太阳辐射在到达地面之前会经过厚厚的大气层,损失了将近50%能量

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人类社会的发展,需要消耗大量的能量,目前人类所利用的能源资源,归根结底绝大多数都来自于太阳辐射,比如石油、天然气、煤炭等化石能源,我们可以理解为地质时期储存的太阳能,而太阳能,风能、水能也都是来自于太阳辐射能。对于太阳来说,到达地球的太阳辐射能仅仅占太阳辐射总量的二十二亿分之一,就是这些能力推动了人类社会的发展,也推动了地球表面的物质循环。

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大气对太阳辐射的削弱作用

太阳辐射从太阳出发,在太空中“旅行”了大约8分半钟时间,经过了大约1.5亿千米路程才到达我们地球。不过,在到达地球表面之前,太阳辐射会先经过厚厚的大气层,就在太阳辐射经过大气层的过程中,损失了将近50%的能量,我们把大气对太阳辐射的一系列作用称为大气的”削弱作用“。

太阳

大气的削弱作用主要有三个方面,分别是选择性吸收,反射和散射作用。太阳辐射是一种电磁波,其波长范围在0.15微米至4微米之间,波长从长到短分别为红外线、可见光和紫外线三个部分。地球大气层中的某些成分会吸收太阳辐射的能量,而这种吸收作用是具有“选择性”的。在大气层的平流程中,分布着数层臭氧层,臭氧能够强烈吸收太阳辐射中的大量紫外线,从而使得我们地球表面免受太阳紫外线的伤害。

大气垂直分层

另外,大气层对流层中的二氧化碳、水汽、云和浮尘等物质可以直接吸收太阳辐射中大量的红外线。大气直接吸收太阳辐射的能量大约为19%,主要集中在紫外线和红外线,而对于可见光则几乎没有怎么吸收。第二种作用是大气的反射作用,大气中的云层和尘埃会直接反射太阳辐射,反射作用的强弱,取决于大气中云层和尘埃的数量多少。在晴朗天气,大气中云层很少,反射作用就很弱;在阴雨天体,大气中有大量云层,反射作用就很强。

大气受热过程

比如,在雷雨前后,我们会看到天空非常的暗,有时甚至犹如夜晚,就是因为大量太阳辐射被云层反射的结果。此外,大气中的尘埃也会反射太阳辐射,比如,在沙尘暴来临时,天空中有大量的尘埃,会大量反射太阳辐射。就整个地球而言,经过大气层时被反射的太阳辐射能量和地面反射的太阳辐射能量相加,大约占太阳辐射总量的34%。

地球大气层

第三种作用是大气的散射作用,所谓散射作用是指当太阳辐射在大气层中经过微小尘埃和大气分子等物质时,发生的光线以尘埃为中心往四面八方发散的现象。在可见光中波长较短的蓝紫光比较容易被大气散射,所以我们晴朗天气时看到的天空会呈现蔚蓝色。也就是说,在同等条件下,可见光中的红光是最不容易被散射的。另外,日出前和日落后,天空也还是明亮的,这也是大气散射作用的结果。

蓝天

总的来说,大气的选择性吸收、反射和散射作用,对于太阳辐射能量的进行了削弱,使得 到达地面的太阳辐射能量减少了不少。对于我们的地球来说,由于大气削弱作用的存在,使得我们地球表面白天的温度不会很高,保证了生物的生存。而没有大气层的月球表面,在太阳直接照射的时候,表面温度可以上升到160℃左右。

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