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第三节 大气的热状况 一、太阳辐射是地球上的能量源泉 太阳是一个巨大炽热的气体星球，它源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，这称为太阳辐射。 太阳辐射中仅有极微小的部分（约二十亿分之一）到达地球，是地球上最主要的能量源泉。一年中地球可以从太阳获得5.44×1024J的辐射能量。太阳每分钟向地球输送的能量，大约相当于燃烧4亿吨烟煤产生的热量。 太阳辐射的主要波长范围是0.15微米～4微米。 其中，人眼能看见的光线，波长在0.4微米～0.76微米之间，叫做可见光线。 波长小于0.4微米的紫外线和大于0.76微米的红外线，人们肉眼都无法看见。 由实验得知，物体的温度愈高，它的辐射中最强部分的波长愈短；物体温度愈低，辐射中最强部分的波长愈长。太阳表面温度高达6000K，它的辐射能主要集中在波长较短的可见光部分，可见光区差不多占太阳辐射总能量的一半。为此，人们把太阳辐射称为短波辐射。 一般用太阳辐射强度来表示地表获得太阳辐射能量的多少。 太阳辐射强度就是一平方厘米的表面上，在一分钟内获得的太阳辐射能量。 影响太阳辐射强度最主要的因素是太阳高度角。 太阳高度角愈大，等量的太阳辐射散布的面积愈小，光热集中，地表单位面积上获得的太阳辐射能量愈多，太阳辐射强度就愈大。反之，太阳高度角愈小，太阳辐射强度就愈小。 二、太阳辐射在大气中的减弱 由于大气对太阳辐射的吸收、散射和反射，使太阳辐射穿过大气后发生了变化： 1）总辐射能明显减弱 2）太阳光谱变得极不规则 3）波长短的辐射能减弱得为显著 1、大气对太阳辐射的吸收 大气中某些成分选择性地吸收了太阳辐射。这些成分主要是：水汽、氧、臭氧、 CO2和固体杂质。 平流层大气中的臭氧，强烈地吸收太阳辐射中波长较短的紫外线； 对流层大气中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。 大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。 因此，大气直接吸收太阳辐射能量是很少的。 2、大气对太阳辐射的散射 太阳辐射遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时就 要发生散射。 分子散射：质点的直径小于辐射波长 选择性 波长越短散射越强烈 米散射：质点的直径大于辐射波长 无选择性 太阳辐射能量减少、主要减少了太阳可见光区的辐射 我们看到的天空是蔚蓝色的，而且天气越晴好，天空越蓝。 　 那末高空天空的颜色是否也是蓝色的？不一定。愈到高空，天空的颜色愈灰暗，甚至变成黑灰色。 　 原来，愈到高空，空气愈稀薄，空气分子数减少得很厉害，分子散射出的光辉就逐渐变弱，天空的亮度因此就愈来愈暗，由青色（离地约8公里以上）递变为暗青色（离地约11公里），再递变为暗紫色（离地约为13公里），只有那最易被散射的紫色光波才被高层稀疏的空气分子散射出来。到二十公里以上的高空，分子更稀少了，散射作用几乎完全看不出来，没有散射光，天空当然变成黑灰色的了。 3 、大气对太阳辐射的反射 大气对太阳辐射有反射作用，尤其是云能强烈地反射太阳辐射。 不同的云状、云厚对太阳辐射反射不同 一般而言，高云反射率25%，中云反射率50%，低云反射率65%，稀薄的云10-20%，平均反射率50-55%。 在吸收、散射、反射作用中，以反射作用最重要，散射作用次之，吸收作用最小。 总之，进入大气的太阳辐射34%被反射和散射回宇宙空间，19%被大气吸收，47%穿过大气到达地面。由此也可见，太阳辐射并非大气的直接热源。 由于大气对太阳辐射的反射、散射和吸收，削弱了到达地面的太阳辐射。 太阳高度角愈大，太阳辐射经过大气的路程愈短，被大气削弱的愈少，到达地面的太阳辐射就愈多；反之愈少。 被大气削弱以后到达地面的太阳辐射，也不是全部被地面吸收，其中又有一小部分被地面反射回到宇宙空间。反射多少与地面性质有关。 地表对太阳辐射的反射率，决定于地表面的性质和状态。 陆地表面对太阳辐射的反射率约为10％—30％。其中深色土比浅色土反射能力小，粗糙土比平滑土反射能力小，潮湿土比干燥土反射能力小。雪面的反射率很大，约为60％，洁白的雪面甚至可达90％。 水面的反射率随水的平静程度和太阳高度角的大小而变。 当太阳高度角超过60°时，平静水面的反射率为2％，高度角30°时为6％，10°时为35％，5°时为58％，2°时为79.8％，1°时为89.2％。对于