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大气对太阳辐射的散射 大气对太阳辐射的散射有什么规律
更新时间:2024-03-30 15:25:30

导语:大气对太阳辐射的散射是什么呢?大气对太阳辐射的散射,就如同一场神奇的光学表演,当太阳光线穿过大气层时,会发生折射和反射的现象,这些复杂的光学过程决定了我们看到的天空色彩和光线明暗,下面就一起去看看大气对太阳辐射的散射有什么规律吧!

大气对太阳辐射的散射

太阳辐射通过大气,遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时,都要发生散射。但散射并不像吸收那样把辐射转变为热能,而只是改变辐射的方向,使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播。因而经过散射,一部分太阳辐射就到不了地面。如果太阳辐射遇到直径比波长小的空气分子,则辐射的波长愈短,散射得愈强。其散射能力与波长的对比关系是:对于一定大小的分子来说,散射能力与波长的四次方成反比,这种散射是有选择性的,称为分子散射,也叫蕾利散射。

例如,波长为0.7μm时的散射能力为1.那末波长为0.3μm时的散射能力就为30.因此,在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得较多。雨后天晴,天空呈青蓝色,就是因为太阳辐射中青蓝色波长较短,容易被大气散射的缘故。分子散射还有一个特点是质点散射对于其光学特性来说是对称的球形,在光线射入的方向(j =0°)及在相反的方向(j =180°)上散射是比垂直于射入光线方向上(j =90°及j =270°)的散射量大1倍。由极点到外围曲线的向径长度以假定的比例,表示此方向上所散射的总能量。

如果太阳辐射遇到粗粒,粗粒散射就失去对称的形式,而于射入光方向伸长。是粗粒(水滴)散射的一种常见形式。在此种粗粒散射下,在射入光方向上的散射能量,是分别超过了在射入光线的相反方向上及其垂直方向上能量之2.37及2.85倍。散射质点愈大,这种偏对称的程度更加增大。

如果太阳辐射遇到的直径比波长大一些的质点,辐射虽然也要被散射,但这种散射是没有选择性的,即辐射的各种波长都同样地被散射。这种散射称粗粒散射,也称米散射。例如当空气中存在较多的尘埃或雾粒,一定范围的长短波都被同样的散射,使天空呈灰白色。

大气对太阳辐射的散射有什么规律

散射主要改变辐射方向。太阳辐射通过大气时,会受到大气中的气体、尘埃、气溶胶等的散射作用,这些作用使太阳辐射以质点为中心向四周传播。

分子散射(蕾利散射)和粗粒散射(米散射)。当质点直径小于波长时,会发生分子散射,这种散射具有选择性,大气对长波光线的透明度较好,对短波光线的透明度较差。当质点直径大于波长时,会发生粗粒散射,这种情况下辐射的各种波长都同样地被散射,无选择性。

散射辐射的强弱取决于多种因素。如太阳高度角、大气透明度和云量等。太阳高度角增大时,散射辐射也相应地增强;相反,太阳高度角减小时,散射辐射减弱。大气透明度不好时,散射辐射增强;反之,则减弱。云也能强烈地增大散射辐射,但具体作用取决于云量和云状。

太阳光谱中不同颜色的光散射程度不同。其中,紫色光的散射比红色光强得多。这导致在晴空、大气浑浊度小时,大气分子强烈散射作用下,天空呈现蔚蓝色。但当大气浑浊时,由于大气气溶胶的米散射作用,天空呈现灰白色。

此外,低纬度地区天文辐射的季节变化明显小于高纬度地区。

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