輻射傳輸?shù)诙?太陽(yáng)

輻射傳輸?shù)诙绿?yáng)第1頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)作為能源的太陽(yáng)1、太陽(yáng)結(jié)構(gòu)2、太陽(yáng)表面的活動(dòng)：太陽(yáng)黑子第2頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四太陽(yáng)太陽(yáng)的X射線圖片第3頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四太陽(yáng)第4頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6371km5.9472×1024kg5.5g/cm3太陽(yáng)（氣體球）基本特性半徑：696000km（相對(duì)地球109倍）質(zhì)量：1.9891030kg（相對(duì)地球33萬(wàn)多倍）平均密度：1.41g/cm3（相對(duì)地球1/4）年齡：46億年，可繼續(xù)發(fā)光70億年組成：主要成分：原始的H（90%質(zhì)量）和He（10%），其它如鐵、硅、氖、碳等至少70種元素。太陽(yáng)的溫度由中心（約5×106K）向表面（約5800K）遞減。第5頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第7頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地核、地幔和地殼

地球的圈層結(jié)構(gòu)

四大圈層：大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈。

英國(guó)卡文迪許應(yīng)用牛頓萬(wàn)有引力定律間接地計(jì)算出地球質(zhì)量。第8頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)核反應(yīng)區(qū)太陽(yáng)中心到1/4太陽(yáng)半徑范圍內(nèi)是進(jìn)行熱核反應(yīng)產(chǎn)生能量的區(qū)域，占太陽(yáng)體積的1/64，卻集中了太陽(yáng)質(zhì)量的一半。這里溫度高達(dá)1500萬(wàn)K，壓力可達(dá)3000億個(gè)地球大氣壓。在太陽(yáng)中心區(qū)域這種超高溫高壓條件下，不斷進(jìn)行著大規(guī)模的氫熱核聚變反應(yīng)，釋放出巨大的能量。第9頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)輻射區(qū)核反應(yīng)區(qū)的外面是能量輻射傳輸區(qū)。熱核反應(yīng)產(chǎn)生的輻射能量在這里通過(guò)太陽(yáng)各層物質(zhì)的吸收、發(fā)射、再吸收、再發(fā)射的過(guò)程向外輸送。熱核反應(yīng)產(chǎn)生的高能射線經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程逐步降低頻率，最后成為太陽(yáng)向空間輻射的較低能量的可見(jiàn)光和其他形式的輻射。第10頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)對(duì)流區(qū)位于輻射區(qū)外，是太陽(yáng)內(nèi)部稠密大氣的最外層，由輻射區(qū)輸送的能量使這里溫度達(dá)幾萬(wàn)度到幾十萬(wàn)度，稠密熾熱的氣體處于升降起伏的對(duì)流狀態(tài)。在太陽(yáng)大氣中產(chǎn)生的各種活動(dòng)現(xiàn)象(如黑子、耀斑等)都與對(duì)流區(qū)的活動(dòng)有關(guān)。第11頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)光球太陽(yáng)的可視區(qū)域稱為光球，到達(dá)地球的大多數(shù)電磁輻射能來(lái)自該層。它是太陽(yáng)的明晰界限，通常意義下的太陽(yáng)表面就是指的光球，太陽(yáng)的直徑也以光球?yàn)榻纭：穸葍H約500km，卻構(gòu)成了太陽(yáng)可見(jiàn)光輻射的源地。光球的溫度由里向外逐漸降低，底部溫度約8000K，頂部溫度4000K，平均溫度5800K。光球溫度與太陽(yáng)內(nèi)部形成極大的溫度梯度，這種溫度分布顯著的不均衡，造成對(duì)流區(qū)大氣的劇烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。

第12頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.1太陽(yáng)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)大氣：光球?qū)又系膮^(qū)域稱為太陽(yáng)大氣，它的特點(diǎn)是具有稀薄而透明的太陽(yáng)氣體。太陽(yáng)大氣分成色球?qū)雍腿彰醿蓚€(gè)區(qū)域。色球?qū)游挥诠馇驅(qū)又?，直到約2000km的高度。溫度由4000K左右的極小值向上增加，到2000km高度停留在4000-6000K之間，在此高度以上，溫度顯著增高，達(dá)到105～106

