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太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是表示太陽(yáng)輻射強(qiáng)弱的物理量,稱(chēng)為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。單位是W/m2,即點(diǎn)輻射源在給定方向上發(fā)射的在單位立體角內(nèi)的輻射通量。
影響因素
1. 太陽(yáng)高度角或緯度:太陽(yáng)高度角越大,穿越大氣的路徑就越短,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用越小,則到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射越強(qiáng);太陽(yáng)高度角越大,等量太陽(yáng)輻射散布的面積越小,太陽(yáng)輻射越強(qiáng)。例如,中午的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度比早晚的強(qiáng)。
2. 海拔高度:海拔越高空氣越稀薄,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用越小,則到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射越強(qiáng)。例如,青藏高原是我國(guó)太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的地區(qū)。
3. 天氣狀況:晴天云少,對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用小,到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)。例如四川盆地多云霧陰雨天氣,太陽(yáng)輻射消弱強(qiáng),太陽(yáng)輻射成為我國(guó)最低值區(qū)。
太陽(yáng)輻射是指太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。地球所接受到的太陽(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)向宇宙空間放射的總輻射能量的二十億分之一,但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉。
太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1,369w/㎡。地球赤道的周長(zhǎng)為40,000km,從而可計(jì)算出,地球獲得的能量可達(dá)173,000TW,也就是說(shuō)太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤,每秒照射到地球的能量則為499,400,00,000焦。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kw/m2,地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/㎡,相當(dāng)于有102,000TW 的能量。
太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣,一部分到達(dá)地面,稱(chēng)為直接太陽(yáng)輻射;另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)整層大氣時(shí),被散射的太陽(yáng)輻射一部分返回宇宙空間,另一部分到達(dá)地面,到達(dá)地面的這部分稱(chēng)為散射太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣后,其強(qiáng)度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量比大氣上界小得多(全球平均45%),在太陽(yáng)光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡(0.29μm以下的紫外線幾乎全部被吸收),僅剩3%左右,在可見(jiàn)光譜區(qū)減少到44%,而在紅外光譜區(qū)增至53%。
在地球上太陽(yáng)輻射分布是不均勻的,到達(dá)地表的全球年輻射總量的分布基本上成帶狀。全年全年太陽(yáng)輻射量獲得最多的是南北緯23°26′之間。一年內(nèi)太陽(yáng)有二次直射赤道,只有一次直射回歸線,分別是春分和秋分。兩條南北緯回歸線之間是熱帶,四季炎熱,太陽(yáng)輻射充足;南北緯23°26′的南回歸線(或者北回歸線)到南緯(或者北緯)66°34′的南極圈之間是溫帶,氣候冬天寒冷夏天炎熱,四季分明。太陽(yáng)輻射的分布規(guī)律是從西南向東北逐漸減弱,從東向西增強(qiáng)。南極圈或者北極圈以?xún)?nèi)是寒帶,一年四季太陽(yáng)輻射少,氣候寒冷。在南北半球的副熱帶高壓帶,特別是在大陸荒漠地區(qū),年輻射總量較大,最大值在非洲東北部。
太陽(yáng)輻照度是指太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣層的吸收、散射、反射等作用后到達(dá)固體地球表面上單位面積單位時(shí)間內(nèi)的輻射能量。其單位為:瓦特/平方米(W/㎡)。
太陽(yáng)輻照度是定量描述和研究太陽(yáng)光輻射的重要參量。
監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻照度,不僅作為地球輻射收支的輸入地球的輻射有意義,而且還可以換算出太陽(yáng)常數(shù)。地球上的能源除了核能、地?zé)?、火山爆發(fā)等之外都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)輻射。對(duì)地球這個(gè)由陸地、海洋和大氣組成的復(fù)雜體系來(lái)說(shuō),無(wú)論其內(nèi)部存在什么樣的大氣圈化學(xué)、海洋、大氣大循環(huán)和生物過(guò)程及其相互作用,太陽(yáng)輻射是最重要的外部能源,它的微小變化也將導(dǎo)致全球范圍能量循環(huán)、水、碳和氮循環(huán)過(guò)程的變動(dòng),引起地球環(huán)境和氣候、氣象的巨大變化。太陽(yáng)輻射是地球天氣過(guò)程和氣候演變的主要驅(qū)動(dòng)力,氣候變化和中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)等都需要地球輻射收支資料。
