黑体：对于投射到该物体上全部波长的辐射都能全部吸黑体：对于投射到该物体上全部波长的辐射都能全部吸 收的物体称为确定黑体。故有：收的物体称为确定黑体。故有：收
10、的物体称为确定黑体。故有：收的物体称为确定黑体。故有：a a a a，r r r rd d d d。灰体：透射率灰体：透射率灰体：透射率灰体：透射率d d d d，吸取率，吸取率，吸取率，吸取率a a a a（r r r r），且），且），且），且a a a a不随波不随波不随波不随波 长而变更的物体。长而变更的物体。长而变更的物体。长而变更的物体。二、辐射的基本定律二、辐射的基本定律二、辐射的基本定律二、辐射的基本定律 基尔荷夫基尔荷夫基尔荷夫基尔荷夫(kirchoff)(kirchoff)(kirchoff)(kirchoff)定律定律定律定律(选择吸取定律选择吸取定律选择吸取定律选择吸取
11、定律)定律定律定律定律 在确定温度下，任何物体对于某一波长的放射实力在确定温度下，任何物体对于某一波长的放射实力在确定温度下，任何物体对于某一波长的放射实力在确定温度下，任何物体对于某一波长的放射实力(e,T)(e,T)(e,T)(e,T)与物体对该波长的吸取率与物体对该波长的吸取率与物体对该波长的吸取率与物体对该波长的吸取率(a,T)(a,T)(a,T)(a,T)的比值，只是温的比值，只是温的比值，只是温的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即:(3-
12、(3-4)4)E E E E,T,T,T,T只是波长和温度的函数。只是波长和温度的函数。只是波长和温度的函数。只是波长和温度的函数。推论推论推论推论 对不同性质的物体，放射实力较强的物体，吸取实力对不同性质的物体，放射实力较强的物体，吸取实力对不同性质的物体，放射实力较强的物体，吸取实力对不同性质的物体，放射实力较强的物体，吸取实力 也较强；反之，放射实力弱者，吸取实力也弱，黑也较强；反之，放射实力弱者，吸取实力也弱，黑也较强；反之，放射实力弱者，吸取实力也弱，黑也较强；反之，放射实力弱者，吸取实力也弱，黑体体体体 的吸取实力最强，所以它也是放射实力最强的物体。的吸取实力最强，所以它也是放射实
13、力最强的物体。的吸取实力最强，所以它也是放射实力最强的物体。的吸取实力最强，所以它也是放射实力最强的物体。对同一物体，假如在温度对同一物体，假如在温度对同一物体，假如在温度对同一物体，假如在温度T T T T时它放射某一波长的辐射，时它放射某一波长的辐射，时它放射某一波长的辐射，时它放射某一波长的辐射，那么，在同一温度下它也吸取这一波长的辐射。那么，在同一温度下它也吸取这一波长的辐射。那么，在同一温度下它也吸取这一波长的辐射。那么，在同一温度下它也吸取这一波长的辐射。斯蒂芬斯蒂芬斯蒂芬斯蒂芬波波波波尔尔尔尔兹兹兹兹曼曼曼曼(Stefan-Boltzmann)(Stefan-Boltzmann)
14、(Stefan-Boltzmann)(Stefan-Boltzmann)定律定律定律定律 定律定律定律定律 黑体的总放射实力（黑体的总放射实力（黑体的总放射实力（黑体的总放射实力（ETETETET）与它本身确定温度（）与它本身确定温度（）与它本身确定温度（）与它本身确定温度（T T T T）的）的）的）的四次方成正比。即：四次方成正比。即：四次方成正比。即：四次方成正比。即：E E E ET T T T TTTT 4 4 4 4 (3-5)(3-5)(3-5)(3-5)式中式中式中式中5.67105.67105.67105.6710-8-8-8-8W.mW.mW.mW.m-2-2-2-2.K.
