大氣輻射與遙感-第二章

1、授課人：授課人： 葛覲銘葛覲銘20152015春季春季第二章第二章 大氣輻射基礎(chǔ)知識(shí)大氣輻射基礎(chǔ)知識(shí) 2.1 電磁輻射電磁輻射的的性質(zhì)性質(zhì) 2.1.1 電磁波電磁波 2.1.2 立體角立體角 2.1.3 基本輻射量基本輻射量 2.1.4 散射和吸收的概念散射和吸收的概念 2.2 黑體輻射定律黑體輻射定律 2.2.1普朗克定律普朗克定律 2.2.2斯蒂芬斯蒂芬-玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律 2.2.3維恩位移律維恩位移律 2.2.4基爾霍夫定律基爾霍夫定律 2.3 大氣頂?shù)奶?yáng)輻射大氣頂?shù)奶?yáng)輻射 2.3.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)結(jié)構(gòu) 2.3.2地球繞日軌道與日分布地球繞日軌道與日分布 2.3.3太陽(yáng)光譜與太

2、陽(yáng)常數(shù)的測(cè)定太陽(yáng)光譜與太陽(yáng)常數(shù)的測(cè)定 2.1 電磁電磁輻射的輻射的性質(zhì)性質(zhì)電場(chǎng)電場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)變化水波：動(dòng)能水波：動(dòng)能 勢(shì)能勢(shì)能電磁波：運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)電磁波：運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng) 磁場(chǎng)磁場(chǎng)橫波2.1.1 電磁波電磁波電磁波的性質(zhì)電磁波的性質(zhì)電磁波頻譜電磁波頻譜射線X射線紫外線可見光紅外線微波電視信號(hào)及無(wú)線電波大多數(shù)情況，電磁波段的劃分是人為的，彼此之間并沒有顯著的物理差異！大多數(shù)情況，電磁波段的劃分是人為的，彼此之間并沒有顯著的物理差異！射線和射線和X射線射線紫外線（紫外線（UV）UV-A占所有太陽(yáng)紫外輻射的99%，大氣對(duì)其透明，對(duì)生物體無(wú)害UV-B99%的UV-B會(huì)被平流層O3吸收，對(duì)組織和細(xì)胞DNA有害UV

3、-C幾乎所有的UV-C會(huì)被中層大氣和平流層上層大氣吸收，會(huì)把氧氣離解成為氧原子?？梢姽饪梢姽饧t外波段紅外波段近紅外主要源于太陽(yáng)輻射，約占太陽(yáng)輻射的50%，有很多大氣吸收帶。熱紅外絕大部分的大氣輻射能量交換和大氣吸收帶都在這個(gè)頻段。遠(yuǎn)紅外能量交換不再那么重要，但可以用于卷云的遙感探測(cè)。微波和無(wú)線電波微波和無(wú)線電波太陽(yáng)輻射與地球輻射太陽(yáng)輻射與地球輻射4m電磁波的頻率分解電磁波的頻率分解任意兩個(gè)單獨(dú)電磁波的傳輸都是完全獨(dú)立的，他們或許會(huì)相交，甚至一起傳輸，但是一列波并不會(huì)影響到另一列波。這個(gè)原則被很好的應(yīng)用到以正弦函數(shù)為基函數(shù)的傅立葉分解。因此，我們不僅僅可以把任意電磁波看作成有一系列不同角頻率的正

4、弦函數(shù)組成的混合波，我們甚至可以追蹤每種頻率分量的傳播。這一點(diǎn)對(duì)大氣輻射傳輸意義重大：在計(jì)算、模擬電磁波和云、水汽、氧氣、二氧化碳等相互作用的時(shí)候，我們一次僅考慮一個(gè)單一頻率（波段），然后再把所有相關(guān)頻率的結(jié)果求和。單色光與寬波段輻射單色光與寬波段輻射 單色光單色光（monochromatic radiation），單一頻率（或波長(zhǎng)）的光。不能產(chǎn)生色散。 寬波段輻射寬波段輻射（復(fù)合光，broadband radiation），由很寬的一個(gè)頻率范圍組成的混合光。 準(zhǔn)單色光準(zhǔn)單色光（quasi-monochromatic），嚴(yán)格的單色光是不存在的，當(dāng)光波的頻譜寬度與中心頻率0之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，稱之為