K左右。第13頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光球色球日冕太陽(yáng)大氣的溫度結(jié)構(gòu)和吸收譜線形成區(qū)第14頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日冕：色球?qū)又系奶?yáng)大氣稱為日冕。在日全食的時(shí)候或使用日冕儀可觀測(cè)到一圈白光和淡黃光裹住了日輪，這就是日冕。它范圍可延伸到十幾個(gè)太陽(yáng)半徑的地方，其物質(zhì)極其稀薄，它的亮度僅及色球的千分之一。日冕的形狀經(jīng)常在變化，厚度也處處不同。在太陽(yáng)活動(dòng)極大期，日冕呈圓形，太陽(yáng)活動(dòng)極小期的日冕在太陽(yáng)兩極縮短，在太陽(yáng)赤道帶突出。日冕的溫度極高可達(dá)100—200萬(wàn)度。太陽(yáng)光譜的遠(yuǎn)紫外線和X射線主要是在日冕中產(chǎn)生，太陽(yáng)的射電輻射的大部分也產(chǎn)生在日冕中。日冕的溫度極高，說(shuō)明日冕中的物質(zhì)是以極高的速度在運(yùn)動(dòng)著，日冕中的快速粒子能擺脫太陽(yáng)引力場(chǎng)的束縛，向外膨脹而進(jìn)入行星際空間，這種現(xiàn)象叫做“日冕膨脹”。熱電離子連續(xù)不斷地從太陽(yáng)流出，就形成太陽(yáng)風(fēng)。第15頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日冕及其微細(xì)結(jié)構(gòu)第16頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.2太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象在太陽(yáng)大氣中可以觀察到各種活動(dòng)變化現(xiàn)象，如太陽(yáng)黑子的出現(xiàn)和消失、日珥的變化、耀斑的爆發(fā)等等，此外在太陽(yáng)大氣中還可以觀測(cè)到不斷運(yùn)動(dòng)和變化著的米粒組織、譜斑、色球網(wǎng)絡(luò)、針狀物、噴焰等。太陽(yáng)活動(dòng)是太陽(yáng)大氣里的一切活動(dòng)的總稱。強(qiáng)烈的太陽(yáng)活動(dòng)能使一些波段的太陽(yáng)輻射發(fā)生很大變化，并能把大量的物質(zhì)粒子射入空間，影響地球磁場(chǎng)和大氣層。太陽(yáng)活動(dòng)有時(shí)劇烈，有時(shí)平靜，存在一個(gè)11年的準(zhǔn)周期。當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)處于低潮時(shí)，稱為寧?kù)o太陽(yáng)；太陽(yáng)活動(dòng)處于高潮時(shí)，稱為擾動(dòng)太陽(yáng)。太陽(yáng)活動(dòng)主要是指擾動(dòng)太陽(yáng)的活動(dòng)，擾動(dòng)太陽(yáng)的主要標(biāo)志之一是太陽(yáng)黑子，特別是黑子群的頻繁出現(xiàn)。擾動(dòng)太陽(yáng)的另一個(gè)更重要的標(biāo)志是太陽(yáng)耀斑的頻繁出現(xiàn)，耀斑是太陽(yáng)上最強(qiáng)烈的，也是對(duì)地球影響最大的活動(dòng)。第17頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.2太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象-太陽(yáng)黑子第18頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.2太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象-太陽(yáng)黑子用小倍率的望遠(yuǎn)鏡，甚至肉眼就可看到在太陽(yáng)光球上有一些黑的斑點(diǎn)。它是光球中的大氣渦旋，其中心溫度約為4200K，比周?chē)鷾囟鹊?000多度，因此顯得比光球暗。黑子通常成對(duì)出現(xiàn)，或以復(fù)雜的黑子群出現(xiàn)。太陽(yáng)黑子幾乎完全限制在太陽(yáng)赤道和南北緯40度之間的區(qū)域，絕不會(huì)在兩極附近出現(xiàn)。大部分黑子壽命不長(zhǎng)，常不到一天，有一些黑子的壽命達(dá)一個(gè)月以上。長(zhǎng)期記錄日面上的黑子數(shù)目，有黑子數(shù)較多的時(shí)期，而過(guò)幾年黑子幾乎不出現(xiàn)，太陽(yáng)黑子數(shù)的周期性變化，稱為黑子周期，兩次黑子極大之間的平均時(shí)間長(zhǎng)度約為11年，所謂11年周期。