15、K.K.K-4-4-4-4为为为为斯蒂芬斯蒂芬斯蒂芬斯蒂芬波尔兹曼常数波尔兹曼常数波尔兹曼常数波尔兹曼常数。意义意义意义意义物体温度愈高，其放射实力愈强。物体温度愈高，其放射实力愈强。物体温度愈高，其放射实力愈强。物体温度愈高，其放射实力愈强。mmC/T C/T 或或或或 mm T=C T=C (3-6)(3-6)假如波长以假如波长以假如波长以假如波长以nmnmnmnm为单位，则常数为单位，则常数为单位，则常数为单位，则常数C C C C2,897103nm K,2,897103nm K,2,897103nm K,2,897103nm K,于是于是于是于是(3-6)(3-6)(3-6)(3-6
16、)式为：式为：式为：式为：维恩维恩维恩维恩(Wien)(Wien)(Wien)(Wien)位移定律位移定律位移定律位移定律 定律定律定律定律 确定黑体的放射实力最大值对应的波长确定黑体的放射实力最大值对应的波长确定黑体的放射实力最大值对应的波长确定黑体的放射实力最大值对应的波长(m)(m)(m)(m)与其本身的与其本身的与其本身的与其本身的确定温度确定温度确定温度确定温度(T)(T)(T)(T)成反比。即：成反比。即：成反比。即：成反比。即：mmT T2897102897103 3nmK nmK 不同温度下黑体辐射强度与温度的关系不同温度下黑体辐射强度与温度的关系不同温度下黑体辐射强度与温度的
17、关系不同温度下黑体辐射强度与温度的关系 意义意义意义意义 物体的温度愈高，物体的温度愈高，物体的温度愈高，物体的温度愈高，放射能量最大值放射能量最大值放射能量最大值放射能量最大值 的波长愈短，随的波长愈短，随的波长愈短，随的波长愈短，随 着物体温度不断着物体温度不断着物体温度不断着物体温度不断 增高，最大辐射增高，最大辐射增高，最大辐射增高，最大辐射 波长由长向短位波长由长向短位波长由长向短位波长由长向短位 移。移。移。移。太阳辐射是短波太阳辐射是短波太阳辐射是短波太阳辐射是短波 辐射，人、地辐射，人、地辐射，人、地辐射，人、地 面和大气辐射面和大气辐射面和大气辐射面和大气辐射 是长波辐射。是
18、长波辐射。是长波辐射。是长波辐射。其次节其次节 太阳辐射太阳辐射一、太阳辐射强度和太阳常数一、太阳辐射强度和太阳常数一、太阳辐射强度和太阳常数一、太阳辐射强度和太阳常数 太阳辐射强度太阳辐射强度太阳辐射强度太阳辐射强度 （太阳辐射通量密度）（太阳辐射通量密度）（太阳辐射通量密度）（太阳辐射通量密度）太阳辐射强度及单位太阳辐射强度及单位太阳辐射强度及单位太阳辐射强度及单位定义：单位时间定义：单位时间定义：单位时间定义：单位时间内投射到内投射到内投射到内投射到单位面积单位面积单位面积单位面积上的太阳辐射能量。上的太阳辐射能量。上的太阳辐射能量。上的太阳辐射能量。单位：单位：单位：单位：WmWm-2
19、-2 太阳常数太阳常数太阳常数太阳常数 （S S S S0 0 0 0）太阳常数及变更范围太阳常数及变更范围太阳常数及变更范围太阳常数及变更范围定义：定义：定义：定义：当地球位于当地球位于当地球位于当地球位于日地平均距离时日地平均距离时日地平均距离时日地平均距离时(约为约为约为约为1.496101.496101.496101.496108 8 8 8km)km)km)km)，在在在在地球大气上界地球大气上界地球大气上界地球大气上界投射到投射到投射到投射到垂直于太阳光线平面上垂直于太阳光线平面上垂直于太阳光线平面上垂直于太阳光线平面上的太的太的太的太 阳辐射强度。阳辐射强度。阳辐射强度。阳辐射强
20、度。变更范围：变更范围：变更范围：变更范围：1325 Wm-2 1325 Wm-2 1325 Wm-2 1325 Wm-2 1457 Wm-2 1457 Wm-2 1457 Wm-2 1457 Wm-2 我国接受的太阳常数值为我国接受的太阳常数值为我国接受的太阳常数值为我国接受的太阳常数值为1382 Wm-2 1382 Wm-2 1382 Wm-2 1382 Wm-2。太阳光量常数及范围太阳光量常数及范围太阳光量常数及范围太阳光量常数及范围定义：定义：定义：定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。大气上界，太阳辐射
21、产生的平均光照强度。范围：范围：范围：范围：1.35101.35101.35101.35105 5 5 51.4101.4101.4101.4105 5 5 5lxlxlxlx 定义定义定义定义S Sm mS Sm m S Sm msinhsinh二、太阳高度角、太阳方位角和昼长二、太阳高度角、太阳方位角和昼长二、太阳高度角、太阳方位角和昼长二、太阳高度角、太阳方位角和昼长 太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角 （h h h h）太阳光线与地表水平面之间的夹角。太阳光线与地表水平面之间的夹角。太阳光线与地表水平面之间的夹角。太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0h90)(0h90)(0h90