5、準(zhǔn)單色光，它很接近于單色光。電磁波的極化電磁波的極化電磁波包含兩種矢量（電矢量和磁矢量）的振動(dòng)，引起感光作用和生理作用的是其中的電矢量，故在討論光的偏振中也只考慮電矢量。非極化自然光線性極化圓極化水平線偏振光水平線偏振光右旋圓偏振光右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光右旋橢圓偏振光通常來說，大氣中的自然光都是完全非極化的，但是當(dāng)光波遇到粒子或者地表、水面時(shí)，有可能被部分或者完全極化。例如：平靜的水面可以將反射的光波水平線性極化。電磁波的波粒二象性電磁波的波粒二象性光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：金屬中的自由電子在光的照射下，吸收光能而逸出金屬表面。電磁波的能量電磁波的能量 我們研究大氣輻射的中心問題是研究電磁能量的

6、傳輸！ 能量的表述有以下幾種：輻照度輻出度輻射通量密度輻亮度能量 J功率 W （J s-1）通量密度 W m-2強(qiáng)度/亮度 W m-2 sr -1單色單色(monochromatic)與寬波段與寬波段(broadband)2.1.2 立體角立體角2.1.3 基本輻射量基本輻射量 - 12.1.3 基本輻射量基本輻射量 - 2符號(hào)符號(hào)輻射量輻射量量綱量綱單位單位E能量ML2T-2焦耳 (J)f通量ML2T-3焦耳秒-1瓦特 (Js-1, W)F通量密度輻照度輻出度MT-3焦耳秒-1米-2 (Wm-2)I輻亮度強(qiáng)度亮度MT-3焦耳秒-1米-2球面度-1 (Wm-2sr-1) 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：Flux

7、& Intensity 輻射通量（radiation flux）：指單位時(shí)間通過某一平面的輻射能（各種波長(zhǎng)的電磁波傳輸?shù)哪芰浚?，也稱為輻射功率。由某一發(fā)射面發(fā)出的總通量通常稱為發(fā)光度（luminosity）。 輻射通量密度（radiation flux intensity）：?jiǎn)挝幻娣e的輻射通量稱為輻射通量密度，也稱為輻照度（irradiance）。當(dāng)輻射通量密度是由一個(gè)發(fā)射面射出時(shí)，則此量稱為輻出度（emittance）；當(dāng)按波長(zhǎng)表達(dá)時(shí)，它稱為單色輻出度。（monochromatic emittance）。 輻亮度 (radiance)：在輻射傳輸方向上的單位立體角內(nèi)，通過垂直于該方向

8、的單位面積、單位波長(zhǎng)間隔的輻射功率。亦稱為輻射率。2.1.4 散射和吸收散射和吸收 散射散射 (scattering) 是指光通過不均勻介質(zhì)時(shí)一部分光偏離原方向傳播的現(xiàn)象。 散射是這樣一種物理過程，位于電磁波路徑上的粒子通過這種過程從入射波中連續(xù)的提取能量，并將次能量向各方向重新輻射出去。因此，該粒子可以當(dāng)作散射能量的點(diǎn)源點(diǎn)源。散射現(xiàn)象分類散射現(xiàn)象分類-1-1散射現(xiàn)象分類散射現(xiàn)象分類-2-2散射光波矢量和波長(zhǎng)同時(shí)變化：散射光波矢量和波長(zhǎng)同時(shí)變化：瑞利散射瑞利散射斯托克斯過程斯托克斯過程抗斯托克斯過程抗斯托克斯過程布里淵散射布里淵散射拉曼散射拉曼散射1928年拉曼在液體和氣體中觀察到散射光頻率發(fā)

