太阳辐射光谱图

第２８卷，第４期　２　０　０　８年４月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．４，ｐｐ８７５—８７８　Ａｐｒｉｌ，２００８　

成都地区太阳紫外辐射光谱的观测与分析　

孙　鹏，何　捷　，赵晓艳，左浩毅，医团　

四川大学物理系，四川成都６１００６４　

摘要利用紫外ＣＣＤ光学多道分析器，对成都地区２００６年３月至７月ＵＶＡ和ｕＶＢ波段太阳紫外辐射　光谱进行了观测，对这一地区紫外辐射的基本特征进行了统计分析。分析表明：太阳紫外辐射在一天内早晚　小，中午大，一年中６月份达到最强，与太阳天顶角的变化密切相关；ＵＶＢ辐射积分通量远小于ＵＶＡ辐射　积分通量，其比值一般小于０．０４，在天气晴好时下午大于上午；雾能导致ＵⅥｊ辐射积分通量与ＵＶＡ辐射　积分通量的比值增大，其原因是雾对ＵＶＡ辐射衰减强于对ＵＶＢ辐射衰减；云对太阳紫外辐射存在异常吸　收。　

关键词太阳紫外光谱；ＣＣＤ光学多道分析器；ＵＶＡ）ＵＶＢ　中图分类号：Ｐ１８２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０５９３（２００８）０４—０８７５—０４　

引　言　

尽管太阳紫外辐射在太阳总辐射中只占很小的比例（紫　外波段辐射能量约占太阳辐射总能量的８　），但因其对生物　学、医学及环境科学方面具有重要影响，因此受到人们的广　泛关注　。　到达地表的太阳紫外辐射要受到臭氧层吸收，光化学反　应，气溶胶粒子及云滴粒子散射，空气分子散射，以及测站　纬度和太阳天顶角等因素的影响［２］。大气臭氧层吸收了太阳　紫外辐射的７Ｏ％～８Ｏ　［３］，构成了对地球生态系统的一个天　然保护层。随着大气污染的进一步加剧，大气中氟氯化烃　（ＣＦＣｓ）、氮氧化物（Ｎ２Ｏ）等化学物质含量的显著升高，使平　流层的臭氧（Ｏｓ）层逐年变薄，导致到达地面的太阳紫外辐射　不断增强。这将对动物、植物以及人类本身造成许多不良的　影响，使人类的生存环境面临巨大威胁［４］。太阳紫外辐射的　过度照射会对人的健康产生不利影响，使人容易患白内障、　皮肤癌等疾病，并使人的免疫系统受到干扰，导致一系列传　染病和免疫系统疾病的发生［５］。因此，有必要对太阳紫外辐　射进行有效的观测，研究太阳紫外辐射的特征和传输规律，　制定出切实可靠的应对方法。成都地区地处西南腹地，云雾　多晴天少，紫外辐射的观测有一定难度。　目前，太阳紫外辐射探测主要是采用滤色片式的分波段　总量测量，其缺陷是不能对太阳紫外辐射各光谱段进行精确　测量，难以分析和判断各光谱段对环境和人体的影响。冯志　庆、李福田［６］、刁丽军［７］等人使用光栅光谱仪分光、光电倍　增管接收，测量了太阳紫外辐射光谱。使用光电倍增管接收　方法及光栅扫描，难以实现光谱的实时探测。赵晓艳等成功　地使用紫外ＣＣＤ光学多道分析器观测了成都地区２００５年冬　季的太阳紫外辐射光谱［８］。为获得成都地区紫外辐射详细信　息，研究这一地区紫外辐射的基本规律，本工作使用自制紫　外光学多道分析器对成都地区２００６年３月至７月太阳紫外　辐射光谱进行了长期系统的测量，同时将所测结果与紫外辐　射表测量结果进行对比分析，获得了有意义的研究结果。　

太阳光谱功率分布

太阳光谱功率分布描述了太阳辐射在不同波长范围内的能量分布情况。太阳光谱包括紫外线、可见光和红外线等多个波长范围，其功率分布受到多种因素的影响，包括太阳活动状态、地球大气层的吸收和散射等。

一、太阳光谱的主要区域

1. 紫外线（UV）： 波长范围约为10-400nm。太阳紫外线中约99%的能量被地球大气层吸收，其中大部分被臭氧层吸收。

2. 可见光（Visible Light）： 波长范围约为400-700nm。这是太阳光谱中人眼可见的部分，也是植物进行光合作用的主要能量来源。

3. 红外线（Infrared, IR）： 波长范围大约为700nm-1mm。红外线占太阳辐射能量的大部分，主要负责地球的热平衡。

二、太阳光谱功率分布特点

1. 最大辐射强度： 太阳光谱的最大辐射强度出现在可见光范围内，大约在550nm左右的绿光区域。

2. 能量分布： 紫外线部分的能量占很小一部分，可见光和红外线部分占据了太阳辐射能量的绝大部分。

3. 地球表面的接收： 由于大气层的吸收和散射作用，到达地球表面的太阳光谱会有所变化，紫外线部分会减弱，而红外线部分的能量则相对较多。

了解太阳光谱功率分布对于多个领域都有重要意义，如太阳能发电、气象学、农业、环境科学等。通过分析太阳光谱，可以更好地利用太阳能，了解地球气候变化，以及开发和应用与太阳辐射相关的技术。

