式中△E为该黑体失去或获得的能量；σ为斯蒂芬常数，等于5.67×10-5尔格/平方厘米·秒·°K4，它说明了黑体的辐射通量密度，与它的绝对温度的4次方成正比。

　　维恩定律（Wien′sLaw）：即最大辐射的波长λmax与辐射体的绝对温度之乘积，等于一个常数2.898×10-1厘米·°K。该定律表明，最大辐射的通量强度和波长，是辐射体温度的函数。太阳可被认为是一个黑体（如图5-2所示的那样），其表面温度为6000°K，则可计算出太阳辐射最大强度的波长为0.483μ；若将地球近似地看作一个黑体，因其表面的平均温度接近300°K，则其最大热辐射的波长为9.66μ。太阳与地球二者均遵循maxλmax=C/T°K这个公式，其中C为常数。

　　太阳辐射能量从空间到达地表以后，其实际数值大小的变化与下列因子有关：

　　（1）当接受太阳辐射的地表面，与入射辐射束方向具有一定的角度时，则必然影响到它的辐射通量密度。兰勃脱余弦定律（Lambert’sLaw）可对此作出定量的表达，即单位面积上接受到任一方向来的辐射通量密度，其数值可以由垂直于此表面的法线和辐射方向之间的夹角的余弦度量，即

　　此处φ0为接受表面垂直于辐射束时的辐射通量密度；φ0为实际表面所接受的辐射通量密度；θ代表辐射束方向与表面法线之间的夹角。上述定律可用来计算地理面中因地形的影响，在各种不同坡度状况下所接受到的实际入射辐射通量密度。也可用来计算植物叶子的角度和方向不同时，它所接受的辐射能。但应注意，这仅仅对于太阳总辐射中的直接辐射部分才是真确的。对于地表所接受的散射辐射通量不能按此公式计算。维恩定律的直观说明，可以参见图5－3。它表明了在地球球面上，同一时间不同地区、或同一区域不同时间（即不同的太阳高度值）的辐射通量密度变化状况。

　　（2）平行的单色光辐射，在其通过一个均匀介质时，必然要发生衰减，衰减的程度可用下式描述：

　　φx=φ0e-k (5.6)

　　式中φ0为衰减前的辐射通量密度；φx为辐射射线穿过路径为x的介质时的实际辐射通量密度；k为介质的削弱系数。该公式经过不同的形式变换以及确定出不同介质的削弱系数后，现已经广泛应用于大气、水体及作物冠丛层等对于太阳辐射能的衰减方面。

　　（3）大气中的气体分子及固体微粒，对于太阳辐射亦可产生程度不同的减弱，这主要是通过吸收作用与散射作用两个途径实现的。所谓吸收，是指入射的太阳辐射能通过物质分子结构的过程；而散射是指大气介质中的分子和微粒，对于入射的太阳辐射在所有方向上扩散的过程。

　　太阳辐射通过大气时的能量削弱主要视下述两个因素：其一，辐射通过大气的路径长短（用大气质量标识），受制于太阳入射角的变化；其二，大气的削弱因素，如空气分子、尘埃、水汽及其他悬浮微粒等，可用大气的浑浊度（或大气的透明系数）表达。

　　无论从理论上还是在观测中都证实，存在于大气中粒径为0.1～5微米的微粒，对于地球表面上的能量平衡影响甚大。其原因一是由于这一类微粒在大气中相当丰富，二是因为它们在反射、吸收和降低太阳辐射方面具有很高的效率。据测定，这一类微粒在大气中的下沉速度约为每秒1厘米到每小时1厘米。如此看来，在地面之上20公里高处存在有这类粒子时，约需几十年的时间才能沉降到地表面，这里当然还未把大气垂直运动（对流）的影响考虑在内。近年来，国外文献对于1963年3月印度尼西亚巴厘岛上阿贡火山爆发后所喷出的火山灰微尘对太阳辐射的影响，进行了许多观测和分析。所发表的论文和报告一致认为：由这次火山喷发出的火山灰所形成的环球带，高度约在地面以上20公里，已对到达地球表面的太阳辐射能量造成了世界规模的削弱。依据设在澳大利亚的观测站测定，1963年7～8月，尽管已经离火山爆发后约5个月的时间，但是太阳的直接辐射值仍然减弱了24％，直至1964年七八月份间，仍然比直接辐射的多年平均值低16％。苏联的彼沃瓦罗娃在分析了苏联和美国12个辐射站的资料后，指出自从那次火山爆发以来，太阳辐射确有急剧下降的趋势。到1966年，太阳直接辐射量也只是多年平均值的93％，即削弱了7％。
　　本文标题：太阳辐射(4)
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