到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射能量稱(chēng)為天文太陽(yáng)輻射量。在地球位于日地平均距離處時(shí),地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所受到的太陽(yáng)輻射的全譜總能量,稱(chēng)為太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)常數(shù)的常用單位為瓦/米2。因觀測(cè)方法和技術(shù)不同,得到的太陽(yáng)常數(shù)值不同。太陽(yáng)常數(shù)值是1368瓦/米2 。太陽(yáng)輻射是一種短波輻射。
太陽(yáng)輻射測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)僅采取定期參加國(guó)際比對(duì)的溯源方法不能完全滿足質(zhì)量保證的要求。只有聯(lián)合國(guó)際比對(duì)和期間核查的控制方法,才能確保測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度持續(xù)控制在誤差允許范圍之內(nèi)。我國(guó)太陽(yáng)輻射測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與世界輻射測(cè)量基準(zhǔn)(WRR)比對(duì)結(jié)果的不確定度為0.17%,滿足世界氣象組織(WMO)要求,并達(dá)到世界先進(jìn)水平。為了保證在兩次國(guó)際周期比對(duì)間隔之間的準(zhǔn)確可靠,并保證其處于良好置信度的校準(zhǔn)狀態(tài),定期對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性和穩(wěn)定性進(jìn)行期間核查,以圖形記憶方式對(duì)太陽(yáng)輻射測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量過(guò)程進(jìn)行連續(xù)和長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)控制。通過(guò)期間核查,保證了太陽(yáng)輻射測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性不大于0.1%,年穩(wěn)定性小于0.25%,未超出控制界限且分布呈隨機(jī)狀態(tài),保證了測(cè)量過(guò)程處于穩(wěn)定受控狀態(tài),滿足建標(biāo)要求。
太陽(yáng)給我們帶來(lái)了光亮和溫暖,它是黑夜的永遠(yuǎn)征服者,也是地面上一切可用能量的來(lái)源(只有原子能是一種例外)。太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)從里向外主要分為:中心部分的熱核反應(yīng)區(qū),中心之外是輻射層,輻射層外為對(duì)流層,對(duì)流層之外是太陽(yáng)大氣層。太陽(yáng)中心區(qū)占整個(gè)太陽(yáng)半徑的1/4,約為整個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的一半以上,這表明其物質(zhì)密度非常高。太陽(yáng)在自身強(qiáng)大重力吸引下,中心區(qū)處于高密度、高溫和高壓狀態(tài),是太陽(yáng)巨大能量的來(lái)源。地球上除原子能和火山、地震以外,太陽(yáng)能是一切能量的總源泉。
眾所周知太陽(yáng)是地球的能量源泉,那太陽(yáng)到底能夠輻射出多大的能量呢?我們可以來(lái)估算一下,很明顯太陽(yáng)輻射的能量將呈球形均勻向外擴(kuò)散,根據(jù)能量守恒定律,太陽(yáng)系中某個(gè)位置接收到的太陽(yáng)輻射的功率與它和太陽(yáng)距離的平方成反比。地球和太陽(yáng)的距離大約是1.5億千米,那在這個(gè)位置上地球單位面積接收到的太陽(yáng)輻射的功率就是所謂的太陽(yáng)常數(shù)。目前世界氣象組織公布的太陽(yáng)常數(shù)值為1368瓦每平方米,所以用一個(gè)半徑為1.5億千米的大圓球的表面積去乘以太陽(yáng)常數(shù)就能夠算出太陽(yáng)的總功率了,最終的結(jié)果是3.868乘以10的26次方瓦。
世界氣象組織 (WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368瓦/米2。地球大氣上界的太陽(yáng)輻射光譜的99%以上在波長(zhǎng) 0.15~4.0微米之間。大約50%的太陽(yáng)輻射能量在可見(jiàn)光譜區(qū)(波長(zhǎng)0.4~0.76微米),7%在紫外光譜區(qū)(波長(zhǎng)<0.4微米),43%在紅外光譜區(qū)(波長(zhǎng)>0.76微米),最大能量在波長(zhǎng) 0.475微米處。由于太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)較地面和大氣輻射波長(zhǎng)(約3~120微米)小得多,所以通常又稱(chēng)太陽(yáng)輻射為短波輻射,稱(chēng)地面和大氣輻射為長(zhǎng)波輻射。
手機(jī)輻射是指手機(jī)通過(guò)電磁波進(jìn)行信息傳遞時(shí)產(chǎn)生的電波。手機(jī)輻射靠SAR值來(lái)衡量。在30MHz ~ 30000MHz范圍內(nèi)的電磁波,頻率越高,也就是波長(zhǎng)越短,則穿透人體能力就越強(qiáng),因此從對(duì)人體影響的角度出發(fā),頻率越高則允許的功率密度就越大,即從30MHz的0.4W/ m到30000MHz的2W/m。
核污染如此嚴(yán)重,仔細(xì)了解各個(gè)方面非常重要