農(nóng)業(yè)氣象學(xué)之輻射基礎(chǔ)知識(shí)

§1.有關(guān)輻射的基本知識(shí)§2.太陽(yáng)與地球§3.太陽(yáng)輻射§4.長(zhǎng)波輻射§5.輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)§1.有關(guān)輻射的基本知識(shí)一、什么叫輻射二、電磁波譜三、輻射能與輻射強(qiáng)度四、輻射的吸收、反射和透射五、有關(guān)輻射的基本定律什么叫輻射輻射：物體以電磁波形式傳遞能量的一種方式。（1）自然界中任何物體都在不停地向外發(fā)送電磁輻射；（2）電磁輻射傳播不需要任何介質(zhì)；（3）電磁波可以用波長(zhǎng)（λ）和頻率（ν）表示，波速（V）為一常數(shù)，真空中為3×108m/s，用C表示，即：λ×ν＝C電磁波譜可見(jiàn)光紅外紫外輻射能與輻射強(qiáng)度（1）輻射是以光子形式存在的，每一光子的能量為：e＝hν＝hC/λ式中h為普朗克常數(shù)：6.63*10-34J.s每個(gè)光子的能量很小，實(shí)際應(yīng)用中常用摩爾光量子為單位，1摩爾光子稱作1愛(ài)因斯坦（Ei）

請(qǐng)分別計(jì)算1μEi波長(zhǎng)為0.5微米和頻率為2450MHz的光量子的能量（2）表示輻射強(qiáng)弱的物理量稱作輻射強(qiáng)度。按照輻射方向的不同，可以有不同的稱呼：輻出度：從物體表面向外發(fā)送的輻射，單位面積上單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送的輻射能稱輻出度。輻照度：某表面單位時(shí)間內(nèi)單位面積上接受周圍物體向其發(fā)送的輻射能。輻射通量密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)穿過(guò)空間單位面積的輻射能。輻射強(qiáng)度與光照度的區(qū)別：二者是不同的概念，光照度特指可見(jiàn)光的，為單位面積上光通量，簡(jiǎn)稱照度，單位為lux(lx)。二者沒(méi)有換算關(guān)系，一般大氣上界的光照度約14萬(wàn)lx，而晴天中午，地面照度約為6～8萬(wàn)lx。輻射強(qiáng)度和照度都不是理想的表示作物需光的物理量，因?yàn)樽魑锊煌纳砘顒?dòng)需要不同波段的“光”，且同波段內(nèi)“光”的有效性也有差異。輻射強(qiáng)度更強(qiáng)調(diào)能量，光照度主要強(qiáng)調(diào)可見(jiàn)光的亮度。輻射的吸收、反射和透射自然界中任何物體都在不停地向外發(fā)送著輻射能，同時(shí)，也吸收到達(dá)其表面的輻射能，物體對(duì)于到達(dá)其表面的輻射能一部分吸收，一部分反射，部分可以透過(guò)物體即：Q總＝Q吸＋Q反＋Q透等式兩邊同除Q總，去除量綱，則分別表示吸收率、反射率和透過(guò)率。a＋r＋d＝1物體的吸收率、反射率及透射率是物體的固有屬性，且其數(shù)值隨著不同波長(zhǎng)的輻射以及其自身表面溫度的變化而不同，即它們都是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)：

a、r、d＝f（λ、T）玻璃：對(duì)于可見(jiàn)光其透射率很大，而對(duì)于紅外線則基本不透明。雪對(duì)可見(jiàn)光反射率很高，可達(dá)0.95，而對(duì)紅外線其吸收率為0.98。黑體：a≡1灰體：a≡c白體：r

≡1有關(guān)關(guān)輻輻射射的的基基本本定定律律Stefan-Boltzman定定律律表達(dá)達(dá)式式：：E＝＝σT4E為黑體的輻輻射強(qiáng)度，T為其表面溫溫度，σ為Stefan-Boltzman常數(shù)。σ＝5.67*10-8w/m2k4請(qǐng)分別計(jì)算太太陽(yáng)表面（6000K））和地球表面面（約300K）的輻射射強(qiáng)度Wein定律律Wein定律律描述的是物物體輻射能量量的主要分布布波段范圍。。表達(dá)式：λmax＝＝2897/TT：物體表面面溫度λmax：最最大單色輻射射波長(zhǎng)分別計(jì)算太陽(yáng)陽(yáng)和地球輻射射的最大單色色輻射波長(zhǎng)。?！?.太太陽(yáng)與地球一、太陽(yáng)與太太陽(yáng)系二、地球的公公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)三、地球的經(jīng)經(jīng)緯度與時(shí)區(qū)區(qū)太陽(yáng)系家族太陽(yáng)系家族各各行星太陽(yáng)系各行星星數(shù)據(jù)