9、生改變的現(xiàn)象，成為拉曼散射拉曼散射。拉曼散射遵守如下規(guī)律：散射光中在原始入射譜線（頻率為0）兩側(cè)對(duì)稱地伴有頻率為0i(i=1,2,3,)的一組譜線，長(zhǎng)波一側(cè)的譜線稱紅伴線或斯托克斯線斯托克斯線，短波一側(cè)的譜線稱紫伴線或反斯反斯托克斯線托克斯線，統(tǒng)稱拉曼譜線拉曼譜線；頻率差i與入射光頻率0無(wú)關(guān)，僅由散射物質(zhì)的性質(zhì)決定。每種物質(zhì)都有自己特有的拉曼譜線，常與物質(zhì)的紅外吸收譜相吻合。晶格振動(dòng)分頻率較高的光學(xué)支和頻率較低的聲學(xué)支，前者參與的散射是拉曼散射拉曼散射，后者參與的散射是布里淵散射布里淵散射。廣義的拉曼散射。按習(xí)慣頻移波數(shù)在501,000/厘米間為拉曼散射，在0.12/厘米間是布里淵散射。這種技

10、術(shù)可應(yīng)用于大氣水汽遙感！這種技術(shù)可應(yīng)用于大氣水汽遙感！散射現(xiàn)象分類散射現(xiàn)象分類-3-3 獨(dú)立散射獨(dú)立散射：當(dāng)大氣分子和微粒的間距分開的足夠?qū)?，以致每個(gè)粒子散射光的情況嚴(yán)格等同于其他粒子不存在使得情況時(shí)的散射，稱之為獨(dú)立散射。 單散射單散射：移除了入射光，在P點(diǎn)的粒子通過向各個(gè)方向的只散射了一次的單散射，也即僅對(duì)原始的入射光進(jìn)行散射。 二次散射二次散射：一部分單散射的光到達(dá)在Q點(diǎn)的粒子上，在此再次發(fā)生向各個(gè)方向的散射成為二次散射。 多次散射多次散射：多于一次的散射都稱為多次散射。多次散射對(duì)輻射能在大氣中的傳輸是一個(gè)重要過程，尤其是在涉及到云和氣溶膠時(shí)。消消 光光u 光吸收光吸收(absorpti

11、on)：當(dāng)光通過材料時(shí)，光與材料中的原子（離子）、電子相互作用時(shí)即可發(fā)生光的吸收。u 消光消光(extinction)：散射和吸收兩種作用從介質(zhì)中傳播的光束內(nèi)移除能量，光束被衰減，稱之為消光。截面的概念截面的概念 消光截面消光截面(cross section)：與粒子的幾何面積類似，是一個(gè)假象區(qū)域（量綱L2），用來表示粒子從初始光束中所移除的能量大小。即單個(gè)粒子的消光能力。 消光界面的大小，取決于光的波長(zhǎng)、粒子的介電常數(shù)，形狀和大小等。 消光截面消光截面=散射截面散射截面+吸收截面吸收截面IIs 質(zhì)量消光截面質(zhì)量消光截面(mass extinction cross section)：當(dāng)截面相對(duì)

12、單位質(zhì)量而言時(shí)，它的單位是每單位質(zhì)量的面積(cm2g-1)。 質(zhì)量消光截面質(zhì)量消光截面=質(zhì)量散射截面質(zhì)量散射截面+質(zhì)量吸收截面質(zhì)量吸收截面消光系數(shù)消光系數(shù)吸收率、反射率和透射率吸收率、反射率和透射率 當(dāng)熱輻射投射到物體表面上時(shí)，一般會(huì)發(fā)生三種現(xiàn)象，即吸收、反射和透射。：透射率：反射率：吸收率;R;11ARAQQQQQQQQQQrr 大多數(shù)的固體和液體： 不含顆粒的氣體： 黑體： 鏡體或白體： 透明體：鏡反射與漫反射鏡反射與漫反射課后作業(yè)課后作業(yè)吸收吸收(absorption)透過透過(transmission)反射反射(reflection)發(fā)射發(fā)射(emission) 2.2 黑體輻射定律黑

