太陽系常數(shù)表 篇一太陽系 八大行星資料表 篇二太陽輻射光譜和太陽常數(shù) 太陽輻射光譜和太陽常數(shù) 1輻射光譜太陽是個熾熱的大火球，它的表面溫度可達6000°K，它以輻射的方式不斷地把巨大的能量傳送到地球上來，哺育著萬物的生長。 太陽輻射的波長范圍，大約在0.15-4微米之間。在這段波長范圍內，又可分為三個主要區(qū)域，即波長較短的紫外光區(qū)、波長較長的紅外光區(qū)和介于二者之間的可見光區(qū)。太陽輻射的能量主要分布在可見光區(qū)和紅外區(qū)，前者占太陽輻射總量的50％，后者占43％。紫外區(qū)只占能量的7％。在波長0.48微米的地方，太陽輻射的能力達到最高值，數(shù)值約為3.0卡/cm2.分以上。 2太陽輻射強度和太陽常數(shù)太陽輻射強度就是太陽在垂直照射情況下在單位時間一分鐘、一天、一個月或者一年內，一平方厘米的面積上所得到的輻射能量。如果在特定的情況下測量太陽輻射強度，就叫做太陽常數(shù)。也就是說，必須是在日地平均距離的條件下，在地球大氣上界，垂直于太陽光線的1平方厘米的面積上，在1分鐘內所接受的太陽輻射能量，就稱為太陽常數(shù)。它是用來表達太陽輻射能量的一個物理量。 這里需要解釋幾個概念 ①日地平均距離太陽和地球的距離在天文學上稱做“天文單位”，這是一個很重要的數(shù)字，很多天文數(shù)字都是以它為基礎的。測量日地距離的方法有好幾種，一種是利用金星凌日即太陽、金星一地球剛好在一條直線上；另一種方法是利用小行星測量日地距離。歷史上就是用前一種方法測出地球到太陽的距離的，也是這樣算出日地平均距離的，即從地球上發(fā)出一束雷達波，打到金星上面，再從金星上反射回來。利用這種方法測出的日地平均距離為149,597,870公里，大約為15,000萬公里。 ②在大氣上界就是說不考慮大氣對太陽輻射的影響，即在沒有大氣的情況下。太陽常數(shù)的數(shù)值，由于觀測年代不同，以及觀測方法和推算方法的不同，在不同的書籍和資料中，其數(shù)值常不一致，變動幅度在1.90-2.90卡厘米/2.分之間。1957年國際地球物理年決定采用1.98卡/厘米2.分。近年來，在宇航事業(yè)取得新資料的情況下，經過大量觀測和分析，測得新的太陽常數(shù)為1.95卡/厘米2.分。據(jù)研究，太陽常數(shù)也有周期性的變化，這可能與太陽黑子的活動周期有關。因此，在長期氣象預報過程中，常把太陽常數(shù)和太陽黑子的周期變化聯(lián)系起來，分析氣候長期 變化的趨勢，為國民經濟 計劃 服務。 ③到達大氣上界的太陽輻射太陽常數(shù)在一定程度上代表了垂直到達大氣上界的 太陽輻射強度，但太陽常數(shù)到達水平面上的太陽輻射強度之間，存在著下面的數(shù) 學關系式 II0.sinｈ 式中，ｈ為太陽高度角，I0為太陽常數(shù),I為投射到大氣上界水平面上的太陽輻射 強度。 上式表明大氣上界水平面上的太陽輻射強度，隨太陽高度角的增大而增強。當太陽高度角為90°時，太陽輻射強度就等于太陽常數(shù)。因此，太陽常數(shù)就是到 達水平面上的太陽輻射強度的最大值。 到達大氣上界的太陽輻射，就是太陽 常數(shù)。但是因為到達大氣上界的太陽輻射與日地距離的平方成反比，因此，在遠 日點和在近日點的太陽輻射強度與太陽常數(shù)就有一定差異。在近日點垂直于大氣 上界的太陽輻射強度比太陽常數(shù)大3.4％；而在遠日點則比太陽常數(shù)小3.5％。 根據(jù)上述太陽輻射強度和太陽常數(shù)的關系公式，到達大氣上界的太陽輻射與 太陽高度角的正弦成正比。太陽高度角隨緯度和時間而變化。因此，在不同緯度 上不同時間的太陽輻射強度都不同。