水星金星地球火星木星土星天王星海王星冥王星到太陽(yáng)的平均距離（106Km）57.9108.2149.6227.9778.314272869.64496.65900自轉(zhuǎn)周期59日-243日(逆轉(zhuǎn))

23小時(shí)56分4秒24小時(shí)37分23秒9小時(shí)50分30秒10小時(shí)14分-11小時(shí)

16小時(shí)6日9小時(shí)軌道運(yùn)動(dòng)平均速度（千米/秒）

47.93529.824.113.19.66.85.44.7軸傾角（赤道與軌道交角）<28o

3o

23o27′23o59′

3o05′26o44′82o5′28o48′?赤道與黃道夾角7o

3.4o

0o

1.9o

1.3o

2.5o

0.8o

1.8o

17.2o

軌道偏心率0.2060.0070.0170.0930.0480.0560.0470.0090.25赤道直徑（千米）48001210412756678714280012000051800495006,000(?)質(zhì)量（地球=1）0.0550.81510.108317．.995.214.617.20.1(?)體積（地球=1）0.060.8810.15131675567570.1(?)密度（水=1）5.45.25.541.30.71.21.7？偏平度000.0030.0090.060.10.060.02？大氣（主要成分）無(wú)二氧化碳氮，氧二氧化碳?xì)鍤洌?，氦氫，氦，甲?/p>

氫，氦甲烷探測(cè)不到可見(jiàn)表面平均溫度350(S)