22、)(0h90)水平面上太阳辐射的计算水平面上太阳辐射的计算水平面上太阳辐射的计算水平面上太阳辐射的计算 S Sm m和和和和S Sm m与与与与h h h h的关系图的关系图的关系图的关系图 (3-8)(3-8)水平面上得到的太阳辐射能随着水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。的增加而增加。h h的计算公式的计算公式的计算公式的计算公式sin hsin hsin hsin hsinsin+coscoscossinsin+coscoscossinsin+coscoscossinsin+coscoscos(3-9)(3-9)(3-9)(3-9)式中：式中：式中：式中：为观测点纬度，为观测点纬
23、度，为观测点纬度，为观测点纬度，为赤纬，为赤纬，为赤纬，为赤纬，是时角。是时角。是时角。是时角。的计算的计算的计算的计算 的的的的含义：含义：太阳直太阳直太阳直太阳直射点纬度射点纬度射点纬度射点纬度(即太阳直射光线与赤道平面即太阳直射光线与赤道平面即太阳直射光线与赤道平面即太阳直射光线与赤道平面 之间的夹角之间的夹角之间的夹角之间的夹角)。计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：23.5sinN 23.5sinN 23.5sinN 23.5sinN (3-(3-(3-(3-10)10)10)10)说明：说明：说明：说明：式中式中式中式中NNNN以度为单位，是距春分日或秋分日最近的总以度为单位，
24、是距春分日或秋分日最近的总以度为单位，是距春分日或秋分日最近的总以度为单位，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。天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。特殊日期特殊日期特殊日期特殊日期的值：的值：的值：的值：春分日春分日春分日春分日(21/3)(21/3)(21/3)(21/3)或秋分日或秋分日或秋分日或秋分日(23/9)(23/9)(23/9)(23/9)：0000 夏至日夏至日夏至日夏至日(22/6)(22/6)(22/6)(22/6)：23.523.523.523.5
25、冬至日冬至日冬至日冬至日(22/12)(22/12)(22/12)(22/12)：-23.5-23.5-23.5-23.5（23.5S23.5S23.5S23.5S）的确定的确定的确定的确定是用角度表示的时间，是用角度表示的时间，是用角度表示的时间，是用角度表示的时间，每每每每15151515为一小时为一小时为一小时为一小时 正午：正午：正午：正午：0 0 0 0；上午：上午：上午：上午：0 0 0 0；下午：下午：下午：下午：0 0 0 0，。，。，。，。正午时刻正午时刻正午时刻正午时刻h h的计算公式的计算公式的计算公式的计算公式h h h h正午正午正午正午90-+90-+90-+90-
26、+(3-(3-(3-(3-11)11)11)11)(3(3(3(3-12)-12)-12)-12)太阳方位角太阳方位角太阳方位角太阳方位角 （A A A A）定义定义定义定义太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。计算公式计算公式计算公式计算公式式中式中式中式中A A A A值：值：值：值：正南：正南：正南：正南：A=0A=0A=0A=0 正南以西：正南以西：正南以西：正南以西：A0A0A0A0 正南以东：正南以东：正南以东：正南以东：A0A0A0A0 日出日
27、没时（日出日没时（日出日没时（日出日没时（h=0h=0h=0h=0）（3-3-3-3-13131313）特殊时刻特殊时刻特殊时刻特殊时刻A A的计算公式的计算公式的计算公式的计算公式 北半球北半球北半球北半球A A的季节变更的季节变更的季节变更的季节变更 除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没 正西。正西。正西。正西。夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方夏半年内，日出东偏北方向，日没西偏北方夏半年内，日
