第三讲 太阳辐射
第三讲 太阳辐射及大气受热过程
基础知识
一、太阳辐射：太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量。 二、太阳辐射的能量来源：
太阳中心的核聚变反应（4
个氢原子核聚变成氦原子核，并放出大量能量） 三、太阳辐射的特点：
太阳辐射是短波辐射，能量主要集中在波长较短的可见光部分。 四、太阳辐射的意义： （1）太阳辐射对地球的影响：
①太阳直接为地球提供了光、热资源，地球上生物的的生长发育离不开太阳。 ②太阳辐射能维持着地表温度，是促进地球水、大气运动和生物活动的主要动力。
③作为工业主要能源的煤、石油等矿物燃料，是地质历史时期生物固定、积累下来的太阳能。 ④太阳辐射能是我们日常生活和生产所用的能源，是太阳灶、太阳能热水器、太阳能电站的能量来源。 （2）我国年太阳能的地区分布及影响因素
①太阳能最丰富地区：青藏高原。原因：海拔高，空气稀薄，空气中水气少，尘埃少，透明度好，太阳辐射强，日照时间长。
②太阳能贫乏地区：四川盆地、云贵高原等。原因：阴雨天多，云雾大，较多地削弱了太阳辐射。 五、太阳年辐射总量的影响因素及空间分布： 1.影响太阳辐射量的因素:
2．我国年太阳辐射总量的空间分布
我国年太阳辐射总量的分布，从总体上看，是从东部沿海向西部内陆逐渐增强。高值中心在青藏高原，低值中心在四川盆地，具体分布如下图所示：
六、全球年太阳辐射的分布：
全球年太阳辐射量大体从低纬度地区向高纬度地区递减，南、北半球纬度值相同的地区太阳辐射量随月份变化的规律相反，但不同季节表现出的结果并不相同。如图所示。
七、我国太阳辐射的分布：
我国太阳辐射分布的高值和低值中心均位于北纬 22。
～35。
之间；在北纬30。
～40。
地区，随纬度增高太
阳辐射增加。具体分布如图所示。
达标训练 1.
例 下图是M 、N 两地太阳辐射的年变化示意图
（1）M 地最可能位于( ) A ．赤道 B ．回归线 C ．极圈 D ．极点 （2）N 地五月一日时昼夜状况是( ) A ．昼长夜短 B ．昼短夜长
C ．极昼
D ．极夜
（3）5～7月间，N 地获得的太阳辐射较M 地多， 最主要影响因素是( )
A ．太阳高度角
B ．昼夜长短
C ．天气状况
D ．地面状况
2. 下图表示“27°N 某地 坡向（坡度为10°）对地表获得太阳辐射的影 响”，纵坐标表示该地坡面与地平面获得太阳辐 射量的比值（仅考虑地球运动和地形因素）。完 成（1）～（2）题。
（1）该地坡向对地面获得太阳辐射影响最大的季节是（ ） A.春季 B.夏季 C.秋季 D.冬季 （2）若坡度从10°增大到15°，则a 点的数值将 （ ） A.增大 B.减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小 （3）该地在下列坡度中，a 点的数值达到最大的是（ ） A. 10° B. 30° C. 50° D. 70°
3. 我国广州某校地理小组，在不同时间对当地各朝向楼房外墙面接受太阳辐射热量情况进行测定。据此回答（1）～（2）题。
（1）下表数据为1月份各朝向外墙面太阳辐射热日总量值，根据表中数据分析，表示朝南墙面的数码是
A.①
B.②
C.③
D.④
（2）下列四幅图是该地理小组根据实测数值，经计算后绘制出的太阳辐射热日总量变化图(数值单位：
KJ/m2·日)，能正确表示7月份各朝向墙面日总量变化情况的是（ ）
