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太阳辐射通过大气时,分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、氧和臭氧以及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用,而使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面。
太阳辐射穿过大气层时,大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。太阳辐射被大气吸收后变成热能,因而使太阳辐射减弱。
水汽虽然在可见光区和红外区都有不少吸收带,但吸收最强的是在红外区,从0.93-2.85微米之间的几个吸收带。最强的太阳辐射能是短波部分,因此水汽从总的太阳辐射能里所吸收的能量是不多的。据估计,太阳辐射因水汽的吸收可以减弱4-15%。所以大气因直接吸收太阳辐射能而引起的增温并不显著。大气中的主要气体是氮和氧,只有氧能微弱地吸收太阳辐射。在波长小于0.2微米处为一宽的吸收带,吸收能力较强;在0.69和0.76微米附近,各有一个窄吸收带,吸收能力较弱。
臭氧在大气中含量虽少,但对太阳辐射的吸收很强。0.2-0.3微米为一强吸收带,使小于0.29微米的太阳辐射不能到达地面。在0.6微米附近又有一宽吸收带,吸收能力虽然不强,但因位于太阳辐射最强烈的辐射带里,吸收的太阳辐射还是相当多的。
二氧化碳对太阳辐射的吸收比较弱,仅对红外区4.3微米附近的辐射吸收较强,但这一区域的太阳辐射很微弱,被吸收后对整个太阳辐射影响不大。
此外,悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质,也能吸收一部分太阳辐射,但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多(如有沙暴、烟幕或浮尘)时,吸收才比较显著。
大气对太阳辐射的吸收是具有选择性的,因而使穿过大气的太阳辐射光谱变得极不规则;由于大气主要吸收物质(臭氧和水汽)对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域,因而吸收对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说,大气直接吸收的太阳辐射并不多,特别是对于对流层大气来说。所以,太阳辐射不是大气主要的直接热源。
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