28、出东偏北方向，日没西偏北方 向；且愈近向；且愈近向；且愈近向；且愈近 夏至日，日出日没方位愈偏北。夏至日，日出日没方位愈偏北。夏至日，日出日没方位愈偏北。夏至日，日出日没方位愈偏北。冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈近冬至冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈近冬至冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈近冬至冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈近冬至 日，日出日没方位愈偏南。日，日出日没方位愈偏南。日，日出日没方位愈偏南。日，日出日没方位愈偏南。南半球相反南半球相反四季的形成四季的形成 昼长（可照时数）昼长（可照时数）昼长（可照时数）昼长（可照时数）昼长的
29、变更规律昼长的变更规律昼长的变更规律昼长的变更规律夏季昼长随纬度上升而加长，冬季昼长随纬度上升而缩短，夏季昼长随纬度上升而加长，冬季昼长随纬度上升而缩短，夏季昼长随纬度上升而加长，冬季昼长随纬度上升而缩短，夏季昼长随纬度上升而加长，冬季昼长随纬度上升而缩短，春、秋分则不随纬度上升而变。春、秋分则不随纬度上升而变。春、秋分则不随纬度上升而变。春、秋分则不随纬度上升而变。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。可照时数、实照时数和日照百分率可照时数、实照时数和日照百分率可
30、照时数、实照时数和日照百分率可照时数、实照时数和日照百分率 可照时数可照时数可照时数可照时数（昼长）（昼长）（昼长）（昼长）定义：不受任何遮挡时每天从日出到日落的总时数。定义：不受任何遮挡时每天从日出到日落的总时数。定义：不受任何遮挡时每天从日出到日落的总时数。定义：不受任何遮挡时每天从日出到日落的总时数。单位：小时、分单位：小时、分单位：小时、分单位：小时、分 计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：可照时数可照时数可照时数可照时数 =(3(3(3(3-14)-14)-14)-14)是时角是时角是时角是时角此时：此时：此时：此时：coscoscoscos-tgtg -tgtg -tgtg -
31、tgtg (3-15)(3-15)(3-15)(3-15)实照时数实照时数实照时数实照时数地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率 100%100%100%100%实照时数实照时数实照时数实照时数可照时数可照时数可照时数可照时数 光照时间光照时间光照时间光照时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间一般曙暮光随纬度上升而加长；夏季尤为显著。一般曙暮光随纬度
32、上升而加长；夏季尤为显著。一般曙暮光随纬度上升而加长；夏季尤为显著。一般曙暮光随纬度上升而加长；夏季尤为显著。曙暮光曙暮光曙暮光曙暮光 在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下0000 6 6 6 6时，光通过大气散射到地表产生确定的光照强时，光通过大气散射到地表产生确定的光照强时，光通过大气散射到地表产生确定的光照强时，光通过大气散射到地表产生确定的光照强度，这种光称为曙光和暮光。度，这种光称为曙光和暮光。度，这种光称为曙光和暮光。度，这种光称为曙光和暮光。三、大气对太阳辐射的减弱
33、三、大气对太阳辐射的减弱三、大气对太阳辐射的减弱三、大气对太阳辐射的减弱太阳辐射在大气中的减弱太阳辐射在大气中的减弱太阳辐射在大气中的减弱太阳辐射在大气中的减弱 吸取作用吸取作用吸取作用吸取作用 氧、臭氧、水汽和氧、臭氧、水汽和氧、臭氧、水汽和氧、臭氧、水汽和COCOCOCO2 2 2 2气体成分气体成分气体成分气体成分强吸收波段强吸收波段强吸收波段强吸收波段弱吸收波段弱吸收波段弱吸收波段弱吸收波段氧氧氧氧200nm7607604343热效应热效应热效应热效应加热地球、大气和生物加热地球、大气和生物加热地球、大气和生物加热地球、大气和生物紫外区紫外区紫外区紫外区4004007 7化学效应化学效
