3太阳辐射地球辐射大气影响

3太阳辐射地球辐射大气影响 遥感-原理.技术.应用 第三章 太阳和地球的辐射特性 3.1 太阳和地球的辐射 3.2 大气对辐射传输的影响 3.3 地表辐射的几何 特性 3.4 地面辐射测量 b5E2RGbCAP 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 对地遥感以地球为探测对象，因此了解地球的电 磁辐射的基本环境是必要 的。地球辐射环境中 有两个最重要的因素，其一是地球本身的辐 射，其二是 太阳的辐射。若把太阳和地球都近 似看作黑体，则由于太阳的温度远远高于地 球，地球又处于太阳的强烈辐射之中，因此太 阳辐射对地球辐射的影响，还要 大于地球本身 的辐射，在很大意义上地球可以看成是一个辐 射主要来自太阳 的二次辐射源。p1EanqFDPw . . 《 遥 感原 理 3.1 太阳和地球的辐射 1. 太阳和地球的辐射 太阳概况 太阳是一个由炽热气体组成的恒星，是地 球的最 重要能源来源。太阳的主要参数有： 质量为 1.99×1033g，直径为 1.4×109m，表面温 度约为 6000K(或 5900K)，日地平均距离为 1.496×1011m(称为天文单位，记为 AU)，物质 成分有 73 种元素(按质量%)：氢 为 71，氦为 26.5，氧+碳+氮+氖为 2，鎂+镍+硅+硫+铁+钙 为 0.4，其他为 0.1。太阳的结构和辐射如图 2.34 所示。DXDiTa9E3d 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .RTCrpUDGiT . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 地球概况 地球是距离太阳的第三颗行星，形态接近于一个小 扁率旋转椭 球体。地球的主要参数有： 质量为 5.976×1027t，平均半径为 6.371×106m，表面温度约为平均 288K～ 300K，变化范围在 184K～332K。物质 成分有 100 多种元素，主要元素丰度为： Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na。图 2.35 地球的构造示意图。 地球具有明显的圈层结构，固体圈层主要有地核、 地幔、地壳。地球表层有水圈、生物圈，外层有 大气圈。地球表层及其水圈、 生物圈和大气圈是 遥感的对象，它们的特征和变化也对遥感产生重 要的影 响。地球的结构如图 2.35 所示。5PCzVD7HxA 《 遥 感原 理

. 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.35 地球的形状和构造示意图 1 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 太阳辐射 太阳常数 太阳是一个近似于黑体的巨大辐射源，地球的能 量绝 大部分来自太阳辐射。地球在很大程度上 可以看作相对太阳而言的二次辐射 源。太阳的 总辐射功率为 38.62×1025J.s-1。离太阳距离为 日地平均距离 处，垂直太阳光线的单位面积单 位时间内接收到的太阳辐射能(即大气顶界的 太阳辐照度)称为太阳常数，其值为 E0 = 8.25 J.cm-2.min-1(或 1.36×103W.m2)，图 jLBHrnAILg 2.36 所 示。太阳辐射在大气上界的分布是由地球的天 文位置决定的，称 为天文辐射，它受日地距 离、太阳高度角和昼长的影响。xHAQX74J0X 《 遥 感原 理 . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .LDAYtRyKfE . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.36 太阳常数和大气 顶界辐照度示意图 太阳光谱 太阳辐射能的光谱分布如图 2.37 和表 2.3 所示。 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.37 地球表面的太阳 辐照度曲线 太阳光谱是连续光谱(有夫朗和费吸收暗线，图 中未画出)，与 5900K 黑体 辐射特性近乎一致， 可见光波段辐射最强且稳定，通过大气后各波 段受大气 的影响不一，但到达地面后被大气吸 收作用等衰减了许多。事实上，照射在大 气顶 界的太阳辐射能，经过大气后，约 30%被云层 和其他大气反射回太空， 约 17%被大气吸收， 约 22%被大气散射散发到地面和外层空间，只 有 31%的太 阳辐射能以直射方式照射地面。Zzz6ZB2Ltk 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 太阳天顶角对太阳辐照度的影响 地球大气顶界的太阳辐照度与太阳的天顶 角(或 高度角)有关。在忽略外层稀薄大气影响的情 况下，近似地有 E E = 02 cos θ D 其中 E0 为太阳常数，D 为以 AU 为单位的日地距 离。 θ 为太阳天顶 角，图 2.38。 1/D2 因子是由于点辐射源的距离平方反比定律。 太阳天顶角 (或高度角)随纬度、季节、时间而变 化，可由公式求得。dvzfvkwMI1 . .

2 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 E = Φ / AB 2 2 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 = Φ /( BC / cos θ ) = = Φ BC E0 D 2 2 ? cos θ E/ 0 D2 cos θ 大气顶界 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 图 2.38 辐照度随天顶角的变化 地球的辐射(短波和长波) 地球的能量 地球的能量来自太阳辐射和内部放 射性元素蜕变 的放射能、重力能等。 地表能量则主要来自太阳。太阳辐射途 经地球大 气时，被大气的气体分子、气溶胶和云所散 射、反射和吸收，之后 约有 50%到达地球。 而到达地球的太阳辐射的大部分转换为长波(3～ 120μ m) 热能，为地球所吸收；小部分被地球表 面反射回大气和消耗于植物光合作用、 有机物 的腐烂、潮汐作用、对流作用等。rqyn14ZNXI . . 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .EmxvxOtOco . . 被地球吸收的长波辐射使地表增温。按照基尔霍 夫定律，地球又将以长波 辐射形式向外空间辐 射而降温。当 两者平衡后，地球温度就保持不 变的状态，这个状态下的温度称为地球的 平衡 温度。地球辐射平衡温度为 255K，但地球表面 实际平均温度为 288K，是 由于地球大气的温室 效应所引起。SixE2yXPq5 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 地面不同纬度的辐射能收入与支出情况 美国 NOAA 卫星 1974.4-1978.2 实测数据 地表温度的年变化 因此地球的辐射包括地表辐射和大气辐射。这里 讨论地表辐射情况。由于 地球的常温在 300K 左 右，所以它自身的发射辐射总体上与 300K 黑体 的辐射接

近。地表辐射包括对太阳辐射的反射 和自身的发射辐射，前者在短波区域，后 者在 长波区域，中间波长区域则反射和发射兼有， 表 2.4。6ewMyirQFL 表 2.4 地球辐射的分段特性 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 或为 288，地 表平均温度 或为 255，地 表无大气时辐 射平衡温度 图 2.40 与太阳、地球、大气等温的黑体辐射曲线 (a)纵轴为对数坐标的 辐亮度，(b)对(a)正规化后的辐亮度曲线 kavU42VRUs 3 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 地表的能量收支平衡 可以分为这样几个部分：接收太阳的短波辐射 RS ↓ 后又反射回去一部分，纯接收的短波能量为 (1 ? ρ ) RS ↓ ，ρ 为全波段反 射率；接收太阳和大 气的长波辐射 RLd ↓，同时又向外辐射出部分长 波能量 RLu ↑ 。因此地表的净辐射能收入 Rn 可 表示为： Rn = (1 ? ρ ) RS ↓ + RLd ↓ + RLu ↑y6v3ALoS89 《 遥 感原 理 3.2 大气对辐射传输的影响 大气是太阳辐射和地表辐射传输过程中的必经介 质，它对辐射产生吸收、 散射等多种影响，加 上介质自身的辐射，使得空间遥感探测器接收 到的来自 地表的辐射，在传输方式和路径上受 到很大的影响。图 2.41 说明大气对辐射 传输的 主要影响。M2ub6vSTnP . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .0YujCfmUCw . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .eUts8ZQVRd 大气的影响包括两个方面： 地面反射或辐射的信息穿过地球大气层时将发 生 变化，对地表信息产生干扰，这是遥感中需要 克服的不利影响； 测量大气 对来自太阳和地表辐射的吸收、反射、 散射和其自身的发射，可用于确定大气 温度和 压力的分布、云高以及对悬浮微粒和气体进行 分析，这是遥感要加以 利用的有利方面。 前者在遥感中属于大气影响纠正，后者属于遥感 探测的一 项重要内容，即大气遥感。此处我们 只讨论前者。sQsAEJkW5T 图 2.41 大气对辐射 传输的影响 大气概况 大气是包裹在地球外层成分较为复杂的气体圈 层。其物质构成 主要为气体分子和微粒。分子 的成分有：N2 和 O2(99％)，其他成分占 1%， 主