13、體輻射定律黑體的定義黑體的定義 黑體：是指能吸收投入到其面上的所有熱輻射能的物體，是一種科學(xué)假想的物體，現(xiàn)實(shí)生活中是不存在的。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。黑體示意圖黑體輻射定律黑體輻射定律 黑體輻射定律對(duì)了解吸收和發(fā)射過程而言是基礎(chǔ)知識(shí)。 支配黑體輻射的四個(gè)基本定律： 普朗克（Planck）定律 斯蒂芬-玻爾茲曼（Stefan-Boltamann）定律 維恩（Wien）位移定律 基爾霍夫（Kirchhoff）定律2.2.1普朗克定律普朗克定律Wm-2m-1sr-1頻率域頻率域波長(zhǎng)域波長(zhǎng)域2.2.2斯蒂芬斯蒂芬-玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律 將物體視為絕對(duì)黑體而計(jì)算出的溫度成為有效溫度，有效溫

14、度低于實(shí)際溫度。 斯蒂芬玻耳茲曼定律是分析寬帶紅外輻射傳輸?shù)幕A(chǔ)。2.2.3維恩位移律維恩位移律瑞利瑞利-金斯近似金斯近似(Rayleigh-Jeans Approximation)發(fā)射率發(fā)射率1.1. 單色發(fā)射率單色發(fā)射率 ：主要在遙感應(yīng)用方面（主要關(guān)心輻亮度）2.2. 寬波段發(fā)射率寬波段發(fā)射率 ：主要在能量傳輸計(jì)算方面（主要關(guān)心輻照度、通量）灰灰 體體2.2.4基爾霍夫定律基爾霍夫定律介質(zhì)可以吸收特定波長(zhǎng)的輻射，同時(shí)也能發(fā)射同樣波長(zhǎng)的輻射，發(fā)射速率是溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)。這是熱力平衡條件下介質(zhì)的基本性質(zhì)。我們考慮一個(gè)具有黑色器壁的完全絕熱的封閉體。假定該系統(tǒng)達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài)，具有均一的溫度和各

15、向同性輻射。因?yàn)槠鞅谑呛谏?，所以它吸收了系統(tǒng)向他發(fā)射的輻射；又因?yàn)檫@時(shí)達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài)，所以器壁也要發(fā)射出與它吸收的輻射相等量的輻射。由于黑體吸收盡可能多的輻射，所以它必須發(fā)射同樣多的輻射。如果它發(fā)射的較多，則不可能達(dá)到平衡，這將違背熱力學(xué)第二定律。在統(tǒng)計(jì)力學(xué)中，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是相應(yīng)的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值。當(dāng)系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡熱力學(xué)平衡時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)分子仍在處于不停的運(yùn)動(dòng)中，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)也在不斷地發(fā)生變化，只是分子微觀運(yùn)動(dòng)的某些統(tǒng)計(jì)平均值不隨時(shí)間而改變。基爾霍夫定律不成立的情況：基爾霍夫定律不成立的情況：1.非常高的大氣層處，因?yàn)槟抢锏姆肿优鲎卜浅Ｉ佟?.激光、熒光、氣體放電管、LED等，

16、分子的平均電子能量被人為的抬升到一個(gè)能級(jí)，比分子熱動(dòng)力運(yùn)動(dòng)的溫度高很多。因此，這些系統(tǒng)的發(fā)射率比黑體的發(fā)射率高很多，因此不遵從普朗克定律或者基爾霍夫定律。3.大氣中的非局地?zé)崃ζ胶廨椛洮F(xiàn)象有：閃電放電、極光。亮亮 溫溫)I (BT1BThe vertical weighting function describes the relative contribution that microwave radiation emitted by a layer in the atmosphere makes to the total intensity measured above the atmos