太阳辐射光谱对植物生长发育的影响

一、太阳辐射光谱对植物生发育的影响

太阳辐射光谱随波长的分布，它分为紫外线区、可见光区、红外线区。紫外线区的波长小于0．4微米，可见光区的波长介于0．4-0．76微米之间，红外线区的波长大于0．76微米。太阳辐射光谱对植物生长发育有很重要的影响。

紫外线增多，形成植物的特殊形态，茎部矮小，叶面缩小，毛茸发达，积蓄物增多，叶绿素增加，茎叶有花青素存在，颜色特别艳丽。长紫外线对植物的生长有刺激作用，可以增加作物产量，促进蛋白质、糖、酸类的合成。用长紫外线照射种子，可以提高种子的发芽。短紫外线对植物的生长有抑制作用，可以防止植物徒长，有消毒杀菌作用，可以减少植物病害。

可见光是绿色植物进行光合作用制造有机物质的原料，绿色植物叶绿素吸收最多的是红橙光，其次是蓝紫光，而对黄绿光吸收的最少。

远红外线产生热效应，供给作物生长发育的热量，在红外线的照射下，可使果实的成熟趋于一致，近红外线对作物无用途。

所以在我们的快繁，水培过程中的补光就采用红光进行补光，以达到最大的利用率。

二、光照强度对植物生长发育的影响

光照强度是阳光在物体表面的强度，正常人的视力对可见光的平均感觉。光照强度的大小，决定于可见光的强弱。在自然条件下，由于天气状况，季节变化和植株度的不同，光照强度有很大的变化。阴天光照强度小，晴天则大。一天中，早晚的光照强度小，中午则大。一年中，冬季的光照强度小，夏季则大。植株密度大时光照强度小，植株密度小时光照强度大。

光照强度对植物的生长发育影响很大，它直接影响植物光合作用的强弱。在一定光照强度范围内，在其它条件满足的情况下，随着光照强度的增加，光合作用的强度也相应的增加。但光照强度超过光的饱和点时，光照强度再增加，光合作用强度不增加。光照强度过强时，会破坏原生质，引起叶绿素分解，或者使细胞失水过多而使气孔关闭，造成光合作用减弱，甚至停止。光照强度弱时，植物光合作用制造有机物质比呼吸作用消耗的还少，植物就会停止生长。只有当光照强度能够满足光合作用的要求时，植物才能正常生长发育。

第３１卷，第１期　２　０　１　１年１月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．１，ｐｐ５５－５　７　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１１　

云影响太阳紫外辐射光谱的研究　

赵晓艳，闰海涛，甄志强，汤正新，王　犟　

河南科技大学物理与工程学院，河南洛阳４７１００３　

摘要利用紫外ＣＣＤ光学多道分析器，测量了云覆盖条件下的太阳紫外辐射光谱，着重研究了云对太阳　

紫外辐射光谱的影响。光谱分析结果表明，太阳紫外辐射光谱强度受云的影响而衰减：太阳紫外辐射光谱强　

度衰减依赖于波长，且随波长的递减而减小；云量越大，衰减越强；波长在３１５　ｎｌｎ以下波段的太阳紫外辐　

射光谱强度受云影响相对较小。研究结果有较重要的实际应用价值：利用太阳紫外辐射光谱研究大气成分　

时，应该选择受大气环境影响较小波段的太阳光谱进行研究。　

关键词云；紫外；光谱；衰减　

中图分类号：Ｐ１８２．３　文献标识码：Ａ　ＤＯ１：１０．３９６４￣．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２０１１　Ｊ０１—００５５—０３　

引　言　

太阳紫外辐射足１００￣４００　ｎｉＹｌ波段的太阳辐射。太阳紫　

外辐射常分为三类：Ｕ　Ｃ（１００￣２８０　ｎｍ），ＵＶ＿Ｂ（２８０￣３２０　

ｒｉｍ），ｕｖ＿Ａ（３２０￣４００　ｒｉｍ）。在大气外界，太阳紫外辐射仅　

占太阳总辐射的８．７３　［１］。因臭氧的吸收到达地面的紫外辐　

射只包含Ｕｖ＿Ａ和ＵＶ－Ｂ，占太阳总辐射的比例更小，但其　

强度的变化可以导致极大的环境效应和生物效应。大量研究　

表明，过量的紫外辐射对地球生态系统和人类健康极其有　

害＿２　，波长越短危害程度越大，而科学家更关注紫外（尤其　

ＵＶ－Ｂ）辐射给人类健康和生态环境带来的负面影响。因此地　

面太阳紫外辐射的监测越来越重要。　

太阳紫外辐射光谱是由大气层上界的太阳辐射光谱经大　

气中的气体（氮，氧，臭氧，二氧化氮，二氧化硫等）吸收，空　

气分子、气溶胶等散射，云的吸收和散射，地表反照等综合