-33(C)22(S)-23(S)-150(C)-180(C)-210(C)-220-230(?)表面大氣壓強(qiáng)（毫巴）386349000010006?????表面重力（地球=1）0.370.8810.382.641.151.171.18？由行星所見(jiàn)太陽(yáng)平均表觀角直徑1o22′40″44′45″31′59″21′6′09″3′22″1′41″1′04″49″已知衛(wèi)星數(shù)00121617521太陽(yáng)系各天體體的圖片（欣欣賞）地球的公轉(zhuǎn)與與自轉(zhuǎn)地球圍繞太陽(yáng)陽(yáng)公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軌道面橢圓圓性，稱為黃黃道面。太陽(yáng)處于橢圓圓的一個(gè)焦點(diǎn)點(diǎn)上，另一焦焦點(diǎn)在太陽(yáng)邊邊緣。地球公轉(zhuǎn)一周周稱一回歸年年，為365.2422個(gè)太陽(yáng)日。。近日點(diǎn)距太陽(yáng)陽(yáng)1.47億億公里，遠(yuǎn)日日點(diǎn)距太陽(yáng)1.52億公公里，平均距距離為1.50億公里，，稱一個(gè)天文文單位。地球自轉(zhuǎn)軸與與公轉(zhuǎn)軌道面面成66°33′，形成成地球上季節(jié)節(jié)的變化。地球的公轉(zhuǎn)與與季節(jié)的形成成自轉(zhuǎn)軸與黃道道面傾角地球公轉(zhuǎn)和二二十四節(jié)氣二十四節(jié)氣春季立春雨水驚蟄春分清明谷雨夏季立夏小滿芒種夏至小暑大署秋季立秋處暑白露秋分寒露霜降冬季立冬小雪大雪冬至小寒大寒季節(jié)二十四節(jié)氣含含義立春、立夏、、立秋、立冬冬——分別表示示四季的開(kāi)始始。“立”即即開(kāi)始的意思思。公歷上一一般在每年的的2月4日、、5月5日、、8月7日和和11月7日日前后。夏至、冬至——表示夏天天、冬天到了了?！爸痢奔醇吹降囊馑?。。夏至日、冬冬至日一般在在每年公歷的的6月21日日和12月22日。春分、秋分——表示晝夜夜長(zhǎng)短相等。?！胺帧奔雌狡椒值囊馑?。。這兩個(gè)節(jié)氣氣一般在每年年公歷的3月月21日和9月23日左左右。雨水——表示降水水開(kāi)始，雨量量逐步增多。。公歷每年的的2月18日日前后為雨水水。驚蟄——春雷乍動(dòng)動(dòng)，驚醒了蟄蟄伏在土壤中中冬眠的動(dòng)物物。這時(shí)氣溫溫回升較快，，漸有春雷萌萌動(dòng)。每年公公歷的3月5日左右為驚驚蟄。清明——含有天氣氣晴朗、空氣氣清新明潔、、逐漸轉(zhuǎn)暖、、草木繁茂之之意。公歷每每年大約4月月5日為清明明。谷雨——雨水增多多，大大有利利谷類作物的的生長(zhǎng)。公歷歷每年4月20日前后為為谷雨。小滿——其含義是是夏熟作物的的籽粒開(kāi)始灌灌漿飽滿，但但還未成熟，，只是小滿，，還未大滿。。大約每年公公歷5月21日這天為小小滿。芒種——麥類等有有芒作物成熟熟，夏種開(kāi)始始。每年的6月5日左右右為芒種。小暑、大暑、、處暑——暑是炎熱熱的意思。小小暑還未達(dá)最最熱，大暑才才是最熱時(shí)節(jié)節(jié)，處暑是暑暑天即將結(jié)束束的日子。它它們分別處在在每年公歷的的7月7日、、7月23日日和8月23日左右。白露——?dú)鉁亻_(kāi)始始下降，天氣氣轉(zhuǎn)涼，早晨晨草木上有了了露水。每年年公歷的9月月7日前后是是白露。寒露——?dú)鉁馗偷?，空氣已結(jié)結(jié)露水，漸有有寒意。這一一天一般在每每年的10月月8日。霜降——天氣漸冷冷，開(kāi)始有霜霜。霜降一般般是在每年公公歷的10月月23日。小雪、大雪——開(kāi)始降雪雪，小和大表表示降雪的程程度。小雪在在每年公歷11月22日日，大雪則在在12月7日日左右。小寒、大寒——天氣進(jìn)一一步變冷，小小寒還未達(dá)最最冷，大寒為為一年中最冷冷的時(shí)候。公公歷1月5日日和該月的20日左右為為小、大寒。。地球的大小地球的經(jīng)緯度度和時(shí)區(qū)為標(biāo)定地球表表面任一點(diǎn)的的具體位置設(shè)設(shè)定經(jīng)緯度；；把經(jīng)過(guò)地軸的的平面與地球球表面的交線線稱經(jīng)圈，經(jīng)經(jīng)圈被南北極極點(diǎn)一分為二二為兩個(gè)半圓圓，稱作子午午線或經(jīng)線；；將通過(guò)英國(guó)倫敦格林林威治天文臺(tái)臺(tái)舊址的子午線定為為本初子午線線，即0°經(jīng)經(jīng)線，向東的的稱為東經(jīng)，，向西的稱西西經(jīng)。格林尼治天文文臺(tái)本初子午線地球的經(jīng)緯度度和時(shí)區(qū)把垂直于地軸軸的平面與地地表面的交線線稱作緯圈；；經(jīng)過(guò)地心的垂垂直于地軸的的平面與地表表面交線為赤赤道，定義為為緯度0°；；赤道以北的稱稱北緯，以南南的稱南緯；；地表任一點(diǎn)的的緯度為該點(diǎn)點(diǎn)與地心連線線與赤道面的的夾角。地表經(jīng)緯度以太陽(yáng)直射本本地經(jīng)線定義義為地方時(shí)12點(diǎn)；經(jīng)線相差1°°其地方時(shí)相相差4min；以0°經(jīng)線時(shí)時(shí)間為基準(zhǔn)，，東西各7.5°的區(qū)域域?yàn)?時(shí)區(qū)，，向東西各增增加15°為為一個(gè)新的時(shí)時(shí)區(qū)，分別為為東一區(qū)、東東二區(qū)、西一一區(qū)、西二區(qū)區(qū)……，該區(qū)區(qū)域內(nèi)時(shí)間以以中間經(jīng)線時(shí)時(shí)間為其區(qū)時(shí)時(shí)，相鄰時(shí)區(qū)區(qū)時(shí)間相差1小時(shí)，東邊邊的早，東西西十二時(shí)區(qū)重重疊。