大气对太阳辐射吸收与散射
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地球大气上界太阳辐射的分布规律及原因地球大气上界太阳辐射的分布规律及原因地球大气上界太阳辐射是太阳辐射通过大气层穿过到达地表的辐射。
它是一种重要的热量输送方式,可以改变气候状况,并影响地表物质的结构及流动。
本文将对其分布规律及原因作出详细说明。
太阳辐射是由太阳发出的光线和热辐射构成的,主要有可见光和紫外线两部分组成,而紫外线又可分为近紫外线、中紫外线、远紫外线三部分。
太阳辐射穿过大气层时,会受到大气层中的气体种类、大气层厚度及大气层温度等因素的影响,从而产生不同的穿透率,使太阳辐射的分布呈现出一定的规律性。
太阳辐射的分布规律如下:1.光谱分布:太阳辐射的光谱分布主要为可见光和紫外线,其中可见光占主要部分,紫外线则占次要部分。
2.穿透率分布:太阳辐射的穿透率随波长的增加而逐渐减小,穿透率最大的波长为0∙4μm,穿透率最小的波长为IOUnb大气中间波长处的穿透率最小。
3.大气层分布:太阳辐射的大气层分布随着大气层深度的增加而减小,大气层的下界处的太阳辐射穿透率最小,大气层的上界处的太阳辐射穿透率最大。
太阳辐射的分布规律主要是由于大气层的存在所导致的,主要有以下三个原因:1.气体吸收效应:由于大气中含有水汽、二氧化碳、硫化物等气体,它们会吸收入射光的能量,从而降低太阳辐射的穿透率,也就是造成太阳辐射的穿透率随着大气层深度的增加而减小。
2.散射效应:大气中气体会反射一些太阳辐射,使它们不能穿透到地表,从而降低太阳辐射的穿透率,也就是造成太阳辐射的穿透率随着大气层深度的增加而减小。
3.透过效应:大气中气体会吸收一些太阳辐射,使它们不能穿透到地表,从而降低太阳辐射的穿透率,也就是造成太阳辐射的穿透率随着大气层深度的增加而减小。
以上就是关于“地球大气上界太阳辐射的分布规律及原因”的详细说明,由此可见,太阳辐射的分布规律主要是由于大气层的存在所导致的,其中气体的吸收、散射以及透过等原因都可以影响太阳辐射的穿透率,从而影响其分布情况。
大气吸收作用
大气吸收作用是指太阳辐射穿过大气时受到多种大气成分的吸收,从而导致辐射能量的衰减。
在紫外、红外及微波波段,大气吸收是引起电磁辐射能量衰减的主要原因。
臭氧、二氧化碳和水汽是三种最主要的吸收太阳辐射能量的大气成分。
瑞利散射的强度与波长的四次方成反比,波长越短散射越强。
当大气粒子的直径约等于入射波长时,出现米氏散射。
米氏散射是由大气中的尘埃、花粉、烟雾、水汽等气溶胶引起的,与瑞利散射相比,这种散射通常会影响比可见光更长的红外线波段。
当大气粒子的直径远大于入射波长时,出现无选择性散射。
大气中的水滴、大的尘埃粒子所引起的散射多属无选择性散射。
辐射指的是由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播,而后不再返回场源的现象,能量以电磁波或粒子(如阿尔法粒子、贝塔粒子等)的形式向外扩散。
自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度(-273.15摄氏度)以上,都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式被称为辐射。
辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。
物体通过辐射所放出的能量,称为辐射能。
辐射按伦琴 /小时(R)计算。
辐射有一个重要特点,就是它是“对等的”。
不论物体(气体)温度高低都向外辐射,甲物体可以向乙物体辐射,同
时乙也可向甲辐射。
一般普遍将这个名词用在电离辐射。