要有 O3(臭氧)、CO2、H2O、N2O、CH4、 NH3 等。微粒有：烟、尘埃、雾霾、小 水滴、 气溶胶。大气汽溶胶是指在地球大气中的具有 一定稳定性、沉降速度 小、尺度范围在 ? 3 10 μ m ~ 10 μ m 之间的分子团、液态或固态粒 子所组 成的混合物，主要分布在地表以上 10km 内。表 2.5 列出了干洁大气的基本成 分。GMsIasNXkA 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 干洁大气：除去水汽和气溶胶 4 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 大气外层无明显的边界，逐渐稀薄进入宇宙空 间。大气上界没有统一的界 定。一种方法是以 流星和极光发光的最高点推算，据此定大气的 上界为 1000km；另一种是根据与星际气体密 度的比较，定义大气上界在 2000km~3000km 之间。在垂向上大气表现出热力学性质的差 异，自下而上被分 为：对流层：空气垂直运动 产生对流形成天气现象。平流层：无明显对 流， 无天气现象。O3 增温。中间层：平流层顶 部。两个能量吸收层的交界带。热 层(增温 层)：热力学温度高，达 1500K。O2、N2 增温。 散逸层：稀薄，受地 球引力较小，可以散逸入 宇宙空间。TIrRGchYzg 大气的分层结构 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 外 逸 层 热 层 中 间 层 平 流 层 对 流 层 地表以上 1km 称为大气边界层，此层受同等强 度的科里奥利力和地表摩擦 力共同作用。 地 表以上 10m 称为表面边界层，该层内湍流引起 的应力近似为 常数， 烟尘、汽车尾气、气溶 胶和灰沙容易在该层扩散与输运移。7EqZcWLZNX . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .lzq7IGf02E . . 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . . 从对遥感的影响来看，大气成分可以分为三类： 一是悬浮微粒或气溶胶。 半径介于 0.1μ m~20μ m 之间的悬浮微粒具有重要光学效 应。二是水汽。在通 常的相对湿度下，水汽对 大气层的光学特性有较大的影响。三是其他气 体。 主要是臭氧和二氧化碳。微量气体的作用 不大。大气臭氧层能有效防止太阳紫 外线对地 球生物的过量照射，二氧化碳则是影响地球表 层温度的主要因素。 这种成分的大气对遥感产生的影响因素有散射、 吸收、折射和湍流四大类。在 大多数情况下， 大气窗口内的散射是最主要的效应。zvpgeqJ1hk

图 3.9 大气垂直结构 大气对辐射的影响 ①大气吸收 对辐射的透射率产生最重要影响的是大气的吸 收。大气层对 太阳辐射的影响主要发生在大气 的对流层和平流层。又主要发生在可见光-近 红 外-热红外波段(光学波段)。大气在吸收辐射 后，小部分辐射能可以被大气 再次发射光子 (原子、分子的受激激化)，大部分被用于增加 大气的能量。臭 氧加上氧气和氮气吸收 0.3μ m 以下的全部短波。因此，光学遥感利用的辐射 能一般在 0.4 μ m ? 14 μ m 。 图 2.42 列出了重要大气分子的光谱吸收带。
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臭氧的最强吸收在 9.6μ m，宽度 1μ m。此外 9.0μ m 和 14.1μ m 也是其强吸 收带。 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.42 大气分子吸收谱 5 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 大气窗口：就是大气对电磁辐射透过率比较高的 波段。大气吸收率近似于 1 的波段是大气非透明 波段，在那些波段可将大气视为黑体。各种遥 感器(特 别是星载遥感器)只能选择大气窗口作为 工作波段才有意义。光学遥感的可用 窗口有： 0.4 紫外-可见-近红外区： μ m ? 0.75μ m 0.77 μ m ? 0.91μ m 1.0 μ m ? 1.12 μ m 1.19 μ m ? 1.34 μ m 1.55μ m ? 1.75μ m 2.05μ m ? 2.40 μ m 中红外区：3.5μ m ? 4.16 μ m 4.5μ m ? 5.0 μ m 8.0 远红 外区： μ m ? 9.2 μ m 10.2 μ m ? 12.4 μ m1nowfTG4KI 0.3μ m-0.4μ m 的紫外线受瑞利散射影响很大。 《 遥 感原 理 . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .fjnFLDa5Zo . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.43 大气吸收与大气窗口 ②大气散射 散射改变辐射的传播方向，使得辐射能发散。太 阳向下的辐 射经大气散射后，一部分直接散射 回地球外层空间，被遥感器接收后造成辐射 干 扰(因为那部分辐射不携带地表物体的信息)。 地表向上的辐射经大气散射 后，一部分返回地 表，造成辐射的衰减。所以在大气窗口内，散 射是造成辐 射衰减、信息损失的最主要因素。 i)瑞利散射：比波长小得多的粒子即空气分 子的 散射，散射强度与 λ -4 成正比。波长越短散射越 强，且前向散射与后向

散射强度相等。主要影 响可见光特别是蓝光，图 2.44。结果是降低图 像清晰 度和对比度。tfnNhnE6e5 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . nm 图 2.44 瑞利散射与波长的关系 ii)米氏散射：大气中粒子直径与波长相当时发生 的散射，主要是气溶胶 等悬浮粒子引起。作用 的波段范围在可见光及其以外波段。其角分布 是前向 散射大于后向散射，图 2.45。米氏散射 使天空变暗。米氏 HbmVN777sL 散射与天空能见度、微粒结 构和数量有关，因此与天气有关。 《 遥 感原 理 iii)无选择性散射：微粒尺寸远大于波长时的散 射，散射强度与波长无 关，散射粒子是组成 云、雾的水滴等。 云层对辐射的影响是很大的(所以遥感 图像中的 云量是图像质量的一个重要参数)。云层对辐 射有很强的吸收、反射 作用，对透射率有极大 的影响。这种影响的强度随云层厚度的增加而 增加。 图 2.46 表示它们之间的关系。V7l4jRB8Hs . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.45 米氏散射 的角分布(a 为散 射微粒半径) 6 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 散射对遥感有多方面的影响： ①它使到达地面的辐射或地面向外的辐射强 度减 弱。如云层的无选择性散射造成的阴影。 ②它改变了太阳光的辐射方 向，如漫入射(天空 光)照射。一方面因此降低对比度，另一方面 使无直射光 照的阴影区地物具有一定亮度。 ③如前所述，散射光在向下散射的同时还向上 散 射，二者的强度一般不等。向上的散射进入遥 感器也使图像对比度降低。
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. . . . 图 2.46 太阳辐射被云反射、吸 收、透射的关系 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ③大气辐射(发射) 大气本身也是一个辐射源，会向周围空间辐射电 磁 波。这些辐射主要有： i)气晖：高层(77-100km)大气中原子、分子受到 短波 辐射激化又恢复正常状态时发出的光。光 谱分布从至红外，强度很小(相当 1

烛光灯在 100 米处的照度)。有日气晖、夜气晖、曙暮气晖。 ii)极光：太阳 带电粒子流受地球磁场影响折向地 球的高纬度高空，激化大气原子、分子而发 光 (彩色)，强度相当于满月的光辉。mZkklkzaaP 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 iii)大气非透明波段辐射：相当于在那些波段的黑 体辐射，主要是在对流 层及同温层(218K)，峰 值波长在 13μ m 左右的长波辐射。图 2.47 显示 的是在 大气外测量到的热辐射典型光谱。其中 288K 黑体曲线近似于地面辐射，218K 黑体曲 线近似于不透明大气谱区的辐射。 大气辐射引起遥感测量到的辐射的 畸变。其中气 晖强度小，极光又是局部时地的现象，因此影 响不大。大气长 波辐射对地表遥感产生较大的 影响，但其本身由于携带了大气状态信息而成 为大气遥感的载体。AVktR43bpw . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.47 大气外测量的热辐射的典型发射光谱 地球大气对太阳辐射的吸收和辐射示意图 7 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 ④大气折射 P B e? 大气的折射率(n)：( n ? 1) × 106 = A ? 1 + ? ? T ? T P? 式中为 A, B 常数，P 为气压，T 为绝对温度，e 为水 汽气压。 可 见大气折射率与大气气压有关。而大气气压又 随高度连续变化，故大气对太阳 辐射的折射率 也连续变化，从而形成曲线状的辐射传输路 径。 R = θ ? θ ′ 称为大气折射值。图 2.48。 大气折射改变了辐射传输的方向，可以引起遥感 成像的几何误差。折射还改变了辐射传输的路 径，从而引起大气吸收效应、散 射效应的强度 变化，改变大气对辐射的透射率。ORjBnOwcEd 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术 应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .2MiJTy0dTT . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.48 大气折射示意 ⑤大气湍流 湍流是一种小尺度快速变化的随机运动。湍流空 气中的温 度、气压和湿度也是随机变量．这导 致空气折射率随机起伏。就光辐射传输而 言， 大气湍流实质上就是折射率起伏。 光辐射的湍流效应有：闪烁、相位起 伏 、漂移与 扩展等。gIiSpiue7A