地球的經(jīng)緯度度和時(shí)區(qū)問(wèn)題：北京時(shí)時(shí)間12點(diǎn)時(shí)時(shí)，?？冢?10°E，20°N）地方時(shí)為多少少？§3.太太陽(yáng)輻射一、太陽(yáng)輻射射光譜和太陽(yáng)陽(yáng)常數(shù)二、、太太陽(yáng)陽(yáng)高高度度角角和和日日照照時(shí)時(shí)間間三、、大大氣氣對(duì)對(duì)太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射的的減減弱弱四、、到到達(dá)達(dá)地地表表的的太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射五、、地地表表對(duì)對(duì)太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射的的反反射射一、、太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射光光譜譜和和太太陽(yáng)陽(yáng)常常數(shù)數(shù)太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射能能量量隨隨波波長(zhǎng)長(zhǎng)的的分分布布稱稱太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射光光譜譜。。太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射光光譜譜可可以以分分成成三三個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)域域：：紫紫外外線線區(qū)區(qū)占占總總能能量量的的約約7％％，，可可見(jiàn)見(jiàn)光光區(qū)區(qū)占占總總能能量量的的約約50％％，，紅紅外外線線區(qū)區(qū)占占總總能能量量的的約約43％％。。問(wèn)題題：：到到達(dá)達(dá)地地表表的的太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射中中，，紫紫外外線線約約占占總總能能量量的的7％％。。太陽(yáng)陽(yáng)常常數(shù)數(shù)：：當(dāng)處處于于日日地地平平均均距距離離，，地地球球大大氣氣上上界界、、垂垂直直于于太太陽(yáng)陽(yáng)平平行行光光線線，，單單位位時(shí)時(shí)間間穿穿過(guò)過(guò)單單位位面面積積的的太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射能能，，數(shù)數(shù)值值上上約約1367±±7w/m2。太陽(yáng)陽(yáng)常常數(shù)數(shù)隨隨著著太太陽(yáng)陽(yáng)活活動(dòng)動(dòng)而而發(fā)發(fā)生生變變化化，，范范圍圍約約1325～～1457w/m2。大氣上界界，太陽(yáng)陽(yáng)輻射產(chǎn)產(chǎn)生的平平均光照照強(qiáng)度為為1.35～1.4××105lx，稱稱太陽(yáng)光光量常數(shù)數(shù)。二、太陽(yáng)陽(yáng)高度角角和日照照時(shí)間太陽(yáng)高度度角指太太陽(yáng)平行行光線與與地平面面的夾角角。Sinh=sinφsinδ+cosφcosδδcosωh:太陽(yáng)高度度角φ：緯度度δ：赤緯緯ω：時(shí)角角太陽(yáng)高度度有什么么變化規(guī)規(guī)律？二、太陽(yáng)陽(yáng)高度角角和日照照時(shí)間赤緯：太太陽(yáng)直射射點(diǎn)的地地理緯度度，北半半球?yàn)檎?，南半半球?yàn)闉樨?fù)負(fù)。（兩兩至直射射回歸線線，兩分分直射赤赤道）時(shí)角：以以角度表表示時(shí)間間，太陽(yáng)陽(yáng)“圍繞繞”地球球旋轉(zhuǎn)一一周為24小時(shí)時(shí)，即每每小時(shí)15°，，以正午午的時(shí)角角為0°°，下午午為正，，上午為為負(fù)。正午太陽(yáng)陽(yáng)高度角角：由于ω＝0，，前太陽(yáng)陽(yáng)高度角角表達(dá)式式可簡(jiǎn)化化為h正午＝90－－φ+δ計(jì)算：海?？冢?10°E，20°N）夏至日日正午太陽(yáng)陽(yáng)高度角角。二、太陽(yáng)陽(yáng)高度角角和日照照時(shí)間日照時(shí)間間：從日日出到日日落所持持續(xù)的時(shí)時(shí)間稱可可照時(shí)間間；問(wèn)題：可可照時(shí)間間有什么么變化規(guī)規(guī)律？推導(dǎo)：將將地球當(dāng)當(dāng)成正球球體，則則日出、、日落是是對(duì)稱的的，太陽(yáng)陽(yáng)高度角角為0°°，所以以日出（（落）的的時(shí)角為為cosω＝－tgδtgφ結(jié)論1：：赤道上上永遠(yuǎn)晝晝夜均分分；春分分（秋分分）時(shí)地地表各點(diǎn)點(diǎn)晝夜均均分；結(jié)論2：：北半球球春分到到秋分（（夏半年年）日長(zhǎng)長(zhǎng)大于12小時(shí)時(shí)，緯度度越高，，日長(zhǎng)長(zhǎng)越長(zhǎng)；；冬半年年相反。。