太阳辐射和太阳

太阳是太阳系的重心，为地球提供能量。太阳发出的能量使地球上的生命能够直接或间接地存在。

发射出来的太阳能是3.72 X 10^20.MW -相当于63 MW/m²其表面的辐射功率。在太阳和地球之间的平均距离上，这种辐射以1.367千瓦的强度到达地球大气层的外部，落在垂直于太阳光束的1平方米的表面上。这就是所谓的太阳常数。

最外面和相对薄的400 km层的阳光被称为photosphere，并且具有约5,770 kelvin的温度。该Photosphere层发出称为“光”的辐射频谱，并且可以对人眼可见。

太阳和地球之间的平均距离约为1.5亿公里。每年1月初，地球达到最接近太阳的点（透射层 - 1.47亿公里）。在六个月后，在4^th在七月，它到达离太阳最远的距离(远日点- 1.52亿公里)。由于这些不同的距离，到达地球大气层的太阳直接辐射强度在4点上降低了7%^th(见下图)然而，这些太阳和地球之间不同的距离对地球的季节温度影响很小。

大气中

地球的气氛对强度有显着影响太阳辐射到达地面。它的高度约为70至80 km，主要由氧气（〜21％）和氮气（〜78％）组成。大约十几种的气体和水蒸气共同构成1％，但可能对环境和气候产生重大影响，例如“温室气体”，如二氧化碳和甲烷。

地球大气的各个层彼此不同，因此按图2中所示的特定术语进行分类。

图2。大气中

底层称为对流层。它是云层最多的一层，一直延伸到对流层顶，对流层顶是平流层和对流层的边界。根据地球上方的位置和大气条件，它存在于海拔11至16公里的地方。

平流层几乎是无云的，因为它的空气湿度很低。臭氧层主要位于15至85公里的海拔高度的平流层中。上层平流层的层被称为介质层，从地面50公里的高度开始。电离层也称热圈，是介质层上方的层。它达到大约640公里的高度。在电离层上方呈整个横向层，是外边界，达到9,600公里。除此之外，这是行星间空间。

地球大气层总质量的一半位于离地面5至6公里处。当地球外的太阳辐射穿过大气层时，它会被云层中的气溶胶粒子、空气分子、冰晶和水滴散射和吸收而减少。yabo214

太阳辐射的散射发生在全光谱范围内。然而，散射可以以不同的方式发生:

• 在整个光谱范围内均匀地均匀地散射冰晶和/或水滴
• 分子散射(瑞利散射)，主要是短波长的辐射
• 气溶胶粒子在波长上的散射(密散射)取决于粒子的yabo214分布和大小。

气溶胶和气体分子导致相当高的太阳辐射吸收。大气中的吸收和散射会影响到达地面的太阳辐射的光谱平衡。

图3描绘了理想大气条件下海平面太阳辐射的正常光谱。

图3。海平面的太阳辐射

大气中的温度和空气压力的差异影响吸收，因此影响海平面的光谱和海平面的不同高度。

地球

到达地面表面的辐射的类型和量取决于大气的变化特性。其他关键因素是地球的大小及其空间内的位置;然而，地面的组成是由地球吸收的辐射量的决定性因素，或者从中反射。

太阳提供了地球表面99.98%以上的能量，其余的是内部地热能。这导致平均地表温度为14°C，即使极端的变化可能发生在时间和局部。最高温度为利比亚57.3°C，最低温度为南极洲- 89.2°C。

图4。太阳辐射入射角

由于地球绕着太阳旋转，同时也绕着自己的轴旋转，所以太阳辐射的入射角度是不断变化的。入射角与辐射强度之比可以表示为余弦函数，也称为朗伯定律(见图4)。

此外，地轴23.5º倾角的影响如图5所示。一天中不同时间入射角的变化是最重要的因素

图5。地球倾斜度

地球是几乎是球形的形状，而不是平盘，引力与壳一样的气氛结合。因此，表面的曲率和大气的有效厚度会影响表面上的点的太阳辐射的强度。

的太阳辐射当太阳在其顶点时达到最高强度入射角为90°，大气的厚度最少。如果太阳在天空中的位置较低，辐射必须通过更多的大气，因此更多的辐射被大气散射和吸收，较少的辐射到达地面。

大气深度是指大气的有效厚度。地平线上方的大气深度大约是最短路径90º(太阳天顶)的11倍，如图6所示。

图6。大气深度

地表的组成也影响太阳辐射的影响。不难理解，覆盖着积雪的表面比覆盖着黑色岩石或树木的表面反射更多的辐射。入射太阳辐射中被地表反射的部分被称为反照率。

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