4.读到达地球太阳辐射量的分布图,图中曲线分别表示地表吸收太阳辐射量、地表反射太阳辐射量、大气上界太阳辐射量、云层反射太阳辐射量。回答（1）～（3）题。
（1）图中曲线中（ ）
A ．①表示云层反射的太阳辐射量
B ．②表示大气上界的太阳辐射量
C ．③表示地表吸收的太阳辐射量
D ．④表示地表反射的太阳辐射量 （2）影响①、②曲线变化的主要因素为 （ ）
A ．云量厚度
B ．地势高低
C ．太阳高度
D ．植被状况 （3）近50年来，④曲线在高纬度的数值有减少的趋势，其主要的原因（ ） A ．云量增加 B ．气候变暖 C ．环境污染 D ．人口增加 5.读“一年内太阳辐射的纬度分布示意”图，回答：
( 1 ) 1 月份，太阳辐射量最大的纬度是________； 900N 上，太阳辐射量最大的月份是_________。
( 2 )全球太阳辐射的纬度分布规律是从________向_________递减。 ( 3 )赤道上太阳辐射的时间分布规是____________________。
( 4 )南北半球相应纬度上太阳辐射随月份变化的规律大致________（相同、相反）。
( 5 )热带雨林地区的生物量是2千克/米2·年，亚寒带针叶林带是0.84千克/米2·年，结合上图分析原因。
6.下图是世界太阳总辐射量分布图，读图回答下列问题。
(1)世界太阳辐射强度较高的①、②区域是________和________，这两个区域的太阳辐射强度均高于赤道地区，其共同原因是______________________________。
(2)C 的值大约是________。它大于B 的原因主要是____________________________________________。 (3)人们观测得出结论，城市的太阳辐射量往往低于郊区，你认为造成这种现象的主要原因有哪些？
(4)A 、B 的纬度值应为37°N ，A 的太阳辐射强度季节变化较大的原因是什么？
8.日照时数是指每天从日出到日落之间太阳直接照射到地面上的实际日照时间，以小时为单位。读“我国部分地区年日照时数等值线图”，回答下列问题。
(1)成都和昆明的日照时数分别约为多少？ (2)试分析昆明与贵阳的日照时数差异及其原因。
(3)我国西北地区的日照时数比东南部________，西北地区应如何充分利用日照资源发展特色农业？ 9. 山地的坡向和坡度决定了获得的太阳直接辐射量的多少。图4中的①②和③④分别是甲、乙两山地在冬至日南、北坡不同坡度所接受到的太阳直接辐射量随时间的变化图（图中实线代表等太阳辐射量线）。读图回答（1）～（3）题。
（1）图中序号代表的坡向正确的是
A ．①③表示南坡
B ．②④表示南坡
C ．②③表示北坡
D ．①④表示北坡 （2）由图判断甲乙两地冬至日昼夜长短正确的是
A ．甲地夜长约8小时
B ．乙地昼长约8小时
C ．甲地昼长比乙地短约3小时
D ．甲地昼长比乙地短约1小时 （2）图中a 、b 的值分别为
A ．16°48′，55°26′
B ．18°20′，55°26′
C ．18°20′，56°34’
D ．16°48′，56°34 10.地表单位面积接受的太阳辐射量随坡度不同而不同。读某山地坡面七月份太阳辐射量图，回答（1）-（2）题。 （1）关于该山地坡向的叙述正确的是（ ） ①阳坡 ②阴坡 ③迎风破 ④背风坡 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ （2）该山地可能位于我国的（ ）
A.南方地区
B.北方地区
C.西北地区
D.青藏地区
7.