實(shí)際上，，由于大大氣的折折射作用用，實(shí)際際日長(zhǎng)比比理論日日長(zhǎng)要略略長(zhǎng)，這這種差異異隨緯度度的增加加而增加加，我們們將其稱稱作曙暮暮光。計(jì)算：海海口春分分日日出出時(shí)間（（北京時(shí)時(shí)）和日日長(zhǎng)。二、太陽(yáng)陽(yáng)高度角角和日照照時(shí)間雖然不同同緯度每每天的日日照時(shí)間間不同，，但就全全年來(lái)說(shuō)說(shuō)總數(shù)是是相同的的，即365*12＝＝4380小時(shí)時(shí)，加上上曙暮光光時(shí)間，，高緯要要略大一一點(diǎn)（見(jiàn)見(jiàn)附錄））。上面說(shuō)的的是理論論上日照照時(shí)間，，實(shí)際上上，由于于地形、、植被、、天氣等等因素，，實(shí)際得得到的日日照時(shí)間間要少得得多，我我們將實(shí)實(shí)際得到到的日照照時(shí)間稱稱作實(shí)照照時(shí)數(shù)，，它與理理論上得得到的日日照時(shí)間間（可照照時(shí)間））的比值值稱日照照百分率率。日照百分分率各地地差異很很大，多多數(shù)地方方年日照照百分率率在40～60％之間間，而各各月的差差異可變變化于10～90％。。三、大氣氣對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射的的減弱太陽(yáng)輻射射在穿越越大氣層層時(shí)，大大氣組分分對(duì)其阻阻礙，使使其減弱弱，減弱弱的方式式主要有有：大氣對(duì)太太陽(yáng)輻射射的吸收作用用大氣對(duì)太太陽(yáng)輻射射的散射作用用大氣對(duì)太太陽(yáng)輻射射的反射作用用大氣對(duì)太太陽(yáng)輻射射的吸收作用用（1）大氣氣的吸收收光譜太陽(yáng)輻射射經(jīng)過(guò)整整層大氣氣時(shí)，在在波長(zhǎng)小小于0.29μm的的波段中中，吸收收率接近近于1。。也就是是說(shuō)，大大氣把太太陽(yáng)光譜譜中0.29μm以以下的紫紫外輻射射幾乎全全部吸收收了。而而在可見(jiàn)見(jiàn)光區(qū)，，大氣吸吸收很少少，只有有不強(qiáng)的的吸收線線帶。但但在紅外外區(qū)則有有很多很很強(qiáng)的吸吸收帶。。（2）大大氣中各各種成份份對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射的的吸收大氣中吸吸收太陽(yáng)陽(yáng)輻射的的物質(zhì)主主要是氧氧、臭氧氧、水汽汽和液態(tài)態(tài)水，其其次是二二氧化碳碳、甲烷烷、一氧氧化二氮氮、塵埃埃等。氧（O2）氧對(duì)對(duì)太陽(yáng)輻輻射的吸吸收主要要在0.25μμm以下下的紫外外區(qū)，吸吸收很強(qiáng)強(qiáng)。并在在吸收后后發(fā)生光光化反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生臭臭氧。這這一吸收收作用主主要在高高層大氣氣中進(jìn)行行，以致致使0.25μμm以下下的太陽(yáng)陽(yáng)輻射很很少到達(dá)達(dá)一般觀觀測(cè)所及及的高度度。在可可見(jiàn)光區(qū)區(qū)，氧還還有兩個(gè)個(gè)較弱的的吸收帶帶，A帶帶位于0.76μm附附近，B帶位于于0.69μm附近。。它們對(duì)對(duì)太陽(yáng)輻輻射的削削弱不大大。臭氧（O3）：臭氧氧在紫外外區(qū)和可可見(jiàn)光區(qū)區(qū)都有吸吸收帶，，其最強(qiáng)強(qiáng)的吸收收帶位于于0.2～0.32μμm之間間稱為哈哈特萊帶帶，另一一個(gè)吸收收帶位于于0.32--0.36μm稱為漢漢琴斯帶帶。由于于這個(gè)波波段的輻輻射被臭臭氧吸收收，使它它不能到到達(dá)地面面，因而而保護(hù)了了地面上上生物免免受過(guò)量量紫外線線的傷害害。位于于可見(jiàn)光光的吸收收帶其波波長(zhǎng)范圍圍在0.44～～0.75μm。此吸吸收帶雖雖弱，但但因位于于太陽(yáng)輻輻射最強(qiáng)強(qiáng)的波段段內(nèi)、所所以吸收收的能量量并不少少。水汽和液態(tài)態(tài)水（H2O）：水汽汽對(duì)太陽(yáng)輻輻射的吸收收帶和吸收收線很多，，在可見(jiàn)光光區(qū)有很多多吸收帶，，但都很弱弱。在紅外外區(qū)從波長(zhǎng)長(zhǎng)0.93～2.85μm之之間有七個(gè)個(gè)主要的吸吸收帶，水水汽對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射的吸吸收與水汽汽含量的多多少有關(guān)，，水汽含量量愈多，吸吸收的也愈愈多。一般般來(lái)說(shuō)，水水汽在主要要的太陽(yáng)輻輻射光譜中中沒(méi)有極強(qiáng)強(qiáng)的吸收帶帶。大氣中中的水分不不僅處于氣氣態(tài)，也有有處于液態(tài)態(tài)的，大氣氣中的液態(tài)態(tài)水同樣能能夠吸收太太陽(yáng)輻射。。液態(tài)水具具有比水汽汽強(qiáng)得多的的吸收帶，，這些吸收收帶的位置置相對(duì)于水水汽吸收帶帶向波長(zhǎng)較較長(zhǎng)的方向向移動(dòng)。二氧化碳（（CO2）：二氧化化碳在波長(zhǎng)長(zhǎng)大于2μμm的紅外外區(qū)有若干干個(gè)吸收帶帶，比較強(qiáng)強(qiáng)的中心位位于2.77和4.3μm。。但該波段段內(nèi)太陽(yáng)輻輻射比較弱弱，因此在在研究太陽(yáng)陽(yáng)短波輻射射時(shí)，可以以忽略。