辐射本身是中性词,但某些物质的辐射可能会带来危害。
大气对太阳辐射的削弱作用体现在以下几方面。
工具/原料
太阳
大气
方法/步骤
1. 1
总体上大气通过吸收反射和散射三种途径削弱太阳辐射。
2. 2
吸收作用:大气平流层中的臭氧(O3)吸收太阳辐射里的紫外线(uv),而对流层里面的大量水气和二氧化碳CO2吸收太阳辐射中红外线。
大气吸收占比约19%。
3. 3
反射作用:通过云层反射削弱,云层越厚则反射越强烈。
此外,在地面也会被地面、水面、叶面等反射损失。
4. 4
散射作用:空中弥散大量微小尘埃和空气分子选择性吸收可见光中的蓝紫光。
较大颗粒的尘埃通过无选择散射削弱太阳辐射。
上述反射和散射贡献占比约34%。
5. 5
地面吸收太阳辐射,占比大概47%。
END
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大气对太阳辐射的散射
大气对太阳辐射有两种主要的散射方式:雷利散射和密歇散射。
1. 雷利散射:当太阳辐射通过大气层时,与气体分子的尺寸相比较小的波长的光会发生雷利散射。
这种散射是非选择性的,即不受波长的影响。
雷利散射使得太阳光中的一部分能量散射到周围的各个方向,包括散射到地球表面上。
2. 密歇散射:相较于雷利散射,密歇散射是指太阳辐射与大气层中的气溶胶或云滴等较大的悬浮物质相互作用后发生的散射。
这种散射与波长有关,在可见光范围内,蓝光的波长较短,因此相对于其他波长的光,蓝光更容易被散射。
这就是为什么天空呈现出蓝色的原因。
由于密歇散射会将太阳光中的一部分能量散射到各个方向,这也会导致太阳在公认的位置附近产生光晕和彩虹等现象。
总体来说,大气层中的散射会导致太阳辐射的一部分能量在任意方向上进行散射,这就是为什么我们能够感受到来自各个方向的太阳辐射。
同样地,散射也会使得地球表面接收到来自不同角度的太阳辐射,从而影响地球的能量平衡和气候。
影响太阳辐射强弱的因素分析JGSLJZ【知识归纳】太阳辐射强度是指到达地面的太阳辐射的强弱。
大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用,大大削弱了到达地面的太阳辐射。
但尚有诸多因素影响太阳辐射的强弱,使到达不同地区的太阳辐射的多少不同。
影响太阳辐射强弱的因素主要有以下四个因素。
1.纬度位置纬度低则正午太阳高度角大,太阳辐射经过大气的路程短,被大气削弱得少,到达地面的太阳辐射就多;反之,则少。
这是太阳辐射从低纬向高纬递减的主要原因。
2.天气状况晴朗的天气,由于云层少且薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;阴雨的天气,由于云层厚且多,大气对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射就弱。
如赤道地区被赤道低压带控制,多对流雨,而副热带地区被副高控制,多晴朗天气,所以赤道地区的太阳辐射要弱于副热带地区。
3.海拔高低海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;反之,则弱。
如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区,主要就是这个原因。
如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区,主要就是这个原因。
4.日照长短日照时间长,获得太阳辐射强;日照时间短,获得太阳辐射弱。
如我国夏季南北普遍高温,温差不大,是因为纬度越高的地区,白昼时间长,弥补了因太阳高度角低损失的能量。