17、phere by the satellite.有了上述四個(gè)規(guī)律，黑體輻射的規(guī)律就全部確定了。對(duì)于非黑體，只要知道了它的溫度與吸收率，通過基爾霍夫定律，其輻射光譜也就確定了。 2.3 大氣頂?shù)奶?yáng)輻射大氣頂?shù)奶?yáng)輻射 太陽(yáng)從一個(gè)由星際物質(zhì)組成的平薄而熾熱的旋轉(zhuǎn)圓盤的中心壓縮聚集而成。 太陽(yáng)是一顆典型的二類（G2）恒星星體。 地球所接收的，并驅(qū)動(dòng)地球大氣和海洋運(yùn)動(dòng)的所有能量都來自太陽(yáng)。 太陽(yáng)是一顆氣體球，主要成分是氫（90%）和氦（10%），再加上少量的較重元素。溫度與密度都是由中心向表面遞減。 一般認(rèn)為，太陽(yáng)能源是由核心位置的四個(gè)氫原子穩(wěn)定轉(zhuǎn)換為一個(gè)氦原子的聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的。 2.3.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)

18、太陽(yáng)結(jié)構(gòu)1. 核心2. 輻射層3. 對(duì)流層4. 光球?qū)?. 色球?qū)?. 日冕7. 太陽(yáng)黑子8. 米粒組織9. 日珥內(nèi)部結(jié)構(gòu)大氣結(jié)構(gòu)在對(duì)流層之下，一般認(rèn)為能量在太陽(yáng)內(nèi)部是通過電磁輻射傳輸，即光子流輸送；然而在太陽(yáng)表面附近，因較重元素吸收而造成的對(duì)輻射能的重大阻擋，使得能量一部分由對(duì)流輸送，一部分由電磁輻射輸送。在太陽(yáng)表面以上，能量再次以電磁輻射的方式進(jìn)行。太太陽(yáng)陽(yáng)大大氣氣的的溫溫度度結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和吸吸收收譜譜線線形形成成區(qū)區(qū)光球?qū)庸馇驅(qū)?厚度約500km較薄的一層，稱為太陽(yáng)表面太陽(yáng)表面。 溫度由低層的8000K變化到高層的4000K，平均溫度和有效溫度均為5800K左右。 到達(dá)地球的大多數(shù)電磁能量

19、來自該層。 均勻分布在日面上的、直徑約1500km的相對(duì)光亮的米粒組織米粒組織。 由光球?qū)影l(fā)射的輻射基本上是連續(xù)連續(xù)的。色球?qū)由驅(qū)?太陽(yáng)大氣，特點(diǎn)是具有稀薄而透明的太陽(yáng)氣體。 色球?qū)雍穸燃s2000km，溫度由4000K增加到40006000K。 溫度極小值4000K的較冷氣體在太陽(yáng)所含各種原子的特征波長(zhǎng)處，吸收光球?qū)影l(fā)射的連續(xù)輻射，產(chǎn)生了太陽(yáng)吸收光譜（即色球?qū)拥陌l(fā)射光譜）。 日全食觀測(cè)到發(fā)射譜線大部分來自氫、氦和鈣，食既和生光時(shí)刻，有一光亮的線發(fā)射光譜稱為閃光譜。其中最強(qiáng)的吸收線為636.5nm，使日食期間色球?qū)幼兊每梢?，具淡紅色外觀。日日 冕冕 太陽(yáng)大氣，特點(diǎn)是具有稀薄而透明的太陽(yáng)氣體。

20、日冕由日盤邊緣向外延生數(shù)百萬(wàn)米，溫度顯著升高達(dá)105106K左右。通常認(rèn)為日冕沒有外邊界。 日食期間可看到它像一個(gè)微泛白色的暈圈。 太陽(yáng)風(fēng)：由日冕流出的一股氣體流，不斷進(jìn)入太陽(yáng)系中。 源自色球?qū)拥臍浜秃さ膹?qiáng)發(fā)射譜線雖高度增加而逐漸消失，被日冕特有的白色連續(xù)光譜所代替。日冕光譜包含許多弱發(fā)射線，其中最強(qiáng)的是電離鐵的綠線。太陽(yáng)黑子太陽(yáng)黑子(Sunspot)光球?qū)蛹刺?yáng)表面上較暗的區(qū)域，溫度比周圍低10002000K，發(fā)出的輻射能比周圍小，看起來比周圍黑，稱為黑子。平均大小為10,000km，變化范圍為日面上肉眼可見直到在日面上占據(jù)150,000km以上。黑子通常成對(duì)出現(xiàn)，或以復(fù)雜的黑子群出現(xiàn)，跟隨