由于南、北回歸線之間地區(qū)的太陽高度角較 大，而北回歸線以北和南回歸線以南地區(qū)的太陽高度角隨緯度增高而減小，所以，到達地球大氣上界的太陽輻射沿緯度的分布是不均勻的，低緯度多，隨緯度的增 高而減少；由于南、北回歸線之間地區(qū)的太陽高度角在一年中的變化較小，而中、高緯度地區(qū)的太陽高度角在一年中的變化較大，因而，低緯地區(qū)太陽輻射強度的 年變化小，高緯地區(qū)太陽輻射強度的年變化大。 太陽輻射在大氣中的減弱 太陽輻射通過大氣時，分別受到大氣中的水汽、二氧化碳、微塵、氧和臭氧 以及云滴、霧、冰晶、空氣分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大氣上 界的太陽輻射不能完全到達地面。 太陽輻射穿過大氣層時，大氣中某些成分具有選擇吸收一定波長輻射性能的 特性。大氣中吸收太陽輻射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固體雜質 等。太陽輻射被大氣吸收后變成熱能，因而使太陽輻射減弱。 水汽雖然在可見光區(qū)和紅外區(qū)都有不少吸收帶，但吸收最強的是在紅外區(qū)， 從0.93-2.85微米之間的幾個吸收帶。最強的太陽輻射能是短波部分，因此水汽從 總的太陽輻射能里所吸收的能量是不多的。據(jù)估計，太陽輻射因水汽的吸收可以 減弱4-15％。所以大氣因直接吸收太陽輻射能而引起的增溫并不顯著。大氣中的 主要氣體是氮和氧，只有氧能微弱地吸收太陽輻射。在波長小于0.2微米處為一 寬的吸收帶，吸收能力較強；在0.69和0.76微米附近，各有一個窄吸收帶，吸收 能力較弱。 臭氧在大氣中含量雖少，但對太陽輻射的吸收很強。0.2-0.3微米為一強吸收 帶，使小于0.29微米的太陽輻射不能到達地面。在0.6微米附近又有一寬吸收帶， 吸收能力雖然不強，但因位于太陽輻射最強烈的輻射帶里，吸收的太陽輻射還是 相當多的。 二氧化碳對太陽輻射的吸收比較弱，僅對紅外區(qū)4.3微米附近的輻射吸收較 強，但這一區(qū)域的太陽輻射很微弱，被吸收后對整個太陽輻射影響不大。 此外，懸浮在大氣中的水滴、塵埃等雜質，也能吸收一部分太陽輻射，但其 量甚微。只有當大氣中塵埃等雜質很多如有沙暴、煙幕或浮塵時，吸收才比較 顯著。 大氣對太陽輻射的吸收是具有選擇性的，因而使穿過大氣的太陽輻射光譜變 得極不規(guī)則；由于大氣主要吸收物質臭氧和水汽對太陽輻射的吸收帶都位于太 陽輻射光譜兩端能量較小的區(qū)域，因而吸收對太陽輻射的減弱作用不大。也就是 說，大氣直接吸收的太陽輻射并不多，特別是對于對流層大氣來說。所以，太陽 輻射不是大氣主要的直接熱源。 大氣對太陽輻射的散射 太陽輻射通過大氣時遇到空氣分子、塵粒、云滴等質點時，都要發(fā)生散射。但散射并不象吸收那樣把輻射能轉變?yōu)闊崮?，而只是改變輻射方向，使太陽輻射以質點為中心向四面八方傳播開來。經過散射之后，有一部分太陽輻射就到不了地面。如果太陽輻射遇到的是直徑比波長小的空氣分子，則輻射的波長愈短，被散射愈厲害。其散射能力與波長的對比關系是對于一定大小的分子來說，散射能力和波長的四次方成反比，這種散射是有選擇性的。例如 波長為0.7微米時的散射能力為1，波長為0.3微米時的散射能力就為30。因此，太陽輻射通過大氣時，由于空氣分子散射的結果，波長較短的光被散射得較多。雨后天晴，天空呈青蘭色就是因為輻射中青蘭色波長較短，容易被大氣散射的緣故。如果太陽輻射遇到直徑比波長大的質點，雖然也被散射，但這種散射是沒有選擇性的，即輻射的各種波長都同樣被散射。如空氣中存在較多的塵?；蜢F粒，一定范圍的長短波都被同樣的散射，使天空呈灰白色的。有時為了區(qū)別有選擇性的散射和沒有選擇性的散射，將前者稱為散射，后者稱為漫射。 大氣對太陽輻射的反射 大氣
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