【典例精析】1.读“太阳辐射光谱示意图”,下列因素中与A区(大气上界太阳辐射与地球表面太阳辐射差值)多少无关的是()A.云层的厚薄B.大气污染程度C.大气密度D.气温【解析】云层的厚薄、大气污染程度以及大气密度都会影响大气透明度进而影响到达地面的太阳辐射的多少。
【答案】D2.辐射差额是指在某一段时间内物体能量收支的差值。
读“不同纬度辐射差额的变化示意图”,若只考虑纬度因素,则a、b、c三地纬度由高到低的排列顺序为()A.abc B.bca C.cba D.bac【解析】由于太阳辐射从低纬向两极递减,因此纬度越高辐射差额为正值的数值越小,时间越短。
影响地面辐射的因素
影响地面辐射的因素有:
1. 太阳活动:太阳辐射是地球辐射的主要来源。
太阳活动的变化,如太阳黑子的数量、太阳耀斑、太阳风等,都会对地球辐射产生影响。
2. 大气层的透明性:大气层对太阳辐射的吸收和散射会影响到地面接收到的辐射量。
例如,在雾、云层和空气污染重的地区,太阳辐射会被阻挡或散射,从而减少地面辐射。
3. 地面的反射和吸收能力:地表的不同材料具有不同的反射和吸收特性,会影响地面辐射的分布。
例如,水体和草地对太阳辐射的吸收较高,而沙漠和冰雪覆盖的地区则对太阳辐射的反射较高。
4. 地理位置和季节:地理位置和季节也会影响地面辐射的强度和分布。
赤道地区接收到的太阳辐射相对较大,而极地地区则相对较小。
同时,夏季地面辐射多于冬季,因为夏季太阳高度较大,太阳直射地面的角度更大。
5. 大气温度和湿度:大气温度和湿度对地面辐射的分布也起着重要影响。
较高的大气温度会增加大气中的水蒸气含量,从而增加大气对短波辐射的吸收。
此外,大气中水蒸气的含量也会影响到地面辐射的长波辐射损失。
6. 云量和云类型:云层的存在会对地面辐射产生显著影响。
云
层可以阻挡太阳辐射,并增加大气对地面辐射的散射。
不同类型的云层会对辐射的散射和吸收产生不同影响,如白云对太阳辐射的反射较高,而层云则对长波辐射的吸收较高。
总的来说,地面辐射受到太阳活动、大气透明性、地表特性、地理位置和季节、大气温度和湿度、以及云量和云类型等多个因素的综合影响。
大气颗粒物对全球辐射平衡的影响分析大气颗粒物,也被称为气溶胶,是指在大气中悬浮的微小颗粒状物质,包括尘埃、烟雾、水蒸气和化学气体等。
这些颗粒物对全球辐射平衡产生了深远的影响,对气候变化和生态系统健康起到举足轻重的作用。
首先,大气颗粒物通过散射和吸收太阳辐射,直接影响着地球表面的能量分布。
当太阳辐射进入大气层时,颗粒物会发生散射,一部分光线会被散射到不同的方向,使得地球表面接收到的太阳辐射减少。
此外,大气颗粒物还能吸收一部分太阳辐射,将其转化为热能。
这些过程导致地球表面接收到的太阳辐射减少,进而影响气温分布和能量循环。
其次,大气颗粒物通过影响云的形成和特性,进一步改变了全球辐射平衡。
云是大气中的水蒸气凝结所形成的液态或固态水微滴,是大气中的重要辐射调节器。
大气颗粒物可以作为云凝结核,促进云的形成。
云中的水滴和冰晶可以散射和吸收太阳辐射,同时也能散射和吸收地球辐射。
因此,大气颗粒物对云的种类、云滴大小以及云的变化都有着重要的影响。
这进一步改变了云对辐射的反射和吸收作用,对全球辐射平衡产生了重要的影响。
此外,大气颗粒物还会影响地球辐射平衡的时空分布。
大气颗粒物不仅存在于地表附近,还存在于高层大气中,甚至分布在全球范围内。
不同颗粒物的分布和浓度会导致地球各个地区的辐射平衡存在差异。
例如,工业化地区的大气颗粒物浓度较高,会导致太阳辐射的散射和吸收增强,进而降低地表的辐射接收。
这会影响温室效应和地球能量平衡,进而对地球气候产生深远的影响。
最后,大气颗粒物对全球辐射平衡的影响还涉及气溶胶的光学性质。
不同化学成分和粒径的颗粒物对光的散射和吸收具有不同的特性。