34、应化学效应化学效应杀菌消毒、促进种子萌发杀菌消毒、促进种子萌发杀菌消毒、促进种子萌发杀菌消毒、促进种子萌发 波谱随波谱随波谱随波谱随h h h h的变更的变更的变更的变更 太阳高度角降低，干脆辐射光谱中，波长较长的部太阳高度角降低，干脆辐射光谱中，波长较长的部太阳高度角降低，干脆辐射光谱中，波长较长的部太阳高度角降低，干脆辐射光谱中，波长较长的部分渐渐增加，波长较短的部分渐渐削减。分渐渐增加，波长较短的部分渐渐削减。分渐渐增加，波长较短的部分渐渐削减。分渐渐增加，波长较短的部分渐渐削减。太阳干脆辐射波谱随太阳干脆辐射波谱随太阳干脆辐射波谱随太阳干脆辐射波谱随h h h h的变更的变更的变更的变
35、更辐射波谱（辐射波谱（辐射波谱（辐射波谱（nmnmnmnm）太阳高度角（度）太阳高度角（度）太阳高度角（度）太阳高度角（度）0.50.50.50.55 5 5 51010101020202020303030305050505090909090紫外线（紫外线（紫外线（紫外线（295295295295400400400400）0 0 0 00.40.40.40.41.01.01.01.02.02.02.02.02.72.72.72.73.23.23.23.24.74.74.74.7可见光（可见光（可见光（可见光（400400400400760760760760）31.231.231.231.238
36、.638.638.638.641.041.041.041.042.742.742.742.743.743.743.743.743.943.943.943.945.345.345.345.3其中其中其中其中:紫光（紫光（紫光（紫光（400400400400440440440440）0 0 0 00.60.60.60.60.80.80.80.82.62.62.62.63.83.83.83.84.54.54.54.55.45.45.45.4蓝光（蓝光（蓝光（蓝光（440440440440495495495495）0 0 0 02.12.12.12.14.64.64.64.67.17.17.17.17
37、.87.87.87.88.28.28.28.29.09.09.09.0绿光（绿光（绿光（绿光（495495495495565565565565）1.71.71.71.72.72.72.72.75.95.95.95.98.38.38.38.38.88.88.88.89.29.29.29.29.29.29.29.2黄光（黄光（黄光（黄光（565565565565595595595595）4.14.14.14.18.08.08.08.010.010.010.010.010.210.210.210.29.89.89.89.89.79.79.79.710.110.110.110.1红光（红光（红光（红光
38、（595595595595760760760760）25.425.425.425.425.225.225.225.219.719.719.719.714.514.514.514.513.513.513.513.512.212.212.212.211.511.511.511.5红外线（红外线（红外线（红外线（760760760760）68.868.868.868.861.061.061.061.058.058.058.058.055.355.355.355.353.553.553.553.552.952.952.952.950.050.050.050.0不同太阳高度时太阳干脆辐射光谱中各部分的相
39、对强度不同太阳高度时太阳干脆辐射光谱中各部分的相对强度不同太阳高度时太阳干脆辐射光谱中各部分的相对强度不同太阳高度时太阳干脆辐射光谱中各部分的相对强度(总辐射量总辐射量总辐射量总辐射量100100100100)散射辐射光谱随太阳高度角、大气透亮系数和云量而变更。散射辐射光谱随太阳高度角、大气透亮系数和云量而变更。散射辐射光谱随太阳高度角、大气透亮系数和云量而变更。散射辐射光谱随太阳高度角、大气透亮系数和云量而变更。干洁空气中，干洁空气中，干洁空气中，干洁空气中，h h h h降低，散降低，散降低，散降低，散射辐射中波长较短的部分射辐射中波长较短的部分射辐射中波长较短的部分射辐射中波长较短的部分
40、 渐渐削减，波长较长部分渐渐渐削减，波长较长部分渐渐渐削减，波长较长部分渐渐渐削减，波长较长部分渐渐增多，而波长在渐增多，而波长在渐增多，而波长在渐增多，而波长在400nm-400nm-400nm-400nm-600nm600nm600nm600nm的可见光几乎不随的可见光几乎不随的可见光几乎不随的可见光几乎不随h h h h而而而而变更。变更。变更。变更。h h h h（度）（度）（度）（度）4004004006006006006003 35.95.953.353.340.840.8151514.614.658.258.227.227.2303020.420.456.156.123.523.
