太阳辐射

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太阳辐射或太阳辐射是太阳发出的辐射,这是由于各种物理效应造成的。由太阳热表面的热辐射产生的那部分太阳电磁波谱在可见光(日光)区域具有最大强度。根据波长的不同,太阳辐射或多或少被大气强烈吸收。到达地球表面的强度在很大程度上也取决于天气和太阳的位置。 除了电磁辐射外,太阳还发出质量粒子辐射,这通常不计入太阳辐射。它由太阳风的带电粒子和在核聚变和随后的太阳内部反应过程中产生的中微子组成。 太阳电磁辐射的...

太阳辐射

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太阳辐射或太阳辐射是太阳发出的辐射,这是由于各种物理效应造成的。 由太阳热表面的热辐射产生的那部分太阳电磁波谱在可见光(日光)区域具有xxx强度。 根据波长的不同,太阳辐射或多或少被大气强烈吸收。 到达地球表面的强度在很大程度上也取决于天气和太阳的位置

除了电磁辐射外,太阳还发出质量粒子辐射,这通常不计入太阳辐射。 它由太阳风的带电粒子和在核聚变和随后的太阳内部反应过程中产生的中微子组成。

太阳光谱

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太阳电磁辐射的光谱在大约 500 nm 波长(蓝绿光)处有xxx值,但范围从小于 0.1 nm 的硬 X 射线到长无线电波。 从大约 140 nm(UVC)到大约 10 cm(微波),连续光谱近似于温度接近 6000 K 的黑体,这对应于光球层的温度。 该光谱根据我们的视觉感知范围分为紫外光(UV:100-380 nm)、可见光(VIS:380-780 nm)和红外光(IR:780 nm - 1 mm)。

在从近红外辐射 (NIR) 到紫外线的范围内,光谱包含大量吸收线,即所谓的夫琅禾费线。 它们来自太阳光球层中的辐射吸收。

太阳耀斑的频率取决于太阳活动,在短期内使 X 射线辐射增加几个数量级,但对总辐射的贡献很小。 它们通常伴随着长波无线电辐射(射电暴),根据强度曲线分为 I ​​型到 V 型。

无线电发射

平静的阳光不仅照在亮区,还照在整个收音机窗口。 在那里它的光谱不再是黑体的光谱,但有效温度从 1 厘米波长处的约 6000 K 增加到 10 米处的 1,000,000 K。 太阳的表观直径也随着波长的增加而增加,辐射越来越多地由外层大气主导。 安静的太阳是由自由电子产生的热轫致辐射。 受干扰的太阳最重要的辐射成分是:

  • 缓慢的辐照度变化与太阳黑子数以及太阳射电通量指数成正比。
  • 100 MHz 以上的噪音风暴,持续数天。
  • 辐射爆发通常与耀斑和 CME 相关,持续数秒至数天。 它们分为米波和分米波中的 I 至 V 类以及厘米波中的微波爆发、同步辐射、围绕磁场线螺旋的超热电子。

地球上的阳光

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太阳能常数

太阳内部核聚变过程中产生的中微子带走了 2% 的聚变能量。 太阳的总电磁辐射输出主要来自光球层的热辐射,其变化小于 0.1%。

由于地球轨道的偏心率,落在地球上的功率在一年中波动了近 7%。 单位面积的平均功率称为太阳常数。 它被认为在地球大气层之外,相当于

E 0 = 1367 W / m 2

大气衰减

太阳辐射在地面的强度低于大气层外,其吸收和散射强烈依赖于波长:人眼可感知的部分,几乎占太阳辐射的一半,达到当天气晴朗且太阳高高挂在天空时,地球表面的大部分时间。 不可见辐射主要是近红外辐射 (NIR),约占辐射功率的 46%,约四分之一主要被水分子吸收到大气中。 在占辐射量不到 10% 的紫外线辐射中,UVA 大部分穿透,主要被瑞利散射削弱,这也是天空呈蓝色而在半影区变成棕色的原因。 UVB被臭氧层强烈吸收,UVC被大气中的氧气强烈吸收。

根据太阳的位置和海拔高度精确计算辐射通量是很困难的。 作为近似值,仅考虑气团单位(气团)中要穿透的大气层厚度和日照时间。 云减少直接辐射,雾霾增加差异足部辐射。 一个地方的漫射和直接辐射共同导致了全局辐射。

辐照度

如果太阳辐射以一定角度落下,它会散布在更大的地球表面,辐照度会下降。 此效果与仰角的正弦值一致。 热带地区季节的影响几乎不明显。 由于中午太阳的位置总是陡峭的,白天的气候很普遍。 在热带之外,两极地区的夏季和冬季之间的差异越来越大,这既是辐射角度的结果,也是两极地区日长差异不断增加的结果。

在中欧,夏季正午的太阳高度为 60° 至 65°,在理想的无云天气条件下,直接辐射强度约为 700-900 W/m²。 冬天只有 13° 到 18°,空气寒冷干燥,中午xxx可以达到 800 W/m² 以上的值。 日照持续时间计算为直接辐射值超过 150 W/m² 并且投射的阴影开始显示对比度的照射时间。

太阳辐射

地球表面的变暖取决于日光的长度。 6 月底,中欧持续时间约为 16 小时,12 月为 8 小时。 这几个月之间总辐射太阳能的比例约为 5:1 至 10:1,但会受到蓄热的影响,尤其是海洋(海洋气候)。 作为回报,地球表面日夜散发热量(辐射)。 12 月较长的夜晚比 6 月下旬的较短夜晚更长,这也影响了地球表面的整体变暖或变冷。

在小气候中,辐照度取决于入射角和暴露在阳光下的程度。

辐射平衡

地球表面的温度在全球范围内由辐射平衡、辐射收支决定。 这捕获了吸收和反射以及再发射和散射的相互作用。

测量

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太阳辐射是使用日射强度计(与地面平行放置)、日射强度计(跟踪太阳)或阳光签名来测量的。 后者在现代测量技术中现已过时,主要用于确定日照时间。 另一方面,太阳常数是在大气层外使用辐射计测量的。

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词条目录
  1. 太阳辐射
  2. 太阳光谱
  3. 无线电发射
  4. 地球上的阳光
  5. 太阳能常数
  6. 大气衰减
  7. 辐照度
  8. 辐射平衡
  9. 测量

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