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地球大气层外的太阳光谱

时间:2022-10-14 百科知识 版权反馈
【摘要】:太阳表面的温度既然高达6000℃,因而太阳物质不可能是固体或液体,而是高温气体,它发射出连续光谱。所谓连续光谱,就是说它发射的光是由连续变化的不同波长的光混合而成。虽然太阳光谱的波长范围很宽,但是辐射能的大小按波长的分配却是不均匀的。和太阳的总辐射能相比,几乎可以完全忽略。太阳的紫外辐射几乎全被地球高层大气吸收,使高层大气电离形成几个电离层,并在离地面15~35km范围内的大气中产生较多臭氧。

一、地球大气层外的太阳光谱

太阳表面的温度既然高达6000℃,因而太阳物质不可能是固体或液体,而是高温气体,它发射出连续光谱。所谓连续光谱,就是说它发射的光是由连续变化的不同波长的光混合而成。只要用三棱镜,就能把这种光束分解成红、黄、绿、青、蓝、紫连续排列的各色光,也就是按波长分解成连续排列的各色。由此可见,太阳的白光是由许多不同的单色光组合起来的。由各种颜色排列起来的光,上面谈到的分相当于红光,都是人的眼睛可以看得见的,所以叫做可见光谱,它的波长范围是0.38~0.78µm(lm=105µm)。在可见光中,波长较长的部分相当于红光,波长较短的部分相当于紫光,中间各色光排列的次序,就像我们前面列举的那样。其实,可见光只占太阳光谱中一个极窄的波段。波长比红光更长的光叫做红外光,波长比紫光更短的光叫做紫外光。整个太阳光谱波长范围是非常宽广的,从几个埃(Å)(1埃为万分之一微米)到几十米。

虽然太阳光谱的波长范围很宽,但是辐射能的大小按波长的分配却是不均匀的。其中辐射能量最大的区域在可见光部分,是在波长0.46µm附近。辐射能从最大值处向长波方向减弱较慢,向短波方向减弱较快。实际上,0.2~2.6µm这一波段的能量,几乎代表了太阳辐射的全部能量,这一部分光谱分布如图1-1的曲线所示,比较精确的数据列于表1-1之中。

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图1-1 地球大气层外的太阳

现在再考察一下太阳光谱中长波一端和短波一端的情况。长波一端包括从600µm到30m的范围,即无线电波段主要是太阳外层大气发射出来的。这个波段的辐射能量非常小。和太阳的总辐射能相比,几乎可以完全忽略。但是,当太阳有强烈活动时,厘米波段和米波段的辐射就会有剧烈的扰动。短波一端包括紫外辐射到X射线段,波长从0.1~300nm(纳米)(1nm=10-9m)的范围。它的辐射能比起可见光来是很小的,但比无线电波段的能量大得多,约占太阳总辐射能的1%强。太阳的紫外辐射几乎全被地球高层大气吸收,使高层大气电离形成几个电离层,并在离地面15~35km范围内的大气中产生较多臭氧

表1-1 地球外太阳辐射光谱(太阳常数=1353W/m2 )

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注:表中λ表示波长(单位μm);Eλ 是以λ为中心的小波段内的太阳辐射平均强度(单位W·m-2·μm);Dλ是0~λ波长区内的辐射总能量占太阳常数的百分比,引自Thekaekara的文章(1974)

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