2、散射的种类
(1)分子散射
又称为瑞利散射。空气分子的直径小于太阳辐射的波长,其散射能力与波长的四次方成反比,称为分子散射。
如波长为0.7μm时散射能力为1,那么波长为0.3μm时的散射能力就为30。因此,当太阳辐射通过大气时,由于空气分子散射的结果,波长较短的光被散射的多,波长较长的光被散射的少。
分子散射主要发生在可见光谱区,其中对蓝、紫光的散射能力最强,比对红光的散射能力大九倍,所以,晴朗无云的天空呈淡蓝色。
(2)粗粒散射
又称为米散射,水滴和灰尘等微粒的直径大于太阳辐射的波长,它们对各种波长的辐射几乎具有同等的散射能力,称为粗粒散射。所以,当天空中尘粒杂质多或有云时,水平方向上呈乳白色。粗粒散射是没有选择性的。
根据估计,大气中的分子散射和粗粒散射,使6%的太阳辐射能返回宇宙空间。
(三)反射作用
大气中的云层和灰尘等微粒,都能反射太阳辐射,使一部分辐射通量返回宇宙空间。根据估计,云层等反射的辐射通量约占辐射通量的20%。
总之,太阳辐射经过深厚的大气层后,由于大气的吸收作用、散射作用和反射作用,使辐射通量大约减少一半。地面可能接受的太阳辐射通量只有大气圈外的一半左右。
四、太阳高度
到达地面的太阳辐射量与太阳高度和昼长有密切关系。
(一)太阳高度
1、太阳高度角的定义
太阳高度是太阳高度角的简称。是太阳光线和观测点地平线间的夹角,用h表示,见图2.6。图中NESW是观测点“O”的真地平,Z是天顶,OZ是铅垂线,NZSZ´是子午圈,NOS是过测点“O”的子午线,M是太阳,∠MOK=h。
2、太阳高度角的计算公式
sinh=sinφsinδ+cosφcosδcosω(球面三角公式) (2-4)
(1)φ为纬度
对某一地区来说,φ为常数
(2)δ
为赤纬(太阳倾角或日偏角)
以地球赤道作为基本平面的赤道坐标系中,太阳距离赤道的角距离。
当太阳在赤道面以北时,δ取正值,以南时取负值。δ变化于±23.5°之间。
春分日(3月21日)和秋分日(9月23日),δ=0;夏至日(6月22日),太阳距离赤道最北,δ=+23.5°;冬至日(12月22日),δ=-23.5°。其余时间的δ值可从日射常用观测表或天文年历表中查得。由于常用表是1925年按经度是零度和时间是零点时计算的,所以求某地某时刻的δ值,需经过三种订正,即年度订正、经度订正和时间订正。
(3)ω为时角
是真太阳时角的简称。太阳连续两次通过子午圈的时间间隔为一个真太阳日,把其作24等份,每一等份为真太阳时一小时。如以角度表示,一个真太阳时相当于时角15°。时角的计量以正午为0,顺时针方向为正,逆时针方向为负,也就是上午时角为负,下午时角为正。
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