第二章 地球表层的能量收支（一）.pdf

第2章地球表层的能量收支
第第11节节太阳辐射太阳辐射
第第22节节地球大气地球大气
第第33节节辐射平衡辐射平衡
第第44节节气温分布气温分布
第1节太阳辐射
一、太阳的结构
太阳是一个巨大且炽热的气体球,它的直
×106 km,是地球直径的109
倍。
:高温(1500万K)、高压下的热
核反应
:能量传递(70万K)
:能量传递(6000K)

„ 光球层:6000K,肉眼看到的发光体,黑子、
光斑;
„ 色球层: 数万K,红色的太阳大气圈,日珥、
耀斑;
„ 日冕层: 100万K,稀薄的大气,离子流。
为什么太阳温度从表面向日冕递增?
„ 波加热的观点:
太阳拥有的强大磁场能够带走太阳表面
溢出的波,这些波将自身的能量倾泻在
日冕中,加热呈电离状态的气体,使其
上升到难以置信的高度。
„ 太阳磁场极端扭曲的观点:
太阳磁场存在很多圈,这些磁圈向外延
伸触及到日冕时就会产生扭曲,如同一
个橡皮带,极度扭曲就会突然断裂,爆
炸式地释放能量,迅速加热日冕气体。
二、太阳辐射能
:太阳日冕不断地发射被电离的
氢等离子体(质子和自由电子),吹到
地球附近,与地磁场发生相互作用,可
形成电离层的扰动和极光。
极光极光

由不同波长的射线组成,
是太阳输送给地球能量的
主要方式。大多数影响地
球表层系统的太阳辐射位
于紫外、可见光和近红外
范围内。
„ 波长与频率的关系:
波长越短,频率越高;
波长越长,则频率越低。
„ 温度与辐射波长的关系:
维恩定律:黑体(对所有波长的辐射都能吸收,
且吸收系数不随波长而变化的物体)辐射能力最
大值对应的波长λMax与辐射体表面的绝对温度T
成反比,比例常数C=·K。
C
λ Max =
T
太阳辐射称为短波辐
射。地球表面辐射称为
长波辐射。
三、太阳常数和太阳活动

„ 定义:当地球处于日地平均距离处,在大
气圈热成层顶,与辐射方向垂直的平面上,
单位面积在单位时间内所接受的太阳辐射。
„ 量值:1367W·m-2(1969-1980年),最大
偏差±%。