第19頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第20頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.2太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象-光斑在全色光照片上能看到一種比光球更明亮一些的斑點(diǎn)。它的溫度比光球高不了多少，據(jù)測(cè)定只比周?chē)?00－300K；平均壽命2—3d。光斑常出現(xiàn)在黑子的周?chē)?，一般環(huán)繞著黑子，與黑子有密切的關(guān)系，光斑比黑子早出現(xiàn)幾小時(shí)或幾天。在色球?qū)又?，光斑之上緊接著分布著譜斑，形狀與光斑相似，是光斑在色球?qū)拥难永m(xù)。譜斑的溫度比周?chē)撸蟛糠肿V斑附近有黑子群，其壽命比黑子長(zhǎng)，它的大小從幾千公里到幾十萬(wàn)公里，其面積大小也是太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱的標(biāo)志。第21頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.2太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象-日珥色球?qū)又?，有時(shí)有巨大的氣柱升騰而起，如同火焰噴舌，可以達(dá)到幾萬(wàn)公里甚至百萬(wàn)公里以上的高度，然后落回日面，或脫離太陽(yáng)的引力而消散不見(jiàn)。這些氣柱稱為“日珥”。它是突出在太陽(yáng)邊緣外面的發(fā)光氣團(tuán)，呈朱紅色。一般在日全食時(shí)利用色球望遠(yuǎn)鏡或分光鏡等儀器進(jìn)行觀測(cè)時(shí)才能被看見(jiàn)。形態(tài)多變，大小不一，一般長(zhǎng)約20萬(wàn)km，高約3萬(wàn)km，厚約5000km；有的氣流上升的速度較低，約10km/s，有的變化劇烈，達(dá)幾百公里/秒。日珥主要存在于日冕中，但下部與色球相連?？煞譃閷?kù)o日珥、爆發(fā)式日珥和活動(dòng)區(qū)日珥三種。寧?kù)o日珥壽命較長(zhǎng)，在日面上表現(xiàn)為伸得很長(zhǎng)的暗條。爆發(fā)式日珥比較罕見(jiàn)，運(yùn)動(dòng)速度可高達(dá)每秒幾百公里。當(dāng)上升到相當(dāng)高度時(shí)，會(huì)分裂出凝團(tuán)和股流，然后沿近似垂直的方向落回太陽(yáng)。第22頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.1.2太陽(yáng)活動(dòng)現(xiàn)象-耀斑色球中局部區(qū)域亮度突增的現(xiàn)象，表現(xiàn)為特別明亮的斑點(diǎn)，稱為色球爆發(fā)。耀斑的溫度很高，達(dá)1萬(wàn)度左右或更高，常出現(xiàn)在太陽(yáng)表面大黑子或黑子群附近，壽命由幾分鐘到幾小時(shí)。耀斑活動(dòng)與黑子有密切關(guān)系，在一個(gè)黑子群的存在期間，平均每7h出現(xiàn)一個(gè)耀斑。耀斑是太陽(yáng)大氣中的一種不穩(wěn)定過(guò)程，是太陽(yáng)上最強(qiáng)烈的，也是對(duì)地球影響最大的活動(dòng)現(xiàn)象。太陽(yáng)所發(fā)射電波的強(qiáng)度可以在幾年內(nèi)不發(fā)生多大的變化，但當(dāng)日面出現(xiàn)耀斑時(shí)，太陽(yáng)射電可以一下子增強(qiáng)幾百萬(wàn)倍。在耀斑爆發(fā)時(shí)除發(fā)射可見(jiàn)光外，還發(fā)射大量的紫外線、X射線和射線，還有紅外和射電輻射和高能粒子流，甚至能量特高的宇宙射線。耀斑的短波輻射和帶電粒子流到達(dá)地球后，會(huì)引起地球上一系列的地球物理現(xiàn)象，如磁暴、極光和電訊騷擾以至中斷等。從日地關(guān)系方面來(lái)看，耀斑的作用比太陽(yáng)黑子的作用更加直接和重要。第23頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2006年8月19日，在瑞典厄斯特比，人們?cè)谟^賞北極光。太陽(yáng)耀斑拋射出的大量帶電粒子在地球磁場(chǎng)的作用下奔向兩極，與大氣層發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦作用從而發(fā)出明亮的光，這就是極光。第24頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)地球繞太陽(yáng)的軌道和太陽(yáng)日射2.2.1繞日軌道的幾何形狀地球是太陽(yáng)系八大行星之一。自轉(zhuǎn)：地球每24小時(shí)繞通過(guò)自己兩極的極軸向東穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)一周。自轉(zhuǎn)是引起包括晝夜交替在內(nèi)的所有時(shí)間周期變化的最顯著原因。