5.3太陽輻射

1、第三節(jié),太陽輻射,地球上得到的太陽輻射總功率18?1016W, 是地球上最主要的能源。,假設(shè)太陽功率是恒定的地球上任意地點、任意時間收到的太陽輻射 取決于: 日地距離、光線直射與否、地理緯度、 日期、時間。,,,一、太陽常數(shù) （ ）：,定義: 在大氣上界日地平均距離 處，與日光垂直的平面上，單位面積單位時間所接收到的太陽輻射能(積分輻照度)。,WMO, 1981,,二、大氣上界太陽輻射 太陽輻射的理

2、論分布取決于地球的天文位置,根據(jù)太陽常數(shù)可以求出太陽有效溫度,太陽色溫,藍綠光,Tc=6037K,rs為太陽半徑,Te=5777K,,,,d0,,1、日地距離為 d 時，與日光垂直單位面積上的太陽積分輻照度 ：,,,,,d0,d,,,大氣上界（無大氣時） 天文輻射,,地球軌道偏心率訂正因子,太陽高度角h ：入射光線與地平面的交角。太陽天頂角θ：太陽高度角的余角,,,,,,,,,,,,,,,,,h,,,,,,,2、某地太

3、陽高度角為 h 時,地面上單位面積收到的太陽輻射能,A,C,B,,地理緯度,太陽赤緯,時角,h 依賴于：日期、時間、緯度,P89 公式5.4.12,3、天球坐標(biāo),天球:假想的一個球, 是地球的無限擴大。以觀測者為中心，所有的天體在上面定位、運動。,天軸:即地軸，天球北極即地球北極。天球赤道：地球赤道赤緯圈：與天球赤道平行的小圈。赤經(jīng)圈：過天極與天球赤道垂直的大圈。,,太陽赤緯：太陽一年中在黃道面上運行，春分時赤緯為0度，夏至?xí)r

4、為23.5度，秋分時為0度，冬至?xí)r為－23.5度。,黃道平面：天文學(xué)上把太陽在天球上的周年視運動軌跡，稱為“黃道”，也就是地球公轉(zhuǎn)軌道面在天球上的投影。,,,,地平坐標(biāo)系,地平經(jīng)圈：通過天頂和天底與地平圈垂直的大圈。,天頂：頭頂方向.天底：腳底方向。,地平圈：地球上某處的地平面。 （地平緯圈）,天體高度角h: 地平緯度。即該天體與天球球心的連線與地平面的交角。,天極：地軸與天球的交點。,,太陽高度角,時角ω：赤經(jīng)圈和子午圈的交

5、角即為時角。 正午時的時角為0。 自子午圈起向西為正，向東為負(fù)。,時角,子午圈：過天頂和天底的赤經(jīng)圈。 稱為零度赤經(jīng)圈。,時角和時間的關(guān)系：,T=24h,某一天的時角隨時間的變化,球面三角形基本公式,球面上由大圓弧組成的球面三角形，其三邊用大圓弧所對應(yīng)的弧度數(shù)來表示，兩邊的夾角也用弧度表示 (如圖)ΔZPS,,,cosZS=cosZPcosPS+sinZPsinPScosZPS,ZS=?/2-h, ZP=

6、?/2-?, PS= ?/2-?,太陽赤緯?變化范圍+23.5°（夏至日）— -23.5°（冬至日）。時角?當(dāng)太陽在子午面（正午）時為零，一日之中變化2?。,當(dāng)沒有大氣時，地表面任一時間、地點的太陽輻照度為,由當(dāng)?shù)鼐暥?、天文年歷查出?、?數(shù)值，即可得到任一地點、任一時刻，單位水平面上，單位時間的太陽輻射能。,一日之中，赤緯可視為常數(shù)，如令,則,A、B為常數(shù)。日中時?=0，cos?=1,S’0為最大；日出日落時，h