大气的热能和温度课件1

大氣的熱能和溫度

第一節太陽輻射2輻射的基本概念自然界中的一切物體都以電磁波的方式向四周放射能量，這種傳播能量的方式稱為輻射。通過輻射傳播的能量稱為輻射能，也簡稱為輻射。輻射是能量傳播方式之一，也是太陽能傳輸到地球的唯一途徑。輻射能是通過電磁波的方式傳輸的。氣象學中，通常以焦耳（J）作為輻射能的單位。這種輻射能量的現象又叫熱輻射。熱輻射是傳遞熱量的一種方式，以光速傳播，既不靠介質，也不靠對流。3單位時間內通過單位面積的輻射能量稱輻射通量密度（E），單位是W/m2。單位時間內，通過垂直於選定方向上的單位面積（對球面坐標系，即單位立體角）的輻射能，稱為輻射強度（I）。其單位是W/m2

或W/sr。它們之間的關係：I=E/cosθ4溫度升高，輻射的總功率就會增大，並且輻射的電磁波的波長將移向短波。例：鐵棒的加熱5為了進一步描述輻射能的性質，引入了一個能確定輻射能按波長分佈的函數——單色輻射通量密度。它是波長與溫度的函數。6物體對輻射的吸收、反射和透射：1=a+r+d。物體的吸收率、反射率和透射率大小隨著輻射的波長和物體的性質而改變。絕對黑體有關輻射的三個基本定律：基爾荷夫定律（Kirchhoff）斯蒂芬—玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzman）維恩位移定律（Wein）

有此三個輻射定律，絕對黑體的輻射規律就容易確定，因為它們把黑體的溫度與其輻射光譜聯繫起來了。即使對非黑體，只要知道它們的溫度和吸收率，利用基爾荷夫定律，它們的輻射能力也可以確定。7太陽輻射光譜和太陽常數圖2.5太陽輻射光譜是如何繪出的？所以：

太陽表面溫度6000K，太陽輻射最強的波長為0.457微米，稱短波輻射，太陽中心為2萬多度。大氣約250K，大氣輻射稱長波輻射地面約300K，地面輻射稱長波輻射8太陽常數：必須在日地平均距離條件下，在地球大氣上界，垂直於太陽光線的1cm2面積上，1min內接受的太陽輻射能量稱為太陽常數。注意：日地平均距離大氣上界到達大氣上界的太陽輻射9太陽輻射在大氣中的減弱主要是大氣中的水汽、CO2、微塵、氧、O3、及雲滴、霧、冰晶、空氣分子的吸收、散射、反射。為什麼雨後天晴時，天空多呈現青藍色？當天空中存在較多塵埃或霧粒時，天空為什麼會呈現灰白色？10到達地面的太陽輻射一般來講，全球平均而言：太陽輻射30%被散射和漫射——稱行星反射率

20%被大氣、雲層吸收

50%到達地面被吸收（稱總輻射，它包括兩個部分：直接輻射和散射輻射。）11地面對太陽輻射的反射地表對太陽輻射的反射率，決定於地表面的性質和狀態。陸地表面對太陽輻射的反射率約為10％—30％。其中深色土比淺色土反射能力小，粗糙土比平滑土反射能力小，潮濕土比乾燥土反射能力小。雪面的反射率很大，約為60％，潔白的雪面甚至可達90％。水面的反射率隨水的平靜程度和太陽高度角的大小而變。當太陽高度角超過60°時，平靜水面的反射率為2％，高度角30°時為6％，10°時為35％，5°時為58％，2°時為79.8％，1°時為89.2％。對於波浪起伏的水面來說，其平均反射率為10％。因此，總的說來水面比陸