1.大气对太阳辐射的削弱作用：
①吸收作用：具有选择性，水汽和二氧化碳吸收红外线，臭氧吸收紫外线，对于可见光部分吸收比较少。
②反射作用：无选择性，云层、尘埃越多，反射作用越强。例多云的白天温度不太高。
③散射作用：具有选择性，对于波长较短的篮紫光易被散射。例晴朗的天空呈蔚蓝色等。
2.对地面的保温效应：
①大气逆辐射指大气射向地面的辐射，它对地面热量进行补偿，起保温作用。云层、尘埃，水汽，二氧化碳能增强大气逆辐射。因而多云的夜晚气温比晴天高。
3.逆温现象：
逆温现象：①海拔上升，气温升高；
②海拔上升1000米，气温下降幅度小于6°C。
产生逆温的条件：设理论温度（按温度的直减率变化）为T，实际温度为T S
（1）当T S≥T时，开始出现逆温现象
（2）当T S＜T时，逆温现象消失
逆温形成的因素：根据其成因可分为辐射逆温、下沉逆温、地形逆温和锋面逆温、城市逆温等。
（1）辐射逆温：往往出现在近地面气温较低的时候，经常发生在晴朗无云的夜间，由于地面有效辐射很强，近地面层气温迅速下降，而高处气层降温较少，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温黎明前最强，日出后自下而上消失。
辐射逆温的形成和消失的过程：（2）地形逆温：它主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由于山坡散热快，冷空气循山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的到置现象。
（3）锋面逆温：锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带，暖气团位于锋面之上，冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上，便形成逆温。
逆温现象影响：1.利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆温的好处有：
①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。
②逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。
2. 弊：不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，有利于雾的形成并使能见度变差，使大气污染更为严重。
练习 1.下图甲表示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为T。，3000米高空的实际温度为T S。当T S
≥
T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日变化图（图乙）”。回答下列问题。
（1）若T S稳定在-8℃，该城市气温至少要上升到℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为时。
（2）一般逆温结束后2小时，近地面对流才能起到净化空气的作用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间宜选在时以后。
2.读南京北城郊秋季某日垂直温度梯度（0C/100米）时空变化图。完成下列三题：
（1）该日此地发生大气逆温现象的时段是（）
A.8时-16时30分
B.17时-23时
C.16时30分-7时
D.23时-5时（2）发生大气逆温现象的最大高度约为（）
A.500米
B.100米
C.350
米 D.150米
（3）当某地大气发生逆温时（）
A.空气对流更加显著 B、抑制污染物向上扩散
C、有利于大气成云致雨
D、减少大气中臭氧的含量
3.山地对海洋气流的影响，不仅造成山坡两侧的天气差异，而且对山坡两侧的气候形成有着重要的影响。某海滨城市一所学校的地理研究性学习小组，实地考察了学校附近的一座山地。阅读分析下述材料，完成（1）～（2）题。
材料一研究小组从M 地出发，如图甲所示。
材料二在考察过程中，起初空气潮湿，气温每百米降 0．8℃。某一高度后，空气逐渐干爽，气温每百米降 0．5℃。翻过山顶往山下走，气温每百米升高 l℃。
材料三气温与所能容纳水汽的关系如图乙所示。
（1）在爬山过程中，在什么高度附近气温的垂直递减率发生了明显的变化。A．500m B．1000m C．1500m D．2000m （2）计算出在爬山过程中同一海拔高度 A、B 两地的气温分别是：
A．22℃ 24℃ B．22℃ 28℃
C．23℃ 28℃ D．23℃ 24℃
太阳能辐射量分类