《 遥 感原 理 大气影响的定量分析 图 2.49 表示辐射与大气作用过程中遥感传感器接 收 到的辐射的基本构成。 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .uEh0U1Yfmh 图 2.49 太阳辐射与大 气的相互作用 ①大气衰减 消光系数(k(λ ,h))：度量大气对辐射的衰减作用。 定义为单 位距离内辐射量的相对变化率：IAg9qLsgBX dE ( λ ) E (λ ) = ? k ( λ , h ) dh 传感器接收的反射辐射与辐射传输中太阳-地表-大气相互作用过程的关系 为太阳天顶角，为传感器天顶角，为大气下行辐射透过率，为大气上行辐射 透 过率。为邻近像元效应。WwghWvVhPE 消光是主要由大气吸收和散射引起的，因此可以 分解为吸收消光系数 k a ( λ , h ) 和散射消光系数 k s ( λ , h ) 。二者还可分解为不同分子、散 射引 起的消光系数。对上式积分，可得垂直通过厚 度为的大气层后的辐射强 度为 l 式中 E ( λ )为 l=0 处的辐射强 ? ∫ k ( λ , h ) dh E ( λ ) = E0 ( λ ) e 0 度。太阳辐射以大气顶界为 asfpsfpi4k 0 l=0，地面辐射以地面为 l=0. 8 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 dh 当辐射倾斜入射时(图 250)， ′ = secθ dh ，辐射强 度为 l ? secθ ∫ k ( λ , h ) dh ? m(θ )τ ( λ ) 0 = E0 ( λ ) e E ′ ( λ ) = E0 ( λ ) e m (θ ) =secθ 是计算大气质量的简化公式，因为 ooeyYZTjj1 它 未考虑大气曲率并忽略了大气折射。在 θ 60o 时误差较大。大气质量表 示倾斜入射时大气的等效光程与垂直入射的大 气光程之比。 l τ ( λ ) = ∫0 k ( λ , h ) dh 称为垂直光学厚度。它是垂 直光程上大气对辐射的总的衰减 量，可分解为 各种分子和各种散射引起的垂直光学厚度。BkeGuInkxI 《 遥 感原 理 . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .PgdO0sRlMo . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 图 2.50 大气质量的计算 大气的衰减作用还可用透过率(T)表示，由上式 有： E′ ? m (θ )τ ( λ ) T = =e E03cdXwckm15

《 遥 感原 理 m(θ )τ (λ ) 称为光学厚度。T 和 τ 都是波长和其他 气象因素的函 数，在不同波段、不同时间和地 点有很大差异。因此辐射传输的定量分析变得 非常复杂。h8c52WOngM 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ②遥感器接收的辐射（只针对反射辐射） 设地物辐射亮度为 LG，地面到遥 感器的高度为 h，厚度为 h 的大气柱向上的辐射亮度为 LP，地 面至高度 h 的大 气层透过率为 T(h)，则在高度 h 上遥感器观察到的地物亮度为： L = LGT ( h) + LP 上述各量都是波长、大气层厚度、光学厚度、观 察角度的函数。 对于以 太阳辐射为主的短波区，如果地面为朗伯 反射面，半球反射率为 ρ ，则 LG = ρ E π v4bdyGious . . 太阳辐射 E 包括太阳直射 Es 和漫入射 Ed，即： E = E s + Ed 若大气顶界分谱太阳常数为 E0(单位波长的辐照 度)，考虑 太阳天顶角 θ ，并以天文单位 D 计距 离，则 Es 可表示为 J0bm4qMpJ9 Es 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . = E0 D 2 cos θ ? T T (h) 式中为整层大气(斜入射路 T0? m (θ ) 径)的透过率，与垂直方 向整层大 气透过率的关 图 2.51 辐射传输中的几 ? m (θ ) 何关系 系为(图 2.51) T = T0XVauA9grYP h T0 进一步考虑遥感器的增益 S，于是有所谓辐射传 输方程 ? E ? ρ L = ? 0 cos θ ? T0? m (θ ) + ED ? ? ? T ( h ) ? S + S ? LP 2 ? D ? π 式 中括号内第一项为直射太阳光引起，括号内第 二项为漫入射天空光引起，最后 一项为路径上 向上的散射光引起，并称为程辐射。此处为突 出大气影响作 用，在上式中忽略了邻近像元的 反射通过大气散射后进入传感器的辐射。
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9 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院

在辐射传输方程中，我们希望得到的是地面反射 率(或地物的反射亮度 L)，因为它是地物性质的 反映。但方程中的 E0、ED、T、T0、ρ 、LP 都是 波 长的函数，ED、T、T0、LP 还与大气的吸收 和散射情况有关，是时间和空间的 函 pN9LBDdtrd 数，ρ 与 地面状况和观察角度有关。因此精确地对辐射 的大气传输影响 进行校正是非常复杂和困难 的，但我们可以在一定简化条件下对其进行校 正。DJ8T7nHuGT 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 4. 大气影响的校正 遥感的目的是获得目标物的性质等信息。我们已 经知 道，地物的反射率、比辐射率是地物的内 在特征，是我们借以了解地物性质的 依据。因 此，在获取遥感信息的分析程序中，第一步就 是要对遥感数据(电磁 辐射)做大气校正(更全面 的辐射校正还包括针对其他因素的校正，这里 只讨 论大气影响因素)，以求得地物真正的反 射率或比辐射率。从上述简化的辐射 传输方程 已经知道大气校正的复杂性。其实展开的实际 辐射传输方程比上述 介绍的还要复杂，所以尽 管在大气校正方面已有众多的研究和实践，但 离充 分精确的解决还很远。QF81D7bvUA . . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . 《 遥 感原 理 . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 .4B7a9QFw9h . . 目前国内外提出的大气辐射校正的模型主要有以 下几种： ①基于图像特 征的模型 这类模型不需要知道大气环境参数，只是依据某 些一般性辐射规律 和特点，从图像数据本身出 发进行辐射校正。这部分内容放在遥感图像处 理 的章节中去介绍。 ②地面线性回归经验模型 这种模型需要获得与获取遥感数 据的时间同步进 行的野外实地光谱测量数据，以供与遥感数据 进行统计对比 (主要是回归分析)，此中遥感数 据的辐射校正量。详细的介绍也放到遥感图像 处理的章节中去。ix6iFA8xoX 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ③大气辐射传输理论模型 这类模型就是基于前述辐射传输方程的模型，属 于反演的方法，即已知辐射传输方程和方程中 大气透过率等参数，从遥感数据 反求地物的反 射率(或发射率)。 大气环境下地表辐射能量进入遥感器的变化 包括 三个部分(同时考虑了长波辐射)： i. 大气吸收与散射的消光作用－能量 减少 这是辐射能减少的量。按照前面所介绍的，辐射 通过大气介质时，辐射 能的变化在一个微小光 路距离内与该距离和消光系数成正比。对于“标 准” 的消光相系数，辐射能衰减量还应与引起消 光的物质的密度成正比，于是有
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. . dL = ? ρ ? k ? L ? ds 式中 dL 为亮度的变化量，L 为入射亮度(从地表 进 入大气，即地物的反射、发射能量)， ρ 为吸收 /散射物质的密度，k 为消 光系数，ds 为光路长 Kp5zH46zRk ii. 大气热辐射作用－能量增加 dL = + ρ ? j ? ds = + ρ 2 ? B (T ) ? ds 式中 B 为普朗克函数，T 为大气热力学温度， j = ρ ? B (T Yl4HdOAA61 ) 为发射系数。 《 遥 感原 理 iii. 大气向上散射(程辐射)作用－能量增加 4π k 2 dL = +ω 0 ρ ? ds ∫0 P ( Ω , Ω ′ ) L ( Ω ′ ) d Ω ′ 4π 式中 ω 0 为大气向上散射反照率，ρ 为散射介质密 度，P 为散射相函数(描述散射场的角分布)， Ω 为入射方向立 体角，Ω ′为散射方向立体 角。 综合上述三式，有：ch4PJx4BlI dL ds = ρ 2 B (T ) + ω 0 k 4π . 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 . ρ 2 ∫0 P ( Ω , Ω ′ ) ?L ( Ω ′ ) d Ω ′ ? ρ ? k ? L 4π 10 遥感-原理.技术.应用 《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 若已知大气状态(消光、发射等)，则可求地面状 态(垂直地面的辐射亮 度)；若已知地面状态， 就可求大气环境参数。得到 L 后，从遥感器探 测到的 遥感数据中减去 L，就实现了大气校 正。地物的反射率、发射率包含在 L 中。 实际求解的困难在于大气参数(大气温度廓线、 吸收/散射成分及其密度等)获 取。已经有一些 利用卫星及地面测量、采用大气物理的方法对 求取大气环境 参数，但还不能满足实际应用的 需要。国内外学者提出了多种具有不同适用性 的大气传输模型，如 RADFIELD 模型、 LOWTRAN-7 模型、MODTRAN 、Tanre 等人 提出的 5S、6S 大气校正模型(适合于 0.25-4μ m 的多角度遥感数据)等。
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《 遥 感原 理 技 术应 用 》 武 汉 大 学 资 源 与 环 境 学 院 进一步参考书籍： 周秀骥 等，高等大气物理学(上、下册)，气象出版 社，1991。 吴健 等，大气中的光传输理论，北京邮电大学出版 社，2005。 田国良 等，热红外遥感，电子工业出版社，2006。 徐希孺，遥感物理，北京 大学出版社，2006。E836L11DO5 . . . . 结束