41、5454523.223.254.854.822.022.0606024.624.654.254.221.221.2909025.825.853.553.520.720.7不同太阳高度角时各散射光谱段的相对比率不同太阳高度角时各散射光谱段的相对比率不同太阳高度角时各散射光谱段的相对比率不同太阳高度角时各散射光谱段的相对比率 当天空中有较多粗粒或全天有云时，散射辐射光谱中的长当天空中有较多粗粒或全天有云时，散射辐射光谱中的长当天空中有较多粗粒或全天有云时，散射辐射光谱中的长当天空中有较多粗粒或全天有云时，散射辐射光谱中的长波部分能量增加，其最大辐射实力波长也向长波方向移动。波部分能量增加，其最大辐
42、射实力波长也向长波方向移动。波部分能量增加，其最大辐射实力波长也向长波方向移动。波部分能量增加，其最大辐射实力波长也向长波方向移动。太阳散射辐射波谱随太阳散射辐射波谱随太阳散射辐射波谱随太阳散射辐射波谱随h h h h的变更的变更的变更的变更 碧空和阴天时散射光谱能量的分布碧空和阴天时散射光谱能量的分布碧空和阴天时散射光谱能量的分布碧空和阴天时散射光谱能量的分布 地面昼夜不停的向外放射辐射能，称为地面昼夜不停的向外放射辐射能，称为地面昼夜不停的向外放射辐射能，称为地面昼夜不停的向外放射辐射能，称为地面辐射地面辐射地面辐射地面辐射(E(E(E(Ee e e e)。日变更日变更日变更日变更二、大气
43、辐射二、大气辐射二、大气辐射二、大气辐射大气逆辐射大气逆辐射大气逆辐射大气逆辐射(E Ea a)：大气辐射中传向地面的辐射。大气辐射中传向地面的辐射。大气辐射中传向地面的辐射。大气辐射中传向地面的辐射。第三节第三节 地面辐射差额地面辐射差额一、一、一、一、地面辐射地面辐射地面辐射地面辐射(E Ee e)定义定义定义定义 波长范围波长范围波长范围波长范围3,000nm3,000nm3,000nm3,000nm80,000nm80,000nm80,000nm80,000nm，最大放射实力波长约为，最大放射实力波长约为，最大放射实力波长约为，最大放射实力波长约为10,000nm10,000nm10,
44、000nm10,000nm。白天白天白天白天 夜间夜间夜间夜间 定义定义定义定义大气辐射：大气辐射：大气辐射：大气辐射：大气向外的辐射。大气向外的辐射。大气向外的辐射。大气向外的辐射。7,000nm7,000nm7,000nm7,000nm120,000nm120,000nm120,000nm120,000nm，最大放射实力波长约为，最大放射实力波长约为，最大放射实力波长约为，最大放射实力波长约为15,000nm15,000nm15,000nm15,000nm。波长范围波长范围波长范围波长范围三、三、三、三、地面有效辐射地面有效辐射地面有效辐射地面有效辐射(E E0 0)定义定义定义定义地面辐
45、射与被地面吸取的大气逆辐射之差。亦称净红外辐射。地面辐射与被地面吸取的大气逆辐射之差。亦称净红外辐射。地面辐射与被地面吸取的大气逆辐射之差。亦称净红外辐射。地面辐射与被地面吸取的大气逆辐射之差。亦称净红外辐射。计算公式计算公式计算公式计算公式E E E E0 0 0 0E E E Ee e e e-E-E-E-Ea a a a (3-(3-(3-(3-23)23)23)23)其中：其中：其中：其中：为吸取率，为吸取率，为吸取率，为吸取率，Ea Ea Ea Ea为被地面吸取的大气逆辐射。为被地面吸取的大气逆辐射。为被地面吸取的大气逆辐射。为被地面吸取的大气逆辐射。影响因子影响因子影响因子影响因子
