大气对太阳辐射的削弱作用

作者：地理人来源：未知时间：2022-06-08 阅读：次字体：大中小在线投稿

　　太阳辐射在通过大气层时，由于大气的吸收、反射和散射作用，而使到达地面的太阳辐射受到很大削弱。
1．大气对太阳辐射的吸收作用。太阳辐射通过大气时，大气中的水汽、氧、臭氧、二氧化碳和固体杂质对太阳辐射有明显的吸收作用，而其他成分对太阳辐射的吸收很少。不同成分对太阳辐射吸收的波长范围也不同，所以通常称为选择性吸收。
　　水汽吸收太阳辐射的红外线部分能力最强，它的吸收波长范围主要在0.93～2.85 μm之间。因大气中的水汽含量是变化的，所以它吸收的太阳辐射量有个变化幅度。
　　大气中氧（O₂）的含量虽然很大，但它对太阳辐射的吸收能力不强，主要吸收波长小于0.2 μm的紫外线辐射。大气中臭氧（O₃）含量虽少，但对太阳辐射的吸收能力很强。由于臭氧的吸收作用，使小于0.29 μm的紫外线辐射不能到达地面，这就保护了地球上生物不受强紫外线辐射之害。臭氧对0.6 μm附近的太阳辐射中最强的部分也有一定的吸收能力。因此，臭氧对太阳辐射的吸收作用是很显著的，它对平流层的增温起着重要作用。
　　二氧化碳（CO₂）对太阳辐射的吸收能力比较弱，仅对红外线4.3 μm附近的辐射有一定的吸收能力（这部分的太阳辐射很微弱），所以二氧化碳的吸收作用对太阳辐射的影响较小。
悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质也能吸收一部分太阳辐射，其影响大小主要取决于水滴、尘埃等杂质在大气中的含量。例如在大城市上空或出现沙暴等天气时，它们对太阳辐射的吸收作用才比较显著。
　　在对流层里，对太阳辐射起吸收作用的成分主要是水汽、杂质和二氧化碳；在平流层里主要是臭氧；高层大气里主要是氧。
　　通过大气的吸收作用，太阳辐射被削弱的部分主要是波长较长的红外线和波长较短的紫外线，而对可见光影响不大。
2．大气对太阳辐射的反射作用。大气中的云层和较大颗粒的尘埃，能将一部分太阳辐射反射到宇宙空间去，使到达地面的太阳辐射受到削弱。
　　反射能力的大小通常用反射率来表示。照射到某物体上的太阳辐射总量为100，其反射出去的能量占百分之几，即为该物体的反射率。一般情况下，云的反射率平均为50%～55%。高而薄的云反射率小，约为20%～25%；低而厚的云反射率大，在70%左右，最大可达90%。赤道地区由于云量大，反射率高，明显地影响着地表对太阳辐射的接收。
　　大气中的杂质颗粒越大，反射能力越强；颗粒越小，反射能力越差。
　　反射没有选择性，所以反射光呈白色。
3．大气对太阳辐射的散射作用。当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，发生散射作用，散射的辐射能称为散射辐射。阴天时，见不到太阳直接照射的光，所见到的光都是散射光；在日出之前天就亮了，在树阴下，在房间里，凡是阳光不能直接照射的地方，仍是明亮的，这些都是散射作用的缘故。
　　散射作用可分为两种情况，一种情况是发生散射作用的质点是空气分子或微小的尘埃，它们的散射能力与波长的四次方成反比关系，这是通过实验得出的分子散射定律。因此，这种散射是有选择性的，波长越短，散射能力越强。在可见光部分蓝紫色光波长最短，散射能力最强，所以在晴朗的天空，特别是雨过天晴时，天空呈现蔚蓝色。另一种情况是发生散射作用的质点是颗粒较大的尘埃、雾粒、小水滴等，它们的散射无选择性，各种波长同样被散射，使天空呈白色，所以在阴天时，或者大气中尘埃、烟雾较多时，天空呈灰白色。因散射作用使太阳辐射削弱的主要部分是可见光中的短波部分。
　　从以上三个方面来看，太阳辐射通过地球大气层时，由于大气的吸收、反射和散射作用，使到达地面的太阳辐射受到削弱，削弱的主要部分是波长较长的红外线和波长较短的紫外线，而可见光部分被削弱的较少，所以到达地面的太阳辐射主要集中在可见光部分。可见光集中了太阳辐射一半的能量，它给予地球表面以巨大的能量，是发生在地理环境里各种现象和过程的最重要的能量源泉。