大氣中的飄飄塵、其它它固態(tài)物質(zhì)質(zhì)及大氣中中的污染物物質(zhì)，像甲甲烷（CH4）等對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射也有有吸收作用用。大氣中中這些物質(zhì)質(zhì)的含量是是隨時(shí)間和和地點(diǎn)而變變化的，它它們的來(lái)源源與特性也也有很大的的差異，因因此研究它它們對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射的吸吸收是比較較困難的。。但也可以以肯定，大大氣中這些些物質(zhì)的含含量越高，，對(duì)太陽(yáng)輻輻射吸收減減弱得越厲厲害。所以以在工業(yè)中中心、森林林山火及火火山爆發(fā)的的地區(qū)，太太陽(yáng)輻射將將會(huì)有明顯顯的減弱。。由上討論可可知，大氣氣對(duì)太陽(yáng)輻輻射的吸收收，在平流流層以上主主要是氧和和臭氧對(duì)紫紫外輻射的的吸收，平平流層以下下，主要是是水汽對(duì)紅紅外輻射的的吸收，整整層大氣吸吸收作用約約削弱掉太太陽(yáng)輻射能能的24％％。因而對(duì)對(duì)于對(duì)流層層大氣來(lái)說(shuō)說(shuō)，太陽(yáng)輻輻射不是其其主要的熱熱源。大氣對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射的散射作用光波在遇到到大氣分子子或氣溶膠膠粒子等時(shí)時(shí)，便會(huì)與與它們發(fā)生生相互作用用，重新向向四面八方方發(fā)射出頻頻率與入射射光的相同同，但強(qiáng)度度較弱的光光(稱子波波)，這種種現(xiàn)象稱光光散射。子子波稱散射射光，接受受原入射光光并發(fā)射子子波的空氣氣分子或氣氣溶膠粒子子稱散射粒粒子。當(dāng)散散射粒子的的尺度遠(yuǎn)小小于入射光光的波長(zhǎng)時(shí)時(shí)（a＜0.3λλ／2π），稱分子散射射或瑞利散射射，散射光分分布均勻且對(duì)對(duì)稱。分子散射具有有選擇性，它它的散射強(qiáng)度度與入射光的的波長(zhǎng)四次方方成反比。所所以，不同入入射光被散射射的比例差別別很大。問(wèn)題：為什么么晴朗天空呈呈蔚藍(lán)色？大氣對(duì)太陽(yáng)輻輻射的散射作用當(dāng)散射粒子的的尺度與入射射光波長(zhǎng)可比比擬時(shí)(例如如飄塵粒子對(duì)對(duì)可見(jiàn)光的散散射)，散射射光的強(qiáng)度分分布不對(duì)稱而而是分布復(fù)雜雜，稱為米散散射。米散射（粗粒粒散射）沒(méi)有有選擇性，所所以入射光與與散射光在光光譜組成上是是一致的。思考：霧的顏顏色。散射對(duì)太陽(yáng)輻輻射減弱作用用強(qiáng)烈，使得得直射光一大大部分變成了了散射光，即即天空輻射（（或稱散射輻輻射）；散射射的方向四面面八方，一部部分經(jīng)一次或或多次散射而而到達(dá)地表，，另一部分回回到宇宙空間間，這也是我我們從太空中中可以觀察到到地球的大氣氣的原因?；鼗氐接钪婵臻g間的約占總輻輻射能的4％％左右。大氣對(duì)太陽(yáng)輻輻射的反射作作用大氣中云層和和較大顆粒的的埃塵能將太太陽(yáng)輻射中的的一部分能量量反射到宇宙宙空間去。其其中反射最明明顯的是云。。不同的云量量，不同的云云狀，云的不不同厚度所發(fā)發(fā)生的反射是是不同的。高高云平均反射射25％，中中云平均反射射50％，低低云平均反射射65％，很很厚的云層反反射可達(dá)90％?；\統(tǒng)地地講，云量反反射平均達(dá)50～55％％。假設(shè)大氣氣層頂?shù)奶?yáng)陽(yáng)輻射是100％。那么么太陽(yáng)輻射通通過(guò)大氣后發(fā)發(fā)生散射、吸吸收和反射(反射云量反反射表示)，，向上散射占占4％，大氣氣吸收占21％,云量吸吸收占3％,云量反射占占23％。到達(dá)地表的太太陽(yáng)輻射直接輻射自太陽(yáng)表面發(fā)發(fā)射，未被大大氣散射而直直接到達(dá)地表表的太陽(yáng)平行行光的輻射強(qiáng)強(qiáng)度稱直接輻輻射。影響直接輻射射數(shù)值大小的的主要因素有有：太陽(yáng)高度角、、大氣透明度度、大氣質(zhì)量量數(shù)散射輻射大氣對(duì)太陽(yáng)輻輻射的散射作作用而使部分分部分輻射自自天空到達(dá)地地表的稱散射射輻射。影響散射輻射射數(shù)值變化的的因素：太陽(yáng)高度角、、大氣透明度度總輻射直接輻射和散散射輻射之和和稱總輻射。。中國(guó)年太陽(yáng)總總輻射能分布布地表對(duì)太陽(yáng)輻輻射的反射到達(dá)地表的太太陽(yáng)輻射，一一部分被地面面吸收，其余余的被地面反反射回大氣層層，而透過(guò)的的量可以忽略略不計(jì)。地面反射量的的大?。ǖ孛婷娣瓷渎剩┡c與地表的性質(zhì)質(zhì)相關(guān)。§4.長(zhǎng)長(zhǎng)波輻射一、地面有效效輻射二、地表凈輻輻射三、地面輻射射平衡一、地面有效效輻射地－氣系統(tǒng)在在接受太陽(yáng)輻輻射的同時(shí)，，也在不停地地發(fā)送著長(zhǎng)波波輻射，整個(gè)個(gè)地氣系統(tǒng)從從能量的角度度來(lái)看是平衡衡的。地表發(fā)送輻射射的方向單一一地指向大氣氣，被下層大大氣所吸收。。Rlu＝εσT4ε：比輻射率地表大多數(shù)物物體的比輻射射率介于0.90~0.98之間大氣發(fā)送的輻輻射在大氣層層內(nèi)部指向整整個(gè)球面，我我們可以將其其分成兩部分分：其一指向向更高層大氣氣，另一部分分指向地表；；指向上層的的輻射被高層層大氣吸收，，熱量就這樣樣逐級(jí)向上傳傳遞；而指向向下層的大氣氣對(duì)其起到保保溫作用。