公轉(zhuǎn)：地球自轉(zhuǎn)的同時(shí)，也在以太陽(yáng)為一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓軌道上，用大約365天完成一周的公轉(zhuǎn)。地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道和地球自轉(zhuǎn)的軌道，是決定到達(dá)地球的太陽(yáng)輻射能量的最重要因子。第25頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四太陽(yáng)系太陽(yáng)系中太陽(yáng)的質(zhì)量占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.8％，八大行星（2006年天文學(xué)家重新定義8大行星）類地行星：水、金、地、火質(zhì)量小、體積小、衛(wèi)星數(shù)少、平均密度大、表面溫度高。主行星：木、土、天王、海王特點(diǎn)與類地行星相反此外冥王星，大小、質(zhì)量近似類地行星；表面溫度、公轉(zhuǎn)周期又近于主行星小行星、彗星、流星第26頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四太陽(yáng)系第27頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2006年8月24日，在捷克首都布拉格舉行的國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)通過(guò)行星的新定義，冥王星終于“慘遭降級(jí)”，被驅(qū)逐出了行星家族，被列為“矮行星”。這是美國(guó)國(guó)家航空和航天局發(fā)布的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的冥王星（左）及卡戎星的照片。第28頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四按照新的定義，太陽(yáng)系行星將包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。這是美國(guó)國(guó)家航空和航天局（NASA）發(fā)布的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星（從畫(huà)面左上開(kāi)始到左下）的合成照片。第29頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這是美國(guó)國(guó)家航空和航天局發(fā)布的2006年2月22日拍攝的冥王星（左上）、卡戎星（左下）及冥王星兩顆衛(wèi)星的照片。第30頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這張繪制圖片顯示了太陽(yáng)系的12顆天體，包括傳統(tǒng)上認(rèn)定的“九大行星”以及有爭(zhēng)論的谷神星、原先被認(rèn)為是冥王星衛(wèi)星的“卡戎”和一顆暫時(shí)編號(hào)為“2003UB313”的天體。第31頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這是2006年1月19日在智利首都圣地亞哥以南約900公里的普孔上空拍攝的麥克諾特彗星。以澳大利亞天文學(xué)家羅伯特·麥克諾特命名的彗星日前“飛臨”智利上空。天文學(xué)家說(shuō)，這是近40年來(lái)全球所能觀測(cè)到的最亮的一顆彗星，人們平均每百年僅有一至兩次機(jī)會(huì)可觀測(cè)到如此亮度的彗星。第32頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這是人們第一次看到地球的真實(shí)面貌。NASA的"阿波羅"17號(hào)(Apollo17)拍攝第33頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四早在20世紀(jì)40年代末—50年代初，美蘇就相繼進(jìn)行了將生物送入高空或太空的實(shí)驗(yàn)。蘇聯(lián)在發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星后的一個(gè)月，緊接著又發(fā)射了一枚人造衛(wèi)星。這枚人造衛(wèi)星中乘坐著進(jìn)入太空的第一個(gè)“航天員”———小狗“萊卡”。在太空中的這段時(shí)間里，“萊卡”生活在衛(wèi)星中的一個(gè)小艙里。它的一切狀況通過(guò)無(wú)線電遙測(cè)直接傳送到地面?！叭R卡”的狀態(tài)一直很好，但可惜的是，因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒(méi)有解決飛行器的再入回收問(wèn)題，所以“萊卡”在軌道上飛行一周之后無(wú)病死亡。