太阳能资源分四类（最新）： 我国太阳能资源分布是不均衡的，按辐射强度划分，大致可以划分为四类地区，其中： 一类地区大于6700MJ/m2，＞159.5千卡/cm2 二类地区是5400-6700MJ/m2， 128.6-159.5千卡/cm2 三类地区4200-5400MJ/m2， 100-128.6千卡/cm2 四类地区小于4200MJ/ m2。 <100千卡/cm2 我国主要城市年平均日照时数，也可以划分成四类地区。 一类地区平均日照时数在2500小时以上，一类地区有乌鲁木齐、拉萨、西宁、银川、呼和浩特、沈阳等， 二类地区平均日照时数在2000-2500小时之间，二类地区有北京、天津、石家庄、济南、南昌、太原、长春、哈尔滨、兰州等， 三类地区平均日照时数在1000-2000小时，三类地区有上海、南京、杭州、合肥、福州、郑州、长沙、南宁、广州、昆明、海口， 四类地区平均日照时数1000小时以下，四类地区有重庆、成都、贵阳。 【我国太阳能资源】旧版本 在我国，西藏西部太阳能资源最丰富，最高达2333 KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。 根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。 一类地区 为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680～8400 MJ/㎡，相当于日辐射量5.1～6.4KWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333 KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。 二类地区 为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1KWh/㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
全国太阳辐射量资料
具体分部情况见下图 资源带号名称指标 Ⅰ资源丰富带≥6700MJ/（m2·a） Ⅱ资源较富带5400~6700MJ/（m2·a）Ⅲ资源一般带4200~5400MJ/（m2·a）Ⅳ资源贫乏带＜4200MJ/（m2·a）
附表1我国主要城市的辐射参数表 城市纬度Φ日辐射量 Ht 最佳倾角 Φop 斜面日 辐射量 修正系数 Kop 哈尔滨45.68 12703 Φ＋3 15838 1.1400 长春43.90 13572 Φ＋1 17127 1.1548 沈阳41.77 13793 Φ＋1 16563 1.0671 北京39.80 15261 Φ＋4 18035 1.0976 天津39.10 14356 Φ＋5 16722 1.0692 呼和浩特40.78 16574 Φ＋3 20075 1.1468 太原37.78 15061 Φ＋5 17394 1.1005 乌鲁木齐43.78 14464 Φ＋12 16594 1.0092 西宁36.75 16777 Φ＋1 19617 1.1360 兰州36.05 14966 Φ＋8 15842 0.9489 银川38.48 16553 Φ＋2 19615 1.1559 西安34.30 12781 Φ＋14 12952 0.9275 上海31.17 12760 Φ＋3 13691 0.9900 南京32.00 13099 Φ＋5 14207 1.0249 合肥31.85 12525 Φ＋9 13299 0.9988 杭州30.23 11668 Φ＋3 12372 0.9362 南昌28.67 13094 Φ＋2 13714 0.8640 福州26.08 12001 Φ＋4 12451 0.8978 济南36.68 14043 Φ＋6 15994 1.0630 郑州34.72 13332 Φ＋7 14558 1.0476 武汉30.63 13201 Φ＋7 13707 0.9036 长沙28.20 11377 Φ＋6 11589 0.8028 广州23.13 12110 Φ－7 12702 0.8850 海口20.03 13835 Φ＋12 13510 0.8761 南宁22.82 12515 Φ＋5 12734 0.8231 成都30.67 10392 Φ＋2 10304 0.7553 贵阳26.58 10327 Φ＋8 10235 0.8135 昆明25.02 14194 Φ－8 15333 0.9216 拉萨29.70 21301 Φ－8 24151 1.0964
我国太阳辐射分布详解
我国太阳辐射分布详解 我国西部太阳能的年总辐射约为140－200 Kcal/cm2·year，高于东部的80－160Kcal/cm2·year；我国东部、北部地区的年总辐射约为120－160 Kcal/cm2·year，高于南部地区的80－120 Kcal/cm2·year；我国三分之二以上的地区的年日照时数达2000小时，年总辐射大于140 Kcal/cm2?year，应用太阳能空调的前景很好。 特点：1。太阳能资源最好的地区和最差的地区，都分布在北纬22°～35°区域内。尤其是青藏高原，是我国太阳能资源最理想的地区，年辐射量达180～200Kcal/cm2·year。而四川盆地由于处在南北两股暖冷气流交汇处，云雨天气多，形成太阳能资源的低值中心。 2。在北纬30°～40°之间，太阳能资源随纬度增加而增加。 3。北纬40°以上，太阳能资源自东向西逐渐增加。 4。新疆地区太阳能资源分布由东南向西北逐渐减少。 5。