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太阳辐射对地球的影响

太阳辐射对地球的影响 根据多年来对某地区各朝向建筑墙面上接受太阳辐射热量的实测值，计算出最冷月(一月)和最热月(七月)日辐射总量,并绘出太阳辐射热量日总量变化图，读图判断下列小题。 【小题1】该地区一月和七月建筑墙面上接受太阳辐射热量的日总量小于4186千焦/平米·日的墙面（） A．分别朝北、朝东B．分别朝南、朝西 C．分别朝西、朝南D．均朝北 【小题2】经研究发现该地区一天中日出、日落时墙面接受的太阳辐射热量最小，其原因是（） ①太阳高度角最小②气温最低③经过大气层的路径最长④反射作用最强 A．①②B．①③C．②③D．①④ 【答案】 【小题1】D 【小题2】B 【解析】 试题分析： 【小题1】从图中的等值线可以看出，无论是一月还是七月，该地朝北的建筑墙面上接受到的太阳辐射量都小于4186千焦/平米·日，D正确。 【小题2】日出、日落时，该地墙面接受到的太阳辐射量最小，这是因为此时的太阳位于地平面上，太阳高度小，且太阳辐射穿过的大气层路径长，被大气削弱得也较多，B正确。考点：影响太阳辐射的因素 下图是M、N两地太阳辐射的年变化示意图，回答4～6题。

4．M地最可能位于() A．赤道B．回归线C．极圈D．极点 5．N地五月一日时昼夜状况是() A．昼长夜短B．昼短夜长C．极昼D．极夜 6．5～7月间，N地获得的太阳辐射较M地为多，最主要影响因素是() A．太阳高度角B．昼夜长短C．天气状况D．地面状况 【小题1】A【小题2】C【小题3】B 解析: 【小题1】影响太阳辐射的年变化的最主要因素是太阳高度角。M地一年之中太阳辐射变化不大，且分别于3月和9月达到一年中最高值，而6月和12月最低，因此M地最可能位于赤道。 【小题2】由上题可推断图中四条虚线对应二分二至点，N地夏至时达到最高值，而春分和秋分后没有太阳辐射说明出现极夜，由此可判断该地位于北极圈，因此五月一日时出现极昼现象。 【小题3】由上两题的分析可以看出，N地纬度高于M地，但5～7月间太阳直射北半球，越往北昼越长，因此此段时间N地获得的太阳辐射较M地为多。 下图是某区域太阳辐射总量等值线（单位：百万焦耳/平米·年）图。据此回答以下2题。20．①、②两地太阳年辐射总量的最大差值R可能是 A．2900

太阳活动对地球的影响

《太阳活动对地球的影响》疑难解析[转载] 【疑难解析】 1.太阳活动的含义 太阳活动是太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。 2.太阳大气及其分层 太阳大气自内向外可以分为光球 层、色球层和日冕层三层（如右图）。 光球层即肉眼所能观察到的太阳表 面，厚度500Km，地球上接受的太阳 光基本上都是由光球层发出；光球层 外呈玫瑰色的太阳大气就是色球层，这一层厚达几千千米，但是发出的可见光却不及光球层的千分之一，因此只有在日全食时肉眼才能观测到；日冕层是太阳大气的最外层，厚度也是三者之中最大的，但亮度最小，即使在日全食时肉眼也看不到，只有借助日冕仪才可以观测。 注意：这里所说的太阳大气结构不包括太阳内部结构，只是太阳外部大气的分层及活动情况。 3.太阳活动的类型

太阳活动的类型较多，但是最主要的是黑子和耀斑。 黑子其实并不“黑”，只是黑子发生的区域比其他区域温度低，所以在地球上的人看来就比其他区域要暗一些。 国际上统一规定用黑子的相对数表示太阳活动水平，太阳黑子出现最多的年份称为太阳活动极大年（或称太阳活动峰年），反之为太阳活动极小年。 4.太阳活动对地球的影响 ①对地球气候的影响（教材图1.9即反映了太阳黑子数量的多少与降水量之间的相关性）；②在离地面80～500千米高度范围的地球大气中有若干层大气分子全部或部分的处于电离状态，我们称之为电离层，地面无线电短波就是在地

面和电离层之间来回反射才得以传播。耀斑爆发时发射的电磁波进入地球电离层，引起电离层扰动，使得经电离层反射的短波无线电信号被部分或全部吸收，造成地球上的无线电短波通讯衰减或中断；③地球外围有地磁场，指南针等就是在地磁场的作用下工作的。太阳活动增强时，太阳大气抛出高能带电粒子流使地球磁场受到扰动，指南针不能正确指示方向，形成“磁暴”现象。 【典型例题】 我国古书曾记载有公元前28年：“三月乙未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”据此回答1～3题。 1.材料中的现象发生在太阳的（） A.光球层 B.色球层 C.日冕层 D.内部 2.产生这种现象的原因是（） A.黑气区域是太阳表面的低温区域 B.黑气区域比周围高 C.黑气区域释放出大量偏黑色的气体 D.黑气区域含有大量的水汽和尘埃 3.这种现象增多时对地球的影响表现有（）

高中地理期末复习：太阳活动对地球的影响

高中地理期末复习：太阳活动对地球的影响 太阳活动是太阳大气层里一切活动现象的总称。由太阳大气中的电磁过程引起。时烈时弱，平均以11、22年为周期。处于活动剧烈期的太阳(称为“扰动太阳”)辐射出大量紫外线、x射线、粒子流和强射电波，因而往往引起地球上极光、磁暴和电离层扰动等现象。 太阳活动简介 太阳活动是太阳大气中局部区域各种不同活动现象的总称。包括： 太阳黑子是太阳活动的基本标志 光斑：太阳光球边缘出现的明亮组织，向外延伸到色球就是谱斑。光斑一般环绕着黑子，与黑子有密切的关系。 谱斑：太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。 太阳风：太阳风形成的带电粒子流造成了地球上的极光耀斑：发出的强大的短波辐射，会造成地球电离层的急剧变化。对人类的影响很大。造成短波通讯中断。 日珥：在日全食时，太阳的周围镶着一个红色的环圈，上面跳动着鲜红的火舌，这种火舌状物体就叫做日珥。 影响：太阳活动对于地震、火山爆发、旱灾、水灾、人类心脏和神经系统的疾病，甚至交通事故都有关系。因此也形成了太阳活动预报这门学问。 太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太

阳活动中最基本、最明显的现象。它实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，像是一个浅盘，中间下凹，温度比光球层表面的温度低1000℃到2000℃，所以看起来比较“黑”。 太阳活动对地球的影响一 1、晨昏线的概念 由于地球是一个不发光、不透明的球体，所以同一时间里，太阳只能照亮地球的一半。向着太阳的半球是白天(昼半球)，背着太阳的半球是黑夜(夜半球)。昼半球和夜半球的分界线(圈)叫晨昏线(圈)。它是由晨线和昏线组成。 2.晨昏线的判读在日照图上，晨线和昏线的判断方法 一是根据地球自转方向判断：顺着地球自转方向，由昼半球过渡到夜半球的分界线是昏线，由夜半球过渡到昼半球的分界线是晨线。 二是根据昼夜半球判断：位于昼半球西部边缘与夜半球的分界线为晨线，位于昼半球东部边缘与夜半球的分界线为昏线。赤道上地方时为6时的是晨线，18时是昏线。 3.晨昏线的特点 (1)如果把地球看作一个正球体，同时不考虑大气对太阳光线的散射作用，那么，地球上昼半球与夜半球的面积应相等，即晨昏圈是一个过球心的大圆，且平分地球。 (2)晨昏线平面与太阳光垂直。晨昏线上的各点太阳高度