例如,硫酸盐气溶胶主要表现为吸收性,而有机碳气溶胶则更容易发生散射。
这些气溶胶的光学特性会影响辐射的传输和反射,进而改变全球辐射平衡。
了解这些特性不仅对预测和模拟气候变化具有重要意义,还有助于制定适当的环境保护政策。
综上所述,大气颗粒物对全球辐射平衡有着重要的影响。
大气对太阳的削弱作用
太阳是地球上最重要的能源来源,它的能量支撑着地球上的生命活动。
然而,太阳的能量并不是完全到达地球表面的,大气层对太阳的辐射有着很大的削弱作用。
大气层是由气体、水汽和微粒组成的,它们对太阳辐射的吸收、散射和反射都会影响太阳能量的到达地球表面。
其中,大气层对太阳辐射的吸收是最主要的因素。
大气层中的气体和水汽能够吸收太阳辐射中的一部分能量,这些能量被吸收后会被转化为热能,从而使大气层温度升高。
这种吸收作用对太阳辐射的削弱作用非常显著,约有30%的太阳辐射被大气层吸收。
除了吸收作用,大气层还会对太阳辐射进行散射和反射。
大气层中的微粒和气体会将太阳辐射散射到各个方向,这种散射作用会使太阳辐射的强度变弱。
此外,大气层中的云层也会反射太阳辐射,这种反射作用同样会使太阳辐射的强度变弱。
大气层对太阳辐射的削弱作用对地球上的生命活动有着重要的影响。
太阳辐射的强度和分布对地球上的气候、水循环、植被生长等都有着重要的影响。
大气层的存在使得太阳辐射的强度和分布变得更加复杂,这也使得地球上的生态系统变得更加复杂和多样化。
大气层对太阳的削弱作用是不可避免的,它使得太阳辐射的强度和分布变得更加复杂,同时也对地球上的生态系统产生了重要的影响。
我们需要更加深入地研究大气层对太阳辐射的影响,以便更好地理解地球上的生态系统和气候变化。
太阳辐射、地面辐射、大气辐射影响因素和变化规律1.引言1.1 概述太阳辐射、地面辐射和大气辐射是地球上能量交换的重要组成部分,在地球气候系统中起着至关重要的作用。
太阳辐射是地球接收的主要能量来源,地面辐射是地表向大气传播的能量,而大气辐射是大气中各层之间相互传递能量的过程。
这三种辐射的影响因素和变化规律对于了解气候变化以及预测未来气候变化具有重要意义。
通过研究太阳辐射的影响因素和变化规律,可以揭示太阳活动对地球气候的影响,从而更好地理解和预测气候变化的趋势。
地面辐射的影响因素和变化规律则与地表特性、地形等因素密切相关,对于研究地表能量交换、气候变异和生态系统影响具有重要意义。
大气辐射在大气层间的传递和吸收过程中发挥着重要的作用,影响着大气的能量分布和温度分布,研究其影响因素和变化规律有助于深入理解大气运动和气候系统的相互作用。
本文将重点探讨太阳辐射、地面辐射和大气辐射的影响因素和变化规律。
首先,我们将介绍太阳辐射的影响因素,包括太阳能量的辐射强度、太阳辐射的入射角度和大气层对太阳辐射的吸收和散射等因素。
其次,我们将研究地面辐射的影响因素,包括地表特性、地形、云量和大气成分等因素。
最后,我们将探讨大气辐射的影响因素,包括大气温度、湿度、云量和气体浓度等因素。
通过对这些影响因素的深入研究,我们可以更好地理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间的相互作用以及它们对气候变化的贡献。
这将为我们提供更准确的气候预测和更有效的气候变化适应措施提供重要参考。
在文章的后续部分,我们将详细讨论这些影响因素的变化规律,并对其对气候变化的潜在影响进行分析。
最后,我们将总结研究结果并展望未来的研究方向,以进一步提升对辐射影响因素和变化规律的认知。
1.2 文章结构文章结构本文将从三个方面介绍太阳辐射、地面辐射和大气辐射的影响因素和变化规律。
首先,在引言部分概述了本文的主题,并给出了文章结构和目的。
接着,正文部分将分为三个小节,分别详细讨论太阳辐射、地面辐射和大气辐射的影响因素和变化规律。