台湾地区太阳能资源由东北向西南逐渐增加，海南岛太阳能资源和台湾基本相当。 太阳能利用潜力巨大太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，大致上可分为五类。甘肃省大部分地区属于一、二类地区，太阳辐射比较丰富，平均年日照时间在２３００—２７００小时。有专家测试，在相同水量和温度的前提下，兰州市夏季每天每平方米所接受的太阳热量相当于４千瓦时电转化的热量，冬季则大约相当于２千瓦时到３千瓦时电。 其实这个太阳能的能源分布是有表格的.国内最好的是西藏,青海,最差的是四川,贵州一部 太阳辐射能量不仅具大，对于我们的生产和生活有着非常重要的影响，目前被人类利用的能量几乎都是直接或者间接来自太阳辐射的能量。所以了解和认识我国太阳辐射能分布规律对于充分利用太阳能和指导工农业生产有着重要意义。太阳辐射能分布是影响农业生产光照热量条件的重要因素，也是考试重要的知识点，因此在知识上我们既要了解太阳辐射的分布规律又要会分析太阳辐射分布不同的原因。 一、我国太阳辐射能时空分布规律 1、就时间而言，我国大部分地区们于北半球的中纬度，夏季太阳高度角大光照时间长，各个地区的太阳辐射能夏半年多于冬半年。 2、就空间而言，我国太阳辐射能分布大体上东南向西北递增。 大体上的界线，从大兴安岭向西南，，经北京西侧，兰州，昆明再折向北到西藏南部，这一条线以西、以北广大地区，太阳辐射特别丰富。 二、影响太阳辐射差异的原因分析 影响太阳辐射的因素主要包括纬度高低、地形地势、气候气象条件等方面。我们结合中国太阳年辐射总量的分布图来仔细分析贫乏区、可利用区、较丰富区、丰富区的差异的原因。整体上来看，在我国西部地区由南向北，由青藏高原丰富区向北到新疆中北部地区较丰富区过渡，体现了由于太阳高度的大小关系，太阳年辐射总量由低纬向较高纬度递减规律；东部地区从沿海地区向内陆地区，太阳年辐射总量由可利用区向较丰富区和丰富区过渡，这种和经度地带类似的变化过程，由于距海远近降水多少或者说气候气象条件影响的结果；而几乎在同一纬度地带的青藏高原由于地势较高，空气稀薄形成了丰富区，四川盆地由于盆地地形影响，形成了贫乏区。 具体到太阳年辐射总量高值和低值中心来看，高值和低值中心都处在北纬22º-35º之间，高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。青藏高原能成
(完整版)影响太阳辐射强弱的因素分析分析
影响太阳辐射强弱的因素分析 JGSLJZ 【知识归纳】 太阳辐射强度是指到达地面的太阳辐射的强弱。大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用，大大削弱了到达地面的太阳辐射。但尚有诸多因素影响太阳辐射的强弱，使到达不同地区的太阳辐射的多少不同。影响太阳辐射强弱的因素主要有以下四个因素。 1．纬度位置 纬度低则正午太阳高度角大，太阳辐射经过大气的路程短，被大气削弱得少，到达地面的太阳辐射就多；反之，则少。这是太阳辐射从低纬向高纬递减的主要原因。 2．天气状况 晴朗的天气，由于云层少且薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；阴雨的天气，由于云层厚且多，大气对太阳辐射的削弱作用强，到达地面的太阳辐射就弱。如赤道地区被赤道低压带控制，多对流雨，而副热带地区被副高控制，多晴朗天气，所以赤道地区的太阳辐射要弱于副热带地区。 3．海拔高低 海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；反之，则弱。如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区，主要就是这个原因。如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区，主要就是这个原因。 4．日照长短 日照时间长，获得太阳辐射强；日照时间短，获得太阳辐射弱。如我国夏季南北普遍高温，温差不大，是因为纬度越高的地区，白昼时间长，弥补了因太阳高度角低损失的能量。 【典例精析】 1.读“太阳辐射光谱示意图”，下列因素中与A区（大气上界太阳辐射与地球表面太阳辐射差值）多少无关的是（） A．云层的厚薄B．大气污染程度C．大气密度D．气温 【解析】云层的厚薄、大气污染程度以及大气密度都会影响大气透明度进而影响到达地面的太阳辐射的多少。 【答案】D 2.辐射差额是指在某一段时间内物体能量收支的差值。读“不同纬度辐射差额的变化示意图”，若只考虑纬度因素，则a、b、c三地纬度由高到低的排列顺序为（）
太阳直接辐射计算