第34頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1961年4月12日，一枚R－7A運(yùn)載火箭裝載著“東方－1”號(hào)，將人類進(jìn)入太空的第一名使者——尤里·加加林送入太空，邁出了人類進(jìn)入太空的第一步。1965年3月18日，上升2號(hào)載著兩名航天員———列昂

諾夫和貝里亞耶夫，完成了一次史無(wú)前例的創(chuàng)舉：太空行走。太空行走是由列昂諾夫完成的，他通過(guò)氣密艙進(jìn)入太空，靠一根5米長(zhǎng)的繩子與飛船連在一起。返回飛船時(shí)由于航天服在真空中膨脹起來(lái)，列昂諾夫怎么也無(wú)法通過(guò)艙口，經(jīng)過(guò)了8分鐘的掙扎，他才回到飛船中。第35頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四誰(shuí)能控制太空，誰(shuí)就能控制整個(gè)世界！1958年10月1日，NASA正式成立。

美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪雄心勃勃地于1961年5月25日正式簽署了登月計(jì)劃，即阿波羅計(jì)劃，承諾要在1970年以前將航天員送上月球。至1972年結(jié)束，耗資255億美元。1969年7月16日，巨大的土星5號(hào)火箭載著阿波羅11號(hào)離開(kāi)月球飛船，在肯尼迪航天中心39A發(fā)射臺(tái)點(diǎn)火發(fā)射。參加這次登月任務(wù)的航天員是：內(nèi)爾·阿姆斯特朗、布茲·奧爾德林、邁克爾·科林斯。1969年7月20日，美國(guó)東部時(shí)間晚上10時(shí)56分，阿姆斯特朗踏上月球，首次實(shí)現(xiàn)了人類登月的夢(mèng)想。

第36頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四太陽(yáng)的位置由太陽(yáng)天頂角確定，太陽(yáng)天頂角可由另一些已知的角度算出：cos0=sinsin+cos

coscosh.第37頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、在兩極處：2、任意緯度正午時(shí)：3、除兩極外，其他地方的日出日落時(shí)：第38頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日地幾何關(guān)系示意圖春分點(diǎn)VernalequinoxSummersolstice秋分autumnalequinoxWintersolsticePerihelionaphelion第39頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四7月北阿拉斯加午夜前后的太陽(yáng)

太陽(yáng)的位置和時(shí)間第40頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.2.2太陽(yáng)常數(shù)的定義考點(diǎn)太陽(yáng)發(fā)射的電磁輻射在地球大氣頂上隨波長(zhǎng)的分布叫做太陽(yáng)光譜。太陽(yáng)常數(shù)是一個(gè)表征到達(dá)大氣頂?shù)目偺?yáng)能量（包括整個(gè)太陽(yáng)光譜）的數(shù)值。太陽(yáng)常數(shù)的定義：在日地平均距離處通過(guò)與太陽(yáng)光束垂直的單位面積上的太陽(yáng)能通量，用S表示。單位：？？第41頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四太陽(yáng)以6.2×107

Wm2

的速率發(fā)射能量。根據(jù)能量守恒原理，且假定兩點(diǎn)之間沒(méi)有中間介質(zhì)，則由太陽(yáng)發(fā)射的能量在某個(gè)距離以外必定保持原樣，于是：F⊙

4a⊙2=S

4r02F⊙

代表太陽(yáng)輻出度，a⊙為太陽(yáng)半徑，r0為日地平均距離。所以：S=

F⊙(a⊙/r0)2太陽(yáng)是各向同性發(fā)射體，所以：

S=I

a⊙2/r02=I

ΩI為太陽(yáng)放射的輻射強(qiáng)度；Ω地球看太陽(yáng)的立體角。第42頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四AverageSolarRadiationonaSphere第43頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半徑為ae

的地球所攔截的總能量為Sae2。如果這一能量均勻地分布在整個(gè)地表面上，則在大氣頂處單位時(shí)間內(nèi)單位面積上所接收的能量為=

Sae2/(4ae2)=S/4第44頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四與其它物理量的測(cè)量相比，輻射量測(cè)量準(zhǔn)確度最低。目前千分之幾的準(zhǔn)確度就是世界水平，一般只有。最初在地面不同時(shí)間測(cè)量太陽(yáng)輻射，用外推和訂正的方法計(jì)算大氣上界的太陽(yáng)輻射（長(zhǎng)法和短法），后來(lái)用飛機(jī)、氣球、火箭和衛(wèi)星測(cè)量太陽(yáng)輻射。1976年美國(guó)宇航局（NASA）根據(jù)飛機(jī)和空間觀測(cè)的結(jié)果，公布了地日平均距離時(shí)大氣上界太陽(yáng)輻照度（輻射能量密度）的譜分布，其太陽(yáng)常數(shù)值為1353W/m2。1981年WMO的儀器與觀測(cè)方法委員會(huì)綜合各機(jī)構(gòu)公布的數(shù)據(jù)，建議太陽(yáng)常數(shù)值取1366.97W/m2。按黑體輻射定律，其黑體溫度為5777K。第45頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.2.3日射的分布日射定義為：某一給定地點(diǎn)單位水平面上的太陽(yáng)輻射通量。它主要取決于太陽(yáng)天頂角