大氣輻射指向向地表的部分分稱為大氣逆逆輻射。地面一方面通通過(guò)長(zhǎng)波輻射射向大氣傳遞遞熱量，同時(shí)時(shí)，接收大氣氣的逆輻射。。地面長(zhǎng)波輻輻射與大氣逆逆輻射被地面面所吸收的部部分之差稱地地面有效輻射射。Rln=Rlu-εRld青藏高原（五五道梁）觀測(cè)測(cè)的地面輻射射(a)和大大氣輻射(b)二、地表凈輻輻射地面吸收的太太陽(yáng)短波輻射射與地面有效效輻射的差值值，稱地表凈凈輻射(或地地表輻射差額額)。Rn＝(Rsb＋Rsd)(1－r)－Rln影響凈輻射大大小的主要因因素為太陽(yáng)短短波輻射，地地面有效輻射射由于地溫和和氣溫的變化化不大，對(duì)其其影響較小，，所以太陽(yáng)短短波輻射強(qiáng)弱弱的日變化和和年變化基本本上就決定了了凈輻射的日日、年周期變變化。年凈輻射量隨隨緯度的增加加而減小，極極圈內(nèi)常為負(fù)負(fù)值地面輻輻射平平衡地面獲獲得的的平均均凈輻輻射一一般都都大于于0，，但地地球并并沒(méi)有有因此此使地地表溫溫度持持續(xù)上上升，，因?yàn)闉楂@得得的能能量用用于了了加熱熱空氣氣、蒸蒸發(fā)水水汽等等，就就總體體來(lái)說(shuō)說(shuō)，全全球能能量是是平衡衡的。。輻射平平衡表表達(dá)式式：Rn＝＝H+LE+G輻射平平衡各各因子子占凈凈輻射射能的的比例例的高高低是是決定定一個(gè)個(gè)地方方小氣氣候的的物理理基礎(chǔ)礎(chǔ)。例：沙沙漠與與綠洲洲小氣氣候的的差異異全球地地氣系系統(tǒng)能能量平平衡模模式§5.輻輻射射與農(nóng)農(nóng)業(yè)生生產(chǎn)太陽(yáng)輻輻射光光譜與與農(nóng)作作物生生產(chǎn)農(nóng)田中中光能能分布布光照強(qiáng)強(qiáng)度與與農(nóng)作作物生生長(zhǎng)光照時(shí)時(shí)間與與農(nóng)作作物生生長(zhǎng)提高光光能利利用率率途徑徑太陽(yáng)輻輻射光光譜與與農(nóng)作作物生生產(chǎn)光合有有效輻輻射（（PAR））太陽(yáng)輻輻射中中對(duì)植植物光光合作作用有有效的的光譜譜成分分。波波長(zhǎng)范范圍0.4～0.7μm。。葉綠素素吸收收光譜譜的最最強(qiáng)吸吸收只只有兩兩個(gè)：：一個(gè)個(gè)在波波長(zhǎng)為為640——660納納米的的紅光光部分分，另另一個(gè)個(gè)在波波長(zhǎng)為為430——450納納米的的藍(lán)紫紫光部部分。。類胡胡蘿卜卜吸收收光譜譜主要要是藍(lán)藍(lán)紫光光。色色素對(duì)對(duì)其他他波長(zhǎng)長(zhǎng)的光光一般般不吸吸收。。光合光光量子子通量量密度度：?jiǎn)挝晃粫r(shí)間間通過(guò)過(guò)單位位面積積的光光合光光量子子數(shù)，，數(shù)值值單位位是μmol/m2.s，，測(cè)量量?jī)x器器為光光量子子輻射射儀。。太陽(yáng)輻輻射光光譜與與農(nóng)作作物生生產(chǎn)太陽(yáng)輻輻射中中光合合有效效輻射射的含含量太陽(yáng)輻輻射光光譜與與農(nóng)作作物生生產(chǎn)不同光光譜成成分對(duì)對(duì)植物物的影影響：：波長(zhǎng)大大于1.0μm的紅外外線：：熱效效應(yīng)，，提供供熱量量、促促進(jìn)蒸蒸騰；；波長(zhǎng)長(zhǎng)1.0～～0.72μm：伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)效效應(yīng)應(yīng)，，光光周周期期效效應(yīng)應(yīng)；；波長(zhǎng)長(zhǎng)0.72～～0.61μm：紅紅橙橙光光，，強(qiáng)強(qiáng)光光合合作作用用；；波長(zhǎng)長(zhǎng)0.61～～0.51μm：綠綠光光，，弱弱光光合合、、弱弱成成形形作作用用；；波長(zhǎng)長(zhǎng)0.51～～0.40μm：藍(lán)藍(lán)紫紫光光，，強(qiáng)強(qiáng)光光合合、、成成形形作作用用；；波長(zhǎng)長(zhǎng)0.40～～0.32μm：成成形形作作用用，，果果實(shí)實(shí)著著色色；；波長(zhǎng)長(zhǎng)小小于于0.32μm：對(duì)對(duì)植植物物生生長(zhǎng)長(zhǎng)有有害害，，甚甚至至能能致致其其死死亡亡；；昆蟲(chóng)蟲(chóng)的的趨趨光光性性：：昆蟲(chóng)蟲(chóng)的的可可見(jiàn)見(jiàn)光光范范圍圍約約0.25～～0.7μm農(nóng)業(yè)業(yè)上上的的應(yīng)應(yīng)用用：：如覆覆蓋蓋塑塑料料薄薄膜膜；；修修枝枝整整形形；；鋪鋪反反光光膜膜等等農(nóng)田田中中光光能能分分布布葉片片對(duì)對(duì)太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射的的吸吸收收、、反反射射和和透透射射：：葉片片對(duì)對(duì)太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射的的吸吸收收率率約約80～～90%，，其其余余被被反反射射、、透透射射，，其其數(shù)數(shù)值值大大小小取取決決于于葉葉片片的的傾傾斜斜角角；；對(duì)不不同同波波長(zhǎng)長(zhǎng)的的太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射其其吸吸收收率率等等不不同同；；