21、著一個(gè)先導(dǎo)黑子之后，完全限制在太陽(yáng)赤道和南北緯40度之間。太陽(yáng)黑子極大、太陽(yáng)黑子極小、太陽(yáng)黑子周期。黑子與太陽(yáng)內(nèi)部存在的極強(qiáng)磁場(chǎng)有關(guān)，成對(duì)的黑子具有相反的磁極性。月平均太陽(yáng)黑子數(shù)變化月平均太陽(yáng)黑子數(shù)變化兩次黑子極大之間的平均時(shí)間長(zhǎng)度約為11年，即所謂的11年周期！具有相同極性的太陽(yáng)黑子周期叫做22年周期！太陽(yáng)耀斑太陽(yáng)耀斑(solar flare) 太陽(yáng)色球有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一塊突然增大增亮的斑塊，為高能爆發(fā)現(xiàn)象。 當(dāng)一顆太陽(yáng)黑子接近日面邊緣時(shí)，可以看到它被叫做光斑的增強(qiáng)發(fā)射輻射的網(wǎng)狀物所包圍，光斑在黑子出現(xiàn)之前出現(xiàn)，在黑子消失之后消失。 光斑具有的磁場(chǎng)比太陽(yáng)黑子小，但它能在日盤上伸展相當(dāng)大的面積，且維

22、持時(shí)間較長(zhǎng)。 也出現(xiàn)在高緯區(qū)，但通常出現(xiàn)在大而復(fù)雜的黑子群附近觀測(cè)到。日珥日珥 太陽(yáng)的瞬態(tài)變化特征之一。由光球?qū)訃姲l(fā)產(chǎn)生，能夠伸展到色球?qū)?，并在太?yáng)邊緣被觀測(cè)到。 高30,000km，長(zhǎng)200,000km，溫度5000K。 由于溫度比光球?qū)拥?，顯現(xiàn)為在亮背景上的細(xì)暗線。 日冕層的擾動(dòng)與太陽(yáng)黑子周期以及太陽(yáng)黑子數(shù)的變化密切相關(guān)。日冕噴發(fā)伴隨有來自太陽(yáng)的遠(yuǎn)紫外線和X射線的大增。（1 1）太陽(yáng)大氣結(jié)構(gòu)：）太陽(yáng)大氣結(jié)構(gòu)： （2 2）太陽(yáng)活動(dòng)類型：）太陽(yáng)活動(dòng)類型：光球光球 色球色球 日冕日冕黑子黑子耀斑耀斑太陽(yáng)活動(dòng)太陽(yáng)活動(dòng)日珥日珥上述變化都與磁場(chǎng)活動(dòng)有關(guān)。磁場(chǎng)變化由太陽(yáng)的對(duì)流活動(dòng)、自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及總磁場(chǎng)之間

23、的相互作用而產(chǎn)生。太陽(yáng)黑子包含著最強(qiáng)的磁場(chǎng)。太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響1. 對(duì)地球氣候的影響太陽(yáng)黑子的 11 年周期與夏季西太平洋副熱帶高壓的南北位置存在著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；太陽(yáng)黑子 11 年周期與中國(guó)夏季氣溫呈明顯的雙振動(dòng)現(xiàn)象，即在太陽(yáng)黑子的峰、谷值年附近，夏季我國(guó)大范圍氣溫偏低；而在峰、谷年之間的年份，我國(guó)夏季大范圍氣溫偏高2. 對(duì)電離層的影響（無(wú)線電短波通訊衰減或中斷無(wú)線電短波通訊衰減或中斷）3. 對(duì)地球磁場(chǎng)的影響（磁暴、極光磁暴、極光）對(duì)降水的影響太陽(yáng)活動(dòng)與地球上自然災(zāi)害的關(guān)系太陽(yáng)活動(dòng)與地球上自然災(zāi)害的關(guān)系太陽(yáng)正常活動(dòng)造就和維持地球良好的生態(tài)環(huán)境，異?；顒?dòng)則對(duì)地球的環(huán)境產(chǎn)生重要影響，甚至形成災(zāi)