46、 地面温度地面温度地面温度地面温度 、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。地面状况和植被等。地面状况和植被等。地面状况和植被等。四、大气温室效应和阳伞效应四、大气温室效应和阳伞效应四、大气温室效应和阳伞效应四、大气温室效应和阳伞效应 温室效应温室效应温室效应温室效应 大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，犹如温室覆盖的玻大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，犹如温室覆盖的玻大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，犹如温室覆盖的玻大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在，犹如温
47、室覆盖的玻璃一样，阻挡了地面对外的辐射，增加大气逆辐射，对地面璃一样，阻挡了地面对外的辐射，增加大气逆辐射，对地面璃一样，阻挡了地面对外的辐射，增加大气逆辐射，对地面璃一样，阻挡了地面对外的辐射，增加大气逆辐射，对地面有保温顺增温作用，这种现象称为大气温室效应。有保温顺增温作用，这种现象称为大气温室效应。有保温顺增温作用，这种现象称为大气温室效应。有保温顺增温作用，这种现象称为大气温室效应。大气中微尘和二氧化碳的增加，犹如在阳光下撑了一把伞，大气中微尘和二氧化碳的增加，犹如在阳光下撑了一把伞，大气中微尘和二氧化碳的增加，犹如在阳光下撑了一把伞，大气中微尘和二氧化碳的增加，犹如在阳光下撑了一把伞
48、，减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用，这种现象称减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用，这种现象称减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用，这种现象称减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用，这种现象称之为大气阳伞效应。之为大气阳伞效应。之为大气阳伞效应。之为大气阳伞效应。阳伞效应阳伞效应阳伞效应阳伞效应 B B(S+(S+D D )(1)(1 r)r)-E-E0 0 (3-(3-(3-(3-24)24)24)24)白天白天白天白天，B0B0B0B0，靠近正午时，靠近正午时，靠近正午时，靠近正午时B B B B达到最大值。达到最大值。达到最大值。达到最大值。夜间夜间夜间夜间，B
49、0B0B0B0，B=-EB=-EB=-EB=-E0 0 0 0。B B B B由正变负的时间在日落前由正变负的时间在日落前由正变负的时间在日落前由正变负的时间在日落前1 1 1 1小时小时小时小时；由负变正在日；由负变正在日；由负变正在日；由负变正在日出后出后出后出后1 1 1 1小时。小时。小时。小时。影响因素影响因素影响因素影响因素五、地面辐射差额五、地面辐射差额五、地面辐射差额五、地面辐射差额(B)(B)(B)(B)定义定义定义定义 在单位时间内，单位面积地面所吸取的辐射与放出的辐在单位时间内，单位面积地面所吸取的辐射与放出的辐射之差，称为地面辐射差额射之差，称为地面辐射差额(B)。也称地面净辐射。也称地面净辐射。计算公式计算公式计算公式计算公式 太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射 天气状况天气状况天气状况天气状况有云的状况下，会使有云的状况下，会使有云的状况下，会使有云的状况下，会使B B B B的确定值减小。的确定值减小。的确定值减小。的确定值减小。纬度纬度纬度纬度纬度愈低，纬度愈低，纬度愈低，纬度愈低，B B B B保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。