太阳辐射

太阳辐射 一、太阳辐射光谱和太阳常数 太阳辐射光谱 太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。 太阳常数 太阳辐射通过星际空间到达地球表面。当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc (Solar constant)

表示，单位为（W/m2）。太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计了名为“地球辐射平衡”的课题，其中一个重要项目就是对太阳辐射进行长期监视。这些观测数据将对进一步了解大气物理过程及全球气候变迁的原因有很大帮助。1981年世界气象组织推荐的太阳常数值Rsc=1367±7（W/m2），通常采用1367W/m2。 二、太阳辐射在大气中的衰减 太阳辐射通过大气层后到达地球表面。由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用，使投射到大气上界的辐射不能完全到达地表面。图2.4最下面的实曲线表示太阳辐射通过大气层被吸收、散射、反射后到达地表的太阳辐射光谱。

(完整版)影响太阳辐射强弱的因素分析分析

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】D 2.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（）

地理12《太阳对地球的影响》教案(湘教版必修)

第二节太阳对地球的影响教案 ●从容说课 承接上节太阳系内容的教学，本节包括“为地球提供能量”和“太阳活动影响地球”两部分内容。“为地球提供能量”中给出四幅直观图片，说明太阳辐射对地理环境形成和变化的影响以及对人们生产和生活的影响。因为每个学生对太阳的影响都有亲身体会，教学中可以让学生以小组讨论的方式，探讨太阳辐射对地球在不同方面的重要影响，以加深学生对这一内容的理解。同时培养学生自主学习和合作学习的能力。在接下来的“活动”中，通过学生的探究过程，进一步使学生认识到太阳辐射在地球上分布不均是导致热带、温带、寒带气候的形成的根本原因，并学会三维图表分析和地理比较。“太阳活动影响地球”的教学中，可以用具体的某地某时太阳活动影响短波通讯的实例引入，激发学生的兴趣之后，投影展示太阳大气层的结构，再带领学生认识黑子和耀斑这些太阳活动及其对地球的影响，并强调太阳活动的整体性，最后再通过探究“活动”进一步了解太阳活动对地球（气候）的影响（相关性）。 ●三维目标 知识与技能 1.了解太阳能量来源及其对地球的影响。 2.太阳活动的主要类型及其对地球的影响。 3.学会分析表达地理现象的三维空间分布图。 过程与方法 1.通过讨论生活中的所见所闻，了解太阳辐射对地球在不同方面的重要影响。 2.分析图片形成直观认识，提高学习兴趣。 3.参与探究活动，利用图表分析法初步掌握三维空间分布图的判读。 情感、态度与价值观 树立事物是相互联系、相互影响的辩证观点。 ●教学重点 1.太阳能量来源及其对地球的影响。 2.太阳活动（黑子和耀斑）对地球的影响。 ●教学难点 太阳活动（黑子和耀斑）对地球的影响。 ●教具准备 书本插图、太阳能量来源录像、课件、投影设备、 ●课时安排 1课时 ●教学过程 ［新课导入］ 我们上节课学习了“宇宙中的地球”，知道宇宙中有各种天体，那么什么叫天体系统？（天体之间相互吸引和相互绕转，形成天体系统） 请大家看投影，填写有关内容 （投影）天体系统的级别

太阳对地球的影响大纲阐述太阳辐射和太阳活动对地球的影响

[大纲] 阐述太阳辐射和太阳活动对地球的影响 1、太阳能量的来源： ◇来源：太阳内部的核聚变反应；反应式：4H --高温高压--> He+能量 ◇太阳概况：巨大炽热的气体球、主要成分：氢、氦，表面温度6000K 2、太阳辐射对地球的影响： ◇太阳辐射能：太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，就是太阳辐射。太阳辐射是电磁波，根据波长不同，太阳辐射可划分为：紫外线、可见光、红外线三部分。能量可以通过不同转换方式，转化为电能、热能等。 ◇太阳辐射对地球的影响： 1、向地球输送能量，维持地表温度：[占太阳辐射量的1/22亿、万物生长靠太阳、作用大] 2、促进地球环境的形成和变化：[大气圈风的动力、生物圈呼吸作用、水圈水循环、岩石圈风化] 3、太阳辐射能是人类生活、生产的能源：[煤炭石油天然气生物能水能风能沼气，归根到底是太阳能] 3、太阳[大气]活动对地球的影响： ◇太阳[大气]活动概念：太阳表面大气的变化 ◇主要类型：黑子（太阳活动强弱的标志），耀斑（太阳活动最激烈的显示）；平均周期：都是11年 ◇太阳的大气层的结构：光球(肉眼，地球上接收的光基本来自这里，黑子)、色球(日全食时、望远镜可以看到，耀斑)、日冕(日冕仪，太阳风) ◇太阳活动对地球影响： 1、对地球气候的影响：影响到气候中的降水因子[降水以11年或11年的倍数为周期减少或增加] 2、对地球磁场的影响：太阳大气抛出的高能带电粒子会扰乱地球磁场、“磁暴”现象、指南针、极光 ·太阳活动强烈时，光8分钟到达地球[紫外线增强等，但夜半球不受影响]，但带电的粒子几天后才到 达[粒子影响不分昼夜，但看到极光的出现必需在高纬度的夜晚] 3、对地球电离层的影响：干扰电离层，影响无线电通讯[电离层能够反射无线电] [拓展] ■太阳辐射强度及其影响因素： 1、纬度：纬度越低，一般正午太阳高度越大，太阳辐射能越大。 2、地形：海拔越高，空气越稀薄，对太阳辐射的削弱越弱，如青藏高原是我国太阳辐射能最大的地区。 3、气候：降水多，云量大，削弱强，太阳辐射能少。如贵州和四川盆地[蜀犬吠日、多雾]多阴雨天气，是我 国获得太阳辐射能量较少的地区；撒哈拉地区气候干旱，获得的太阳辐射能量世界最多。 4、昼长：白昼时间越长，获得太阳辐射时越多。 ■中国年太阳辐射总量分布及原因： 1、我国太阳能资源高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。 2、分布规律：西部非季风区多于东部季风区，地势高的地区多于地势低的地区。 3、青藏高原最多：地势高峻、气候干旱、大陆性强，晴天多，雨天少。 四川盆地最少：盆地地形，雾日多，大气能见度低。 ■光照与温度的关系 1、太阳辐射是通过电磁波的形式向外界传送能量；热量是在热传递过程中出现的 2、一个地方温度高不高，要看当地对太阳辐射能转换的能力强不强[如大气密度的大小] 3、光照少的地方，温度一定低，太阳辐射能少，谈不上更多地转换。如：两极

人教版地理高中必修一《太阳对地球的影响》教学设计

《太阳对地球的影响教案》教学设计一、教学目标： 知识与技能 1.了解太阳能量来源以及太阳辐射对地球的影响。 2.太阳活动的主要类型及其对地球的影响。 过程与方法 1.讨论生活中的所见所闻，了解太阳辐射对地球在不同方面的重要影响。 2.分析图片形成直观认识，提高学习兴趣。 情感与价值观 树立事物是相互联系、相互影响的辩证观点。 二、教学重点 1.太阳能量来源及其对地球的影响。 2.太阳活动（黑子和耀斑）对地球的影响。 三、教学难点 太阳活动（黑子和耀斑）对地球的影响。四、教具准备 书本插图和课件 五、课时安排 2课时

六．教学过程 1.［新课导入] 我们做个实验： [1].同学们闭上眼，能看到东西吗？ [2].似想：睁开眼蒙上黑布，又能看到什么？为什么？ [3].光从何来？ 可见太阳的重要性，那么他的重要性对我们地球体现在哪些方面了？对地球又有何影响？带着这些疑问我们来学习第二节内容——太阳对地球的影响 2.太阳简介：太阳在宇宙中是银河系中一颗普通的恒星，它与其他的恒星一样是一颗巨大的炽热的气体星球，主要成分是氢和氦，表面温度约为6000 K，它能自己发光、发热，把能量射向宇宙空间，也射向了我们生存的地球。 3.太阳对地球影响：似想一下，如果没有了太阳，地球会怎样？既然太阳与地球休憩相关，那么太阳对我们地球有什么影响？ [1].太阳辐射是地理环境形成和变化的重要因素 （简单介绍水循环、洋流、大气环流、生物活动知识）例如，太阳辐射的纬度差异，导致了地面不同纬度获得热量的差异。对于整个地球表层来说，热量应该是平衡的，因而热量多余和热量不足的地方，要发生热输送。地球上的热量，主要依靠大气和水体运动来传递。大气和水体的运动形成大气环流和洋流，对地理环境的形成和变化具有极其重要的作用。 [2].太阳辐射是人类生产、生活的重要能源。