闊葉紅松林太陽(yáng)輻射狀況及光譜組成（應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)2000vol.11No.1金昌杰等）

項(xiàng)目總輻射能紫外輻射可見(jiàn)光輻射紅外輻射林冠上1006.6(100)45.5(100)47.9(100)反射輻射14.70.4(6.1)1.7(3.7)12.6(26.3)吸收輻射77.46.2(93.9)42.8(94.1)28.4(59.2)透過(guò)輻射7.901(2.2)6.9(14.4)理想綠葉葉對(duì)太陽(yáng)陽(yáng)輻射的的吸收狀狀況農(nóng)田中光光能分布布在一均勻勻冠層獲獲得的太太陽(yáng)輻射射強(qiáng)度：：Rs＝R0e-Lk農(nóng)田植被的平均消光系數(shù)（K）名稱三葉草向日葵甘藍(lán)豆科類玉米大麥大豆高梁草類K值1.100.970.940.860.700.690.490.490.43實(shí)際上，，由于植植物葉片片分布并并不均勻勻，冠層層下光照照也是不不均勻的的，存在在光斑和和陰影，，使得其其光照分分布復(fù)雜雜，同時(shí)時(shí)，其光光譜成分分差別也也很大。。適當(dāng)?shù)牡娜~面積積有利于于植株的的凈光合合積累。。光照強(qiáng)度度與農(nóng)作作物生長(zhǎng)長(zhǎng)植物的光光補(bǔ)償點(diǎn)點(diǎn)和飽