24、害太陽(yáng)活動(dòng)劇烈 黑子、耀斑、質(zhì)子、電子事件、太陽(yáng)風(fēng)、日冕活動(dòng)等 影響地球的物理狀態(tài)與變化規(guī)律，影響海洋和大氣的環(huán)流過程，太陽(yáng)活動(dòng)通過電磁作用影響固體地球（包括自轉(zhuǎn)變化）日地關(guān)系研究在最近數(shù)十年間一直受到天文、地球科學(xué)及其他學(xué)科學(xué)者的重視我國(guó)早在公元187年就有了太陽(yáng)活動(dòng)與洪澇關(guān)系的記錄太陽(yáng)在11年周期尺度上的輻射和微粒變化可影響地球的溫度，甚至影響氣候。世界范圍內(nèi)的大的火山、地震活動(dòng)與太陽(yáng)活動(dòng)有著十分重要的聯(lián)系溫度變化與太陽(yáng)周期長(zhǎng)度的變化有很好的相關(guān)性在極大值年或前后一年，渤海出現(xiàn)嚴(yán)重的冰情中國(guó)1800多年的大地震頻譜分析表明，11年周期的幅度最大，22年次之中國(guó)6級(jí)以上地震頻次在太陽(yáng)活動(dòng)下降

25、段有一明顯的高峰多種解釋機(jī)制，如峰年易震機(jī)制，日本高山威雄的太陽(yáng)氣壓地震說，前蘇聯(lián)森廷斯基的太陽(yáng)地球自轉(zhuǎn)地震說，美國(guó)辛普森的太陽(yáng)地電流地震說等 2.3.2地球繞日軌道與日射分布地球繞日軌道與日射分布日地幾何關(guān)系示意圖日地幾何關(guān)系示意圖近日點(diǎn)近日點(diǎn)冬至點(diǎn)冬至點(diǎn)春分點(diǎn)春分點(diǎn)半短軸半短軸半長(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸夏至點(diǎn)夏至點(diǎn)秋分點(diǎn)秋分點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)黃道面法向黃道面法向地軸地軸：太陽(yáng)赤緯 ：地軸傾角 ：近日點(diǎn)相對(duì)于春分點(diǎn)的經(jīng)度：某一給定時(shí)間地球的實(shí)際偏離角 ：地球的實(shí)際經(jīng)度偏心率地球軌道的偏心率（eccentricity）定義為兩焦點(diǎn)之間的距離與橢圓長(zhǎng)軸(a)之比，即l地球繞日軌道形狀l月球或其他星球的引力拖拽l從近乎于圓形到輕微的延伸再恢復(fù)l經(jīng)歷上述一個(gè)周期需要的時(shí)間約100,000年.黃赤交角l地軸傾角l測(cè)量到的地球赤道平面與軌道平面的夾角，現(xiàn)在為23.5o.l黃赤交角并不是一個(gè)常數(shù)，有一個(gè)非常微小的變化周期： 41,000 年.歲 差l近日點(diǎn)相對(duì)于春分點(diǎn)的經(jīng)度l公轉(zhuǎn)中，春分點(diǎn)時(shí)地球在橢圓軌道上所處的位置，將會(huì)影響地球上各個(gè)季節(jié)的起至?xí)r間，也會(huì)使地球在近、遠(yuǎn)日點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間發(fā)生變化，其中地球出現(xiàn)在近日點(diǎn)的時(shí)間變化稱為春分點(diǎn)的歲差春分點(diǎn)的歲差。它控制著地球軌道偏心率和黃赤交角的變化。l因?yàn)槊磕昙s25min的近日點(diǎn)前移，而具有約2.1萬(wàn)年的周期地球軌道參數(shù)變化與氣候變遷 天文氣候理論的形成與發(fā)展183