知识点1 太阳活动对地球的影响

知识点1 太阳活动对地球的影响 电影《2012》讲述在2012年，地球因为异常的太阳活动而面临毁灭：到处都是天崩地裂、岩浆喷发，到处都是死亡。据此回答1~2题 1.下列关于太阳活动的说法中，正确的是（） A.一定会引发地震、火山喷发 B.可能引发干旱、洪涝等灾害 C.使青藏高原海拔升高 D.一定使人类遭受灭顶之灾 2.太阳表面大气的变化，特别是剧烈变化对地球产生深刻影响，表现为（） A.地球表面年降水量的变化，降水量增大或减少 B.地球极点的位移，不能正确指示方向 C.地球磁场消失，产生“磁暴”现象 D,地球电离层增强，利于短波无线电通讯 2012年6月16日18时37分，“神舟九号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。2013年，“嫦娥三号”飞船在西昌卫星基地发射。据此回答3~4题 3.为了保证飞船通讯正常，相关部门将要重点关注的自然现象是（） A.太阳辐射 B.强热带风暴 C.太阳活动 D.火山喷发 4.“日凌”对“嫦娥三号”卫星的主要影响是（） A.太阳产生的强大电磁波干扰地面站接收卫星信号，可能造成通讯中断 B.太阳色球层的耀斑可能会击穿卫星通讯设备 C.日凌时，卫星温度会很高而影响正常工作 D.日凌时，卫星的运行轨道将受到严重干扰 “神九”飞船发射前的空间天气监测显示，发射期间太阳活动为低到中等，对发射没有不利影响。据此回答第5~6题 5.太阳活动不剧烈，意味着（） A.发射期间不会出现雷暴天气 B.飞船和地面通信得以保障 C.空间碎片（太空垃圾）干扰减小 D.大气能见度相应提高 6.关于太阳黑子的正确叙述是（） A.太阳表面黑色的斑点 B.出现在日冕层 C.因为温度比周围低，所以略显阴暗 D.活动周期为12年

影响太阳辐射强度的主要因素

大气环境—影响太阳辐射强度的主要因素 一般用太阳辐射中纬度来表示到达地面太阳辐射能量的多少，一个地区的太阳辐射强度受多种因素的影响和制约。 1、太阳高度角 影响太阳辐射强度的最主要因素是太阳高度角。其影响表现在两个方面：一是太阳高度大，等量的光线散布的面积小，光热集中，单位面积获得的太阳辐射能量就多，反之就越少。另一方面，太阳高度角大，太阳经过的大气层的距离短，受到大气的削弱作用小，到达地面的太阳辐射能量就多，反之就越少。 2、云量 云量的多少和云层的厚度对太阳辐射的影响很大，云层越厚，云量越多，对太阳辐射的削弱越多，到达地面的太阳辐射能量就越少，因而晴天比阴天太阳辐射强。 3、地势高低

地势越高，大气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用就弱，太阳辐射强度就越大。反之则越小。 4.日照时间的长短----日照长，辐射强度大 太阳辐射的影响因素有哪些？ 对于某一个具体的场地，太阳辐射强度将取决于诸多因素，这些因素包括大气条件，地球相对于太阳的位置和附近的障碍物等。 （1）大气条件对太阳辐射的影响 地球表面接受的太阳辐射要受到大气条件的影响而衰减，主要原因是由空气分子、水蒸气和尘埃引起的大气散射和由臭氧、水蒸气和二氧化碳引起的大气吸收。在晴朗夏天的正午时刻，大约有70%的太阳辐射穿过大气层直接到达地球表面；另有7%左右的太阳辐射经大气分子和粒子散射以后，也最终抵达地面；其余的被大气吸收或经散射返回空间。 (2)地球相对太阳位置的影响 地球相对于太阳的相对位置可以通过如下几个指标进行考虑： ①太阳高度角。太阳在地平线以上的高度以地平面与太阳光入射线之间的夹角来测量，称为高度角(或仰角)。太阳高度角愈大，太阳辐射强度愈大。因为对于某一地平面而言，太阳高度角低时，光线穿过大气的路程较长，能量衰减得就较多。同时，又因为光线以较小的角度投射到该地平面上，所以到达地平面的能量就较少。反之，则较多。太阳高度角因时、因地而异：一日之中，太阳高度角正午大于早晚；夏季大于冬季；低纬度地区大于高纬度地区。 ②地球到太阳的距离和地球轴的倾斜同样影响到太阳能辐射量。当6～8月份夏天来到北半球时，地球的北半球朝太阳倾斜。夏季白天时间很长，加之有利的地球轴倾斜，造成了夏季与冬季太阳能辐射总量的巨大差别。 ③日地距离。日地距离是指地球环绕太阳公转时，由于公转轨道呈椭圆形，日地之间的距离则不断改变。由于大气对太阳辐射到达地面之前有很大的衰减作用，而这种衰减因又与太阳辐射穿过大气路程的长短有关系。太阳辐射在大气中经过的路程越长，能量损失得就越多；路程越短．能量损失得越少。所以，地球位于近日点时，获得太阳辐射大于远日点。(3)日照时间 太阳辐射强度与日照时间成正比。日照时间的长短，随纬度和季节而变化。 (4)海拔高度 海拔越高，大气透明度越好，所以从太阳投射来的直接辐射量也就越高。 (5)地形、地貌及障碍物的影响 在日常生活中经常会看到如下现象。当上午或下午太阳斜照时，高大的山峰、树林会遮住太阳，房屋、烟囱等建筑物也会挡住阳光。上述现象在冬天就更为突出，冬天时太阳在地球的南半球上空，在北半球的人看上去太阳离地平线的距离较夏天近得多。由于太阳斜射的影响，阳光更容易被地形、地貌及障碍物遮挡。

太阳对地球的影响知识点总结

考点名称：太阳辐射对地球的影响 ?太阳辐射： 太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量。 太阳辐射的能量来源： 太阳中心的核聚变反应（4个氢原子核聚变成氦原子核，并放出大量能量） ?太阳辐射的特点： 太阳辐射是短波辐射，能量主要集中在波长较短的可见光部分。 太阳辐射的意义： 维持地表温度，地球上大气运动、水循环和生命活动等运动的主要动力，人类产和生活的主要能源。 （1）来自太阳辐射的能源：煤、石油、天然气、水能等和风能、太阳能等常规能源。 水能：是势位较高的水释放其势能转化成的动能。水分子向高处蒸发上升，来源于太阳给予的能量。 风能：是地表大气受热不均产生的运动，其能量直接来于太阳辐射。 煤、石油：是地质历史时期，地球生物体内固定的太阳能。 太阳能：核聚变反应。 （2）太阳常数：日地平均距离条件下，在地球大气上界，垂直于太阳光线的1平方厘米面

积上，1分钟内接受到太阳辐射能量。春分、秋分时测太阳常数最佳。 （3）我国年太阳能的地区分布及影响因素 ①太阳能最丰富地区：青藏高原。原因：海拔高，空气稀薄，空气中水气少，尘埃少，透明度好，太阳辐射强，日照时间长。 ②太阳能贫乏地区：四川盆地、云贵高原等。原因：阴雨天多，云雾大，较多地削弱了太阳辐射。 太阳辐射对地球的影响： ①太阳直接为地球提供了光、热资源，地球上生物的的生长发育离不开太阳。 ②太阳辐射能维持着地表温度，是促进地球J-水、大气运动和生物活动的主要动力。 ③作为工业主要能源的煤、石油等矿物燃料，是地质历史时期生物固定、积累下来的太阳能。 ④太阳辐射能是我们日常生活和生产所用的能源，是太阳灶、太阳能热水器、太阳能电站的能量来源。 ? ?太阳年辐射总量的影响因素及空间分布： 1.影响太阳辐射分布的因素:

