第二节 太阳辐射
气象上所讨论的太阳辐射、地面辐射和大气辐射，其波长范围约在0.15－120μm之间。太阳辐射的主要波长范围在0.15－4μm；地面和大气辐射的主要波长范围是3－120μm。因此，将太阳辐射称为短波辐射，而把地面辐射和大气辐射称为长波辐射。
一、太阳辐射光谱
太阳辐射能随波长的分布称为太阳辐射光谱。太阳辐射光谱分三个光谱区，紫外区（λ<0.39μm ）、可见光区（λ为0.39－0.76μm）和红外区（λ>0.76μm）。其中可见光区占能量的50％，红外区占43％，紫外区占7％。可见光区又分为红、橙、黄、绿、青、蓝和紫七色光波段。红光（0.76－0.622μm）、橙光（0.622－0.597μm）、黄光（0.597－0.577μm）、绿光（0.577－0.492μm）、青光（0.492－0.480μm、蓝光（0.480－0.455μm）和紫光（0.455－0.390μm）。
太阳辐射中可见光部分不仅辐射能量大，而且是辐射最强的部分，所以太阳光是可见的。
在大气上界，紫外光谱区的能量占总能量不足10%。这种高频率辐射能杀死病菌和病毒。紫外辐射过多，对生物有害，如日灼、生长停止、蛋白质凝固和血球溶解。由于离地面30公里处的臭氧层吸收了大量紫外辐射，所以到达地面的太阳光谱中紫外辐射很少。
可见光约占太阳总能量的一半左右，发射能量最大的蓝色光位于可见光中。可见光谱区既有热效应，又有光效应。它对光合作用、蛋白质合成、动物视觉以及其它生物现象都起作用，所以人们对可见光谱区的研究比其它光谱区较为详细。
红外光谱区的辐射能大约占总能量的40％多。波长小于1.0μm的辐射能对植物延长生长起作用；而波长大于1.0μm的红外辐射则主要是热效应。
二、太阳常数
在日地平均距离的条件下，地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受到的太阳辐射通量密度，称为太阳常数。用S0表示。
世界气象组织（WMO）测得S0为1367.7w/m2。由于日地距离的变化，S0有7%的变化。因为1cal·cm-2·min-1＝697.8w/m2，所以，S0＝1367.7/697.8＝1.96cal·cm-2·min-1。
三、太阳辐射在大气中的减弱
太阳常数是到达大气上界的太阳辐射通量密度。当它通过大气层时，被大气中的各种气体分子和云层选择性地吸收，一部分被气体分子和悬浮的微粒散射，一部分被它们反射，所以，到达地面的太阳辐射显著地减少了。
（一）吸收作用
大气中的臭氧、氧、水汽和二氧化碳都能直接吸收一部分太阳辐射。臭氧主要吸收波长小于0.3μm的紫外辐射。例如，当太阳高度为40°时，地面接受的辐射通量中，紫外辐射由大气上界的9%减少至2－3%。氧、水汽和二氧化碳的主要吸收带在近红外光谱区内。在可见光谱区中，也有几个氧的吸收带，见图2.5。云和雾也吸收太阳辐射，吸收率随云状而异。
据估计，被大气中气体分子和云层吸收的太阳辐射能量占大气上界太阳辐射总能量的19%左右。
（二）散射作用
1、散射的概念
大气中各种气体分子和悬浮的尘埃等微小质点，能把入射的电磁波以相同波长向四面八方发射，这种现象称为散射。
散射过程中，能量并不损失，只是因为改变了一部分电磁波的方向，有部分能量返回宇宙空间，使到达地面的太阳辐射能量被减弱了。散射只改变辐射的方向，不改变辐射的性质。
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