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关于太阳辐射与地球的反照率,特点解释和分析说明

2019-08-25 19:22栏目:百科
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几乎所有到达地球并驱动各种天气事件,洋流和生态系统分布的能量都来自于太阳。在物理地理学中已知的这种强烈的太阳辐射起源于太阳的核心,并且最终在对流(能量的垂直运动)之后被送到地球,迫使它远离太阳的核心。太阳辐射离开太阳表面后大约需要8分钟才能到达地球。

一旦太阳辐射到达地球,其能量就会以纬度不均匀地分布在全球范围内。当这种辐射进入地球大气层时,它会撞击赤道附近并产生能量过剩。由于较少的直接太阳辐射到达极点,它们反过来会产生能量不足。为了保持地球表面的能量平衡,来自赤道地区的多余能量在一个周期中流向极点,因此能量将在全球范围内平衡。这个循环称为地球 - 大气能量平衡。

太阳辐射途径

一旦地球大气层接收到短波太阳辐射,这种能量就被称为日照。这种日照是负责移动各种地球 - 大气系统的能量输入,如上述能量平衡,还有天气事件,洋流和其他地球周期。

日照可以是直接的或弥散的。直接辐射是由地球表面和/或大气接收的太阳辐射,其未被大气散射改变。漫射辐射是通过散射改变的太阳辐射。

散射本身是太阳辐射进入大气层时可以采取的五种途径之一。当日照通过那里存在的灰尘,气体,冰和水蒸气进入大气时偏转和/或改变方向时,就会发生这种情况。如果能量波具有较短的波长,则它们比具有较长波长的能量波散射得更多。散射以及它对波长大小的反应是我们在大气中看到的许多事情的原因,例如天空的蓝色和白云。

传输是另一种太阳辐射途径。当短波和长波能量通过大气和水而不是在与大气中的气体和其他颗粒相互作用时散射时,就会发生这种情况。

当太阳辐射进入大气时也会发生折射。当能量从一种空间移动到另一种空间时,例如从空气进入水中,就会发生这种途径。当能量从这些空间移动时,它会在与那里存在的粒子反应时改变其速度和方向。方向的转换通常会使能量弯曲并释放其中的各种光色,类似于光线通过晶体或棱镜时发生的情况。

吸收是第四种类型的太阳辐射通道,是能量从一种形式转换为另一种形式。例如,当太阳辐射被水吸收时,其能量会转移到水中并升高其温度。这是从树叶到沥青的所有吸收表面的常见现象。

最终的太阳辐射路径是一种反射。这是一部分能量直接弹回空间而不被吸收,折射,传播或散射。在研究太阳辐射和反射时要记住的一个重要术语是反照率。

反照率

反照率被定义为表面的反射质量。它表示为反射日照与入射日照的百分比,零百分比是总吸收,而100%是全反射。

在可见颜色方面,较暗的颜色具有较低的反照率,即它们吸收更多的日照,而较浅的颜色具有“高反照率”或更高的反射率。例如,积雪反映了85-90%的日照,而沥青只反映了5-10%。

太阳的角度也会影响反照率值,而较低的太阳角会产生更大的反射,因为来自低太阳角的能量不如从高太阳角度到达的能量强。此外,光滑的表面具有较高的反照率,而粗糙的表面会减少反照率。

与一般的太阳辐射一样,全球的反照率值也随纬度而变化,但地球的平均反照率约为31%。对于热带(23.5°N至23.5°S)之间的表面,平均反照率为19-38%。在极点,某些地区可能高达80%。这是因为两极存在较低的太阳角,而且还有较高的新雪,冰和平滑的开放水 - 所有这些区域都容易产生高反射率。

反照率,太阳辐射和人类

今天,反照率是全世界人类的主要关注点。随着工业活动增加空气污染,大气本身变得越来越反光,因为有更多的气溶胶可以反映日照。此外,世界上最大城市的低反照率有时会产生城市热岛,影响城市规划和能源消耗。

太阳辐射也在可再生能源的新计划中找到了自己的位置 - 最值得注意的是用于电力的太阳能电池板和用于加热水的黑色电子管。这些物品的深色调具有较低的反照率,因此几乎吸收了所有太阳辐射,使其成为利用全球太阳能的有效工具。

然而,无论太阳在发电方面的效率如何,对太阳辐射和反照率的研究对于了解地球的天气周期,洋流和不同生态系统的位置至关重要。