0

，同時(shí)也依賴于日地距離r(t)

的變化。太陽(yáng)輻射在大氣頂?shù)耐棵芏瓤杀硎緸椋篎=F⊙cos

0F⊙表示日地瞬間距離r時(shí)在大氣頂?shù)奶?yáng)通量密度。第46頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四取太陽(yáng)常數(shù)為1366W/m2，算出的日平均日射值Q隨緯度和一年中各天的分布。陰影區(qū)為零日射區(qū)。春分、夏至秋分和冬至的位置以實(shí)線給出，太陽(yáng)赤緯以虛線繪出。第47頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四大氣外界日射分布1、由于地球每年一月份最接近太陽(yáng)，因此南北半球日射不對(duì)稱，南半球大于北半球。2、最大值出現(xiàn)在極點(diǎn)的夏至，因?yàn)闃O晝的緣故。3、低緯年變化小于高緯，低緯年總量大于高緯。4、北半球日射隨緯度變化，夏季小于冬季。第48頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四作業(yè)1、根據(jù)天體測(cè)量知道，太陽(yáng)直徑約為140萬(wàn)千米，日地平均距離為r0＝1.5×108km，設(shè)太陽(yáng)為黑體，太陽(yáng)常數(shù)為1370w/m2，試計(jì)算太陽(yáng)等效黑體溫度為多少K？2、已知地球半徑Re=6371km，太陽(yáng)常數(shù)為1370w/m2。不計(jì)地球大氣的影響，地球一年能接收到多少太陽(yáng)輻射能（J）？第49頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3.1太陽(yáng)輻射譜標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)太陽(yáng)光譜及太陽(yáng)常數(shù)的測(cè)定第50頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SOLARSPECTRUM第51頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SOLARSPECTRUM第52頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如果在一段時(shí)間光學(xué)厚度不變，則地面所測(cè)太陽(yáng)直接輻射光譜僅隨m

變化長(zhǎng)法需較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)，保證m有相當(dāng)大的變化范圍天氣條件；紫外、紅外觀測(cè)不全，需補(bǔ)足2.3.2太陽(yáng)常數(shù)的測(cè)定—地基法第53頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3.3太陽(yáng)常數(shù)的衛(wèi)星測(cè)量第54頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由許多衛(wèi)星上的空腔探測(cè)器所做的太陽(yáng)輻照度測(cè)量結(jié)果的分析，提出了太陽(yáng)常數(shù)的平均值為1366Wm2，不定度為±3Wm2