地理12《太阳对地球的影响》教案

1.2 太阳对地球的影响 教案 教学目标：知识与技能 1.了解太阳能量来源及其对地球的影响。 2.太阳活动的主要类型及其对地球的影响。 过程与方法 1.通过讨论生活中的所见所闻，了解太阳辐射对地球在不同方面的重要影响。 2.分析图片形成直观认识，提高学习兴趣。 情感、态度与价值观 树立事物是相互联系、相互影响的辩证观点。 教学重点 1.太阳能量来源及其对地球的影响。 2.太阳活动（黑子和耀斑）对地球的影响。 教学难点 太阳活动（黑子和耀斑）对地球的影响。 教具准备 书本插图和课件 课时安排 2课时 教学过程 ［新课导入］ 我们上节课学习了“宇宙中的地球”，知道宇宙中有各种天体，那么什么叫天体系统？（天体之间相互吸引和相互绕转，形成天体系统），论述太阳系的概括。这节课呢，我们就一起来学习“第二节太阳对地球的影响”。（板书） 师：太阳在宇宙中是银河系中一颗普通的恒星，它与其他的恒星一样是一颗巨大的炽热的气体星球，主要成分是氢和氦，表面温度约为6000 K，它能自己发光、发热，把能量射向宇宙空间，也射向了我们生存的地球。我们把太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量，称为太阳辐射。太阳辐射的能量是巨大的，据计算，每分钟太阳辐射向地球输送的能量，大约相当于燃烧4亿吨烟煤产生的热量。“万物生长靠太阳”，靠的就是太阳能够为地球提供能量，这是太阳对地球最大，也是最重要的贡献。 下面请大家看教材P8的四幅图，根据你自己的亲身体会，以小组为单位，探讨太阳辐射对地球在不同方面的重要影响。 （合作探究） 师：刚才几个同学回答的比较全面，下面我们一起来总结一下。虽然太阳辐射能只有二十二亿分之一到达地球，但是对地球和人类的影响却是不可估量的。太阳辐射对地球的影响首先体现在太阳辐射是地理环境形成和变化的重要因素，即太阳能是维持地表温度，促进地球上的水、大气、生物活动和变化的主要动力。 （板书）1.太阳辐射是地理环境形成和变化的重要因素（投影照片） （简单介绍水循环、洋流、大气环流、生物活动等知识）例如，太阳辐射的纬度差异，导致了地面不同纬度获得热量的差异。对于整个地球表层来说，热量应该是平衡的，因而热量多余和热量不足的地方，要发生热输送。地球上的热量，主要依靠大气和水体运动来传递。大气和水体的运动形成大气环流和洋流，对地理环境的形成和变化具有极其重要的作用。

太阳辐射.

太阳辐射.

太阳辐射 一、太阳辐射光谱和太阳常数 太阳辐射光谱 太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。

太阳常数 太阳辐射通过星际空间到达地球表面。当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc (Solar constant)表示，单位为（W/m2）。太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计

云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响

第20卷　第3期2001年8月 高　原　气　象PLA TEAU M ETEOROLO GY Vol.20　No.3 August ,2001文章编号:100020534(2001)0320264207 收稿日期:1999206201;改回日期:1999208210 基金项目:我国短期气候预测系统的研究(“九五”重中之重项目)(96290820120624)资助 作者简介:胡丽琴(1972— ),女,硕士,主要从事气象卫星资料的应用等方面的科研工作 3现在中国气象局国家卫星气象中心工作,北京,邮编:100081 云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响 胡丽琴3,　刘长盛 (南京大学大气科学系,江苏南京　210093) 摘　要:云通过辐射过程对地气系统的能量平衡起着特别显著的调节作用,是影响天气、气候以及全球变化的重要因子。近年来,有云大气对太阳短波辐射的“异常吸收”又成为云—辐射研究中的一个争论热点。有云大气的短波吸收受到多种因素的影响,关于这方面的研究还不够充分。本文通过计算,从理论上探讨了若干因素的组合对大气吸收的综合影响。在计算中,同时考虑了不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高度以及不同下垫面的影响,并考虑了包含大气分子、气溶胶和云滴的吸收与散射,以及在近红外波段大气自身的热辐射等过程,阐明了云与气溶胶在不同波段对大气吸收太阳辐射的影响。 关键词:云辐射;气溶胶辐射;大气的短波吸收中图分类号:P422.3+1 文献标识码:A 1　引言 近年来,云或有云大气对太阳短波辐射的异常吸收,成为云—辐射相互作用中的一个研究热点。所谓异常吸收现象,实质上包含两个方面:一是就一层云而言,指的是实测的水云吸收率系统性地明显大于云模式的理论计算值的现象;二是就有云大气而言,指的是目前大气环流模式和气候模式得出的有云大气的平均吸收要明显小于实际观测值的现象。对于前者,目前倾向性的看法是:水云的异常吸收是存在的[1,2]。近二三年来,争论激烈的问题则是整层大气(包括晴空大气和有云大气)是否存在异常吸收。Ramanatha [3]、Cess [4,5]、Pilewskie 等[6]对不同观测资料的研究结果均显示,有云大气存在异常吸收。而Arking [7]通过统计方法得到与Cess 等[4]完全相反的结论。李占清[8]的研究结果 也表明,大气吸收异常更明显地出现在晴空而非云天大气中。Stephens [9]也对Cess 等[4]的分析方法和结论持怀疑态度。 迄今有关有云大气异常吸收的各种研究仍无最终定论。这一问题的解决将有赖于两方面工作的深入:一是通过规模较大的辐射观测试验获取更高质 量的实测资料;二是加强对云及有云大气吸收机制的基础性理论研究。由于云—辐射过程的复杂性,目前在这方面的研究仍不够充分。因此,从理论角度来讲,有云大气的短波辐射特性值得更加深入地探讨和研究。有云大气吸收量的多少受到多种因素的影响,许多研究工作从不同的角度探讨了这些因素的影响效应。例如,Zuev 等[10]用统计模式计算了云天大气的吸收情况,结果表明,整层大气的总吸收受到云型、云量以及入射太阳天顶角等因素的影响。李占清等[11]也得出相近的结论,即地面的云辐射强迫与大气顶的云辐射强迫的比值,不仅与云顶高度和云的光学厚度有关,而且与太阳入射天顶角有关。Dan Lubin 等[12]研究了不同太阳天顶角下云天及晴空大气的吸收随波长的分布特点。对于气溶胶对大气总吸收的影响,一般认为,无论是云层外部的气溶胶,还是云层内部的气溶胶,都会影响到总体的吸收[1,13]。 由此来看,根据实际情况,考虑若干因素的组合对大气吸收的综合影响是非常有意义的。基于此,本文采用辐射计算程序软件包———DISOR T 计算了有云大气的吸收。在计算中,同时考虑不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高

高一地理太阳对地球的影响教学设计

高一地理《太阳对地球的影响》教学设计 高一地理《太阳对地球的影响》教学设计 【教学目标】： 知识与技能目标 1. 从体验和感受中认识太阳辐射对地球的意义。 2. 结合太阳大气层结构，简述黑子、耀斑等太阳活动的主要特征。 3. 简述太阳活动对地球的主要影响，并能用实例加以分析说明。 过程与方法目标 1. 学会多种途径（如书本知识、生活经验）、运用多种手段（如报刊、网络）收集太阳活动资料，并学会整理和分析。 2. 通过图 1.8 和图 1.9 的相关分析，图 1.13 的判读知道对地理要素的叠加分析是获取要素之间相关关系的方法之一。 情感态度与价值观目标 1. 通过宇宙环境（太阳）对地球的影响，形成科学的宇宙观。 2. 树立事物是相互联系、相互影响的辩证观点。 【教材内容及分析】 课程标准对学习本章内容的要求：阐述太阳对地球的影响。本“ 标准” 以太阳为案例，说明宇宙环境对地球的影响。太阳对地球的影响是多方面的，主要是太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响两个方面，“ 影响” 从对地理环境和对人类活动两方面，包括有利和不利的影响。教材第一部分讲述了太阳辐射对地球的影响，包括什么是太阳辐射；以图片的形式从生活、生产中的事例分析太阳辐射为地球提供能量（生物生长发育，物质运动和生物运动主要动力，生产和生活能量主要来源等），并要求学生列出更多生活和生产上的例子来说明问题；太阳能量的来源；通过活动进一步分析太阳辐射能量在地球上的纬度分布差异和这种差异对地球上的生物量的影响。第二部分太阳活动对地球的影响中，介绍了太阳大气分层；什么是太阳活动；太阳活动重要标志和周期；太阳活动对地球的影响，通过具体的案例和活动进一步分析说明太阳活动对地球的影响。 本节教学重点是太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响，难点是图 1.8 和图 1.13 的判读。

《太阳对地球的影响》同步练习2

《太阳对地球的影响》同步练习 ［基础过关］ 读“太阳辐射中各种波长的光所占的比例图”，完成1?3题。 1.太阳辐射分为三部分，其中A、B、C分别代表 () A.红外区、紫外区、可见光区 B.紫外区、可见光区、红外区 C.红外区、可见光区、紫外区 D.可见光区、紫外区、红外区 2.下列关于太阳辐射及其对地球影响的说法，正确的是 () A.太阳活动时产生的电磁波叫太阳辐射 B.到达地球大气上界的太阳辐射量全年从低纬向高纬递减 C.目前人类生产和生活所使用的能源主要来自太阳辐射能 D.太阳辐射能是地球上地震、火山喷发的主要能量来源 3.地球不同纬度地区获得热量不同的最主要原因是

