太阳辐射
太阳时刻以电磁波的形式向宇宙空间传递能量,其能量的放射形式和放射出的能量本身,就称为太阳辐射。太阳辐射所放出的能量,称为太阳辐射能,简称太阳能。
太阳辐射包括电磁辐射和粒子辐射。这两类辐射,都能到达地球大气, 其中有些还能到达地球表面。对于地球大气来说,太阳粒子辐射总能量很小, 只有太阳电磁辐射总能量的千分之一左右,而且,大部分太阳粒子,都不能进入地球的主要大气层内,这部分辐射能量是可以忽略的。我们在这里所说的太阳辐射,指的就是太阳电磁辐射。
电磁辐射又称电磁波,它是以光速作波状运动的一种能量。太阳是一个巨大的氢反应堆,这里的聚变使氢燃烧,并转变成氦,从而发射出电磁波, 这就是太阳电磁辐射。太阳发射电磁波的本领很强,其波长范围极宽,短至几万分之一微米,长至 10 万米。太阳电磁波包括波长比 10-4 微米还短的γ射线,波长为 10-2~10-4 微米的 X 射线,波长为 0.01~0.39 微米的紫外线,波长为 0.4~0.76 微米的可见光,波长为 0.76~100 微米的红外线,波长为 100 微米至数十厘米的微波,波长为数十厘米至 100 米的短波无线电波,波长为
100~1700 米的中波无线电波,以及波长为 1700 米至 10 万米的长波无线电波。太阳的能量,向宇宙空间的四面八方发射出去,地球截获的辐射能只是极微小的一部分,只有它的 20 亿分之一,然而它足以使整个大气运动起来。
测量表明,到达地球外层大气的太阳辐射能量约为 1368 瓦/米 2,或者是一平方厘米的面积,一分钟内获得的太阳辐射能量是 1.95 卡/厘米 2·分。这个常数,称之为太阳常数,其数值常不一致,变动于 1.90~2.09 卡/厘
米 2·分之间。
太阳辐射先通过大气圈,然后到达地表,由于大气中的水汽、氧、臭氧、二氧化碳及一些固体杂质对太阳辐射有一定的吸收;空气分子、尘粒、云滴对大气有一定的散射和反射,使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面,所以在地球表面所呈现的太阳辐射强度比 1.95 卡/厘米 2·分为少。一般说来,因反射和散射而折回宇宙空间的太阳辐射约占 43%,为地球表面和大气所利用的仅占 57%。在 57%的太阳能中,有 14%为大气直接吸收,其余的 43%以直接阳光和散射光的形式到达地面。