太陽(yáng)常數(shù)值對(duì)于研究地球大氣中實(shí)測(cè)的太陽(yáng)吸收率和加熱率至關(guān)重要。第55頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日地距離日地距離的平均值被稱為1個(gè)天文單位：實(shí)際日地距離約在0.983AU-1.017AU之間變化。地球位于近日點(diǎn)約1月3號(hào)，遠(yuǎn)日點(diǎn)約在7月4號(hào)。處于平均日地距離的日期約為4月4號(hào)和10月5號(hào)。日地距離可用下式計(jì)算，其最大誤差為0.0001:Γ稱為日角（弧度），其中dn為年中日數(shù)第56頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日地距離第57頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日地距離第58頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四日地距離第59頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間度量單位需盡可能保持不變，但不同于長(zhǎng)度、重量等單位，無(wú)法制造一個(gè)時(shí)間單位的標(biāo)準(zhǔn)原器。時(shí)間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是分不開(kāi)的，為保持時(shí)間單位的不變性，可利用物體的等速運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)量時(shí)間。地球自轉(zhuǎn)具有固定周期，自然把地球的自轉(zhuǎn)作為計(jì)量時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)原器，取地球自轉(zhuǎn)一周作為計(jì)量時(shí)間的基本單位，就是“日”。更大的單位(如年和月)常用日的整倍數(shù)表示，更小的單位(如分、秒)都是日的等分。第60頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間第61頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)：觀察地球的自轉(zhuǎn)，常用太陽(yáng)、恒星或天球上某假象點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)地球上任意一子午圈的時(shí)間間隔作為一日。由于選取的參考點(diǎn)不同，就有不同的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。如恒星日、真太陽(yáng)日、平太陽(yáng)日等。地球自轉(zhuǎn)不是完全均勻的，近2000年以來(lái)，一日的長(zhǎng)度在一個(gè)世紀(jì)中會(huì)增加0.0016s，同時(shí)地球自轉(zhuǎn)速度還有不規(guī)則的變化和季節(jié)的變化。這些微小變化，對(duì)一般科學(xué)問(wèn)題可不考慮，但不能滿足精密科學(xué)研究對(duì)時(shí)間精度的要求。第62頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間國(guó)際上用原子時(shí)作為時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，以滿足精密科學(xué)研究的需求。原子時(shí)以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)特征為基礎(chǔ)，對(duì)一種元素的原子，電子在某兩條確定的軌道之間躍遷的振蕩頻率極為穩(wěn)定，測(cè)量由原子均勻振蕩發(fā)出的輻射得到原子時(shí)。1967年國(guó)際計(jì)量會(huì)議以銫原子躍遷9,192,631,770次所經(jīng)歷的時(shí)間間隔為一原子秒，做為原子時(shí)的計(jì)量基本單位。第63頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的銫-133原子鐘，1999年12月29日啟用，2千萬(wàn)年誤差小于1秒。與法國(guó)巴黎的另一臺(tái)原子鐘被公認(rèn)為當(dāng)今世界最精確的時(shí)間計(jì)量設(shè)備（一般銫原子鐘精度為1百萬(wàn)年誤差1秒；最好的石英鐘能達(dá)到每10年誤差1秒）第64頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間的計(jì)量–恒星時(shí)與太陽(yáng)時(shí)恒星日與太陽(yáng)日第65頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間的計(jì)量恒星時(shí)計(jì)量時(shí)間的恒星單位，簡(jiǎn)稱恒星時(shí)單位。與下面的平太陽(yáng)時(shí)比較，一個(gè)恒星日為23h56min4.09s。真太陽(yáng)時(shí)TST真太陽(yáng)時(shí)依據(jù)太陽(yáng)視圓面中心的周日運(yùn)動(dòng)建立的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。以太陽(yáng)視圓面中心上中天的時(shí)刻為起點(diǎn)，這一時(shí)刻稱真正午，而太陽(yáng)視圓面中心下中天的時(shí)刻稱為真子夜。日常生活中習(xí)慣的起算點(diǎn)是真子夜，因此，真太陽(yáng)時(shí)在數(shù)值上等于太陽(yáng)視圓面中心的時(shí)角加上12h。一個(gè)真太陽(yáng)日分為24個(gè)真太陽(yáng)時(shí)，一個(gè)真太陽(yáng)時(shí)又分為60個(gè)真太陽(yáng)分，一個(gè)真太陽(yáng)分又分為60真太陽(yáng)秒，這種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)稱為真太陽(yáng)時(shí)，簡(jiǎn)稱真時(shí)(或視時(shí))。第66頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間的計(jì)量平太陽(yáng)時(shí)假想在太陽(yáng)附近一個(gè)點(diǎn)，即平太陽(yáng)，使得地球相對(duì)該點(diǎn)自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是恒定的，這樣真太陽(yáng)日的變化被轉(zhuǎn)移到平太陽(yáng)與真太陽(yáng)相對(duì)位置的變化上。由此得到的時(shí)間即所使用的平太陽(yáng)時(shí)LMT。第67頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間的計(jì)量時(shí)差真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)之差稱為時(shí)差，最大可達(dá)16分鐘。平太陽(yáng)是一個(gè)假想點(diǎn)，是無(wú)法直接觀測(cè)的，因此由觀測(cè)真太陽(yáng)來(lái)求平太陽(yáng)時(shí)，就需要加時(shí)差來(lái)訂正。反之，也可由平太陽(yáng)時(shí)加時(shí)差來(lái)求真太陽(yáng)時(shí)。時(shí)差與觀測(cè)地點(diǎn)無(wú)關(guān)，只與觀測(cè)日期有關(guān)，可用下式近似計(jì)算（最大誤差約為35秒）：第68頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間的計(jì)量時(shí)差的年變化第69頁(yè)，共74頁(yè)，2023年，2月20日，星期四時(shí)間的計(jì)量計(jì)量時(shí)間都以天體(恒星或