() C. 降水多少的不同 D .太阳辐射的纬 度差异 读“太阳及其大气结构示意图”，回答4?5题。 () A. 光球层、色球层、日冕层 B. 色球层、日冕层、光球层 C. 光球层、日冕层、色球层 D. 色球层、光球层、日冕层 5. 太阳黑子和耀斑 () A. 都发生在①层 B. 分别发生在①层和②层 C. 都发生在②层 D. 分别发生在②层和③层 美国国家科学院公告说在2012年的某一天，美国南部的一些城市, 在五彩斑斓的极光之后，电网会变得闪烁不定，灯光在瞬时明亮后将 会有停电一分半的灾难，而这场灾难 A. 距海远近的不同 B. 地表反射率的不同 ②、③的名称分别是

仅仅源于太阳打了一个强烈的 “喷嚏”。据此回答6?7题。 6.材料所述太阳打的强烈“喷嚏”可能是 () A.太阳耀斑爆发 B.太阳爆炸 C.太阳辐射减弱 D.太阳辐射增强 7.该“喷嚏”还可能产生的影响不包扌舌 () A.短波通信中断 B.信鸽丢失 C.指南针失灵 D.全球变暖 8.下表是1967?1997年太阳黑子的平均数量，读表回答下列各题。

高中太阳对地球的影响学案及答案教案

高中太阳对地球的影响学案及答案教案 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

高一地理 DL-10-01-007 《太阳对地球的影响》学案 编写：何珍审核人：刘利编写时间：2009-10-9 【学习目标】 认识太阳辐射对地球的影响；了解太阳大气分层，简述太阳活动的特征和主要规律；能通过“太阳辐射对地球的影响”以及“太阳活动对地球的影响”两方面阐述太阳对地球的影响。 【重点难点】太阳辐射对地球的影响；太阳活动对地球的影响； 【学法指导】（1）归纳法（2）讨论式学习法（3）师生互动学习法 【学习过程】 知识要点梳理： （一）为地球提供能量 1．太阳辐射 概念：太阳源源不断地以的形式向四周放射能量。 能量来源：太阳内部的反应。 2．对地球的主要影响： （1）直接为地球提供资源，地球上生物的生长发育离不开太阳。（2）维持着温度，是促进、和的主要动力。 （3）被古代生物固定后积累形成了。 （4）日常生活中和生产中所用的主要来源。 （二）太阳活动影响地球 1．太阳大气层的结构：从外到里分为、和。2 斑 3．太阳活动地球的影响： （1）引起电磁层扰动，使受到影响。 （2）扰乱地球磁场，产生“”现象。 （3）产生美丽的。 （4）地球上许多的发生与太阳活动有关，如地震、水旱灾害。 互动课堂 （一）合作探究 探究主题1：太阳辐射对地球的影响 探究材料：教材P9阅读“太阳能量的来源” 探究问题1：什么是太阳辐射辐射的能量来自哪里 互动交流

探究材料（1）教材图北半球大气上界太阳辐射的分布 （2）教材图热带雨林和亚寒带针叶林生物量的差异 探究问题2：（1）到达大气上界的太阳辐射的纬度分布有什么规律同一纬度的太阳辐射的时间变化有什么规律 探究主题2：太阳活动对地球的影响 探究材料：（1）教材图太阳大气层的结构(2)图太阳黑子 （3）图太阳耀斑（4）图太阳黑子数的变化及教材的相关阅读材料探究问题：（1）太阳外部结构包括哪几层各有何特点 （2）太阳活动有哪几种形式分别出现在哪几层活动周期是多少 【考题例析】 【例1】太阳活动对地球的影响，主要表现为（） A．太阳活动加强将导致荒漠化日益严重 B．带电粒子流可以引发地球上的磁暴 C．耀斑的强辐射会干扰地球大气的对流层，影响地面无线电短波通讯D．太阳黑子增多会导致地表平均气温下降 【解析】此题考查太阳活动对地球的影响，主要考查学生识记能力。太阳活动对地球影响表现在三个方面：干扰电离层，影响无线电短波通讯；引发地球磁暴；对气候有一定影响，但不一定引起地表平均气温上升。 【答案】B 【例2】太阳能量的主要来源于 A．太阳内部铀等重元素裂变释放的辐射能 B．飞离太阳大气层的带电粒子的能量 C．氢原子核转变为氦原子核释放的辐射能 D．碳原子核裂变释放的辐射能 【解析】太阳内部在高温、高压的环境下产生核聚变反应，即四个氢原子核聚变为一个氦原子核，在这个核聚变过程中，大阳要损耗一些质量而释放出大量的能，所以本题答案是C。 【答案】C

太阳辐射在大气中的减弱

太阳辐射在大气中的减弱 太阳辐射通过大气时，分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、氧和臭氧以 及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大气上界的 太阳辐射不能完全到达地面。 太阳辐射穿过大气层时，大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特 性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。 太阳辐射被大气吸收后变成热能，因而使太阳辐射减弱。 水汽虽然在可见光区和红外区都有不少吸收带，但吸收最强的是在红外区，从 0.93-2.85微米之间的几个吸收带。最强的太阳辐射能是短波部分，因此水汽从总 的太阳辐射能里所吸收的能量是不多的。据估计，太阳辐射因水汽的吸收可以减弱 4-15%。所以大气因直接吸收太阳辐射能而引起的增温并不显著。大气中的主要气体是氮和氧，只有氧能微弱地吸收太阳辐射。在波长小于0.2微米处为一宽的吸收带，吸收能力较强；在0.69和0.76微米附近，各有一个窄吸收带，吸收能力较弱。 臭氧在大气中含量虽少，但对太阳辐射的吸收很强。0.2-0.3微米为一强吸收带，使小于0.29微米的太阳辐射不能到达地面。在0.6微米附近又有一宽吸收带，吸收能力虽然不强，但因位于太阳辐射最强烈的辐射带里，吸收的太阳辐射还是相当多的。 二氧化碳对太阳辐射的吸收比较弱，仅对红外区4.3微米附近的辐射吸收较强，但这一区域的太阳辐射很微弱，被吸收后对整个太阳辐射影响不大。 此外，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，但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多(如有沙暴、烟幕或浮尘)时，吸收才比较显著。 大气对太阳辐射的吸收是具有选择性的，因而使穿过大气的太阳辐射光谱变得极不规则；由于大气主要吸收物质(臭氧和水汽)对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域，因而吸收对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说，大气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对于对流层大气来说。所以，太阳辐射不是大气主要的直接热源。 大气对太阳辐射的吸收 太阳辐射穿过大气层时，占大气体积99％以上的氮、氧的吸收作用微弱，而含量不多的水汽、二氧化碳、臭氧等的吸收作用较强。这种吸收作用具有选择性。 大气对太阳辐射的吸收带均位于太阳光谱两端能量较小的区。臭氧能强烈吸收波长较短的紫外辐射；水汽和二氧化碳主要吸收波长较长的红外辐射。由此可见，大气吸收作用对太阳辐射减弱不大。大气因吸收太阳辐射而增温也不显著。所以，太阳辐射并不是大气增温的直接热源。 大气对太阳辐射的反射 大气中云层和较大颗粒的埃尘能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间去。其中反射最明显的是云。不同的云量，不同的云状，云的不同厚度所发生的反射是不同的。高云平均反射25%，中云平均反射50%，低云平均反射65%，很厚的云层反射可达90%。笼统地讲，云量反射平均达50～55%。假设大气层顶的太阳辐射是100%。那么太阳辐射通过大气后发生散射、吸收和反射(反射云量反射表示)，向上散射占4%，大气吸收占21%,云量吸收占3%,云量反射占23%。 大气对太阳辐射的散射 太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。但散射并不像吸收那样把辐射能转变为热能，而只是改变辐射方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播开来。经过散射之后，有一部分太阳辐射就到不了地面。如果太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气分子，则辐射的波长愈短，被散射愈厉害。其散射能力与波长的对比关系是：对于一定大小的分子来说，散射能力和波长的四次方成反比，这种散射是有选择性的。例如波长为0.7微米时的散射能力为1，波长为0.3微米时的散射能力就为30。因此，太阳辐射通过大气时，由于空气分子散射的结果，波长较短的光被散射得较多。雨后天晴，天空呈青蓝色就是因为辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射的缘故。如果太阳辐射遇到直