大气科学概论：第5章5.3太阳辐射

1、太阳辐射 地球上得到的太阳辐射总功率181016W, 是 地球上最主要的能源。 假设太阳功率是恒定的 地球上任意地点、任意时间收到的太阳辐 射 取决于: 日地距离、光线直射与否、地理纬度、日地距离、光线直射与否、地理纬度、 日期、时间。日期、时间。 一、一、太阳常数 （ ）： 0 d kmd 8 0 1049. 1 2 0 71367 mWS 0 S 定义: 在大气上界日地 平均距离 处，与日 光垂直的平面上，单 位面积单位时间所接 收到的太阳辐射能(积 分辐照度)。 WMO, 1981 地 面 测 量 Stair和Ellis(1968) Labs和Nekel(1968) Gast(1965)

2、 Makarova和Kharitonov(1969) 1359 1365 1390 1395 1418 高 空 测 量 Murcray(1969) McNutt等(1968-1970) Plamondon(1969) Kondratyev 等(1970) Laue和Prummond(1968) Wilson(1971) 1333 1343-1358 1353 1353 1360 1368 空 间 测 量 Crommelynck和Domingo(1984) Hickey等(1982) Hickey等(1980) Barkstrom等(1986) 1361-1365 1372.7 1376 136

3、5 二、大气上界太阳辐射二、大气上界太阳辐射 太阳辐射的理论分布取决于地球的天文位置 根据太阳常数可以求出太阳有效温度 0 2 0 24 44SdrT se 太阳色温 bT m c max max 48. 0 蓝绿光 Tc=6037K rs为太阳半径 Te=5777K d0 4 TET 1、日地距离为日地距离为 d d 时，与日光垂直单位面积上的时，与日光垂直单位面积上的 太阳积分辐照度太阳积分辐照度 ： 0 S 2 00 2 0 44dSdS d0 d 2 0 2 0 00m dS d d SS 大气上界（无大气时） 天文辐射 2 m d 地球轨道偏心率订正因子地球轨道偏心率订正因子 h )

4、sin( 0 0 hSS 太阳高度角h ：入射光线与地平面的交角。 太阳天顶角：太阳高度角的余角 h 2、某地太阳高度角为 h 时,地面上单位面 积收到的太阳辐射能 A C B CBSABS 00 0 S )sin()sin( 2 0 00 0 h d d ShSS 地理纬度 wdfdfcoscoscossinsinsin(h)+ 太阳赤纬 f d w时角 太阳高度角太阳高度角h 依赖于：日期、时间、纬度依赖于：日期、时间、纬度 P89 公式5.4.12 黄道面 赤纬 春分 秋分 夏至 冬至 太阳赤纬：太 阳一年中在黄 道面上运行， 春分时赤纬为 0度，夏至时 为23.5度，秋 分时为0度，

5、冬至时为 23.5度。 黄道平面：天文学上把太阳在天球上的周年视运动轨 迹，称为“黄道”，也就是地球公转轨道面在天球上 的投影。 时角w当太阳在子午面（正午）时为零，一日之 中变化2。 当没有大气时，地表面任一时间、地点的太阳辐 照度为 )coscoscossin(sin)sin( 2 0 00 0 wdd+ d d ShSS 由当地纬度由当地纬度 、天文年历查出、天文年历查出d d、w w数值，即可得数值，即可得 到任一地点、任一时刻，单位水平面上，单位到任一地点、任一时刻，单位水平面上，单位 时间的太阳辐射能。时间的太阳辐射能。 时角和时间的关系： )( 2 w + T tT=24h 一日

6、之中，赤纬可视为常数，如令一日之中，赤纬可视为常数，如令 )coscoscossin(sin)sin( 2 0 00 0 wdd+ d d ShSS wcos 0 BAS+ dsinsin 2 0 0 d d SA dcoscos 2 0 0 d d SB 则 A A、B B为常数。日中时为常数。日中时w w=0=0，coscosw w=1,=1, 为最大；日出日落时，为最大；日出日落时，h=0h=0， , ,其日变其日变 化的振幅由化的振幅由B B值决定，即决定于值决定，即决定于coscos. . 0 S0 0 S 大气上界大气上界 & & 海平面的太阳海平面的太阳辐射光谱辐射光谱 大气上界的太阳光谱是连续的，大气使太阳光谱改变大气上界的太阳光谱是连续的，大气使太阳光谱改变. 计算某地(30N)上空(夏至和冬至)太阳 辐射日总量 某地某天的日照时间？(日出日落时的 太阳时角w0可以由sinh=0得到) 太阳高度角与哪些因子有关太阳高度角与哪些因子有关 要点 1 太阳常数太阳常数 2 地球大气上界任意地点、任意时间收地球大气上界任意地点、任意时间收 到的太阳辐射与哪些因子有关到的太阳辐射与哪些因子有关 作业 太阳辐射日总量： )sincoscossinsin( 2 )coscoscos