太阳直接辐射计算导则 1 范围 本标准给出了太阳直接辐射计算的基本原则，不同条件下的计算方法和适用范围，以及对计算结果的检验要求。 本标准适用于水平面直接辐射和法向直接辐射的计算。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 33698—2017 太阳能资源测量直接辐射 GB/T 34325—2017 太阳能资源数据准确性评判方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 直接辐射 direct radiation 从日面及其周围一小立体角内发出的辐射。 [GB/T 31163—2014，定义5.11] 注：一般来说，直接辐射是由视场角约为5°的仪器测定的，而日面本身的视场角仅约为0.5°，因此，它包括日面周围的部分散射辐射，即环日辐射。 3.2 法向直接辐射direct normal radiation 与太阳光线垂直的平面上接收到的直接辐射。 注：从数值上而言，直接辐射与法向直接辐射是相同的；两者的区别在于，直接辐射是从太阳出射的角度而定义，法向直接辐射则是从地表入射的角度而定义。 [GB/T 31163—2014，定义5.12] 3.3 水平面直接辐射direct horizontal radiation 水平面上接收到的直接辐射。 [GB/T 31163—2014，定义5.13] 3.4 散射辐射diffuse radiation；scattering radiation 太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的、但不改变其单色组成的辐射。 [GB/T 31163—2014，定义5.14] 3.5
太阳辐射的特性
太阳辐射的特性 昼夜是由于地球自转而产生的，而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。每转一周为一昼夜，所以地球每小时自转15°。地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。地球自转轴与公转轨道面的法线始终成23．5°。地球公转时自转轴的方向不变，总是指向地球的北极。因此地球处于运行轨道的不同位置时，太阳光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季变化（见下图）。每天中午时分，太阳的高度总是最高。在热带低纬度地区（即在赤道南北纬度23°27′之间的地区），一年中太阳有两次垂直入射，在较高纬度地区，太阳总是靠近赤道方向。在北极和南极地区（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太阳低于地平线的时间长，而夏季则高于地平线的时间 长。 由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样。众所周知，某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。然而，由于日地间距离太大（平均距离为1.5 x 108km），所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此人们就采用所谓“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w／m2。一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4％。 2.2 到达地面的太阳辐射 太阳照射到地平面上的辐射或称“日射”由两部分组成——直达日射和漫射日射。太阳辐射穿过大气层而到达地面时，由于大气中空气分子、水蒸气和尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射，不仅使辐射强度减弱，还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。因此实际到达地面的太阳辐射通常是由直射和漫射两部分组成。直射是指直接来自太阳其辐射方向不发生改变的辐射；漫射则是被大气反射和散射后方向发生了改变的太阳辐射，它由三部分组成：太阳周围的散射（太阳表面周围的天空亮光），地平圈散射（地平圈周围的天空亮光或暗光），及其他的天空散射辐射。另外，非水平面也接收来自地面的反射辐射。直达日射、漫射日射和反射日射的总和即为总日射或环球日射。可以依靠透镜或反射器来聚焦直达日射。如果聚光率很高，就可获得高能量密度，但却损耗了漫射日射。如果聚光率较低，也可以对部分太阳周围的漫射日射进行聚光。漫射日射的变化范围很大，当天空晴朗无云时，漫射日射为总日射的10％。但当天空乌云密布见不到太阳时，总日射则等于漫射日射。因此聚式收集器采集的能量通常要比非聚式收集器采集的能量少得多。反射日射一般都很弱，但当地面有冰雪覆盖时，垂直面上的反射日射可达总日射的40％。 到达地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响。大气层越厚，对太阳辐射的吸收、反射和散射就越严重，到达地面的太阳辐射就越少。此外大气的状况和大气的质量对到达地面的太阳辐射也有影响。显然太阳辐射穿过大气层的路径长短与太阳辐射的方向有关。参看下图，A为地球海平面上的一点，当太阳在天顶位置S时，太阳辐射穿过大气层到达A点的路径为OA。城阳位于S点时，其穿过大气层到达A 点的路径则为0A。 O，A与 OA之比就称之为“大气质量”。它表示太阳辐射穿过地球大气的路径与太阳在天顶方向垂直入射时的路径之比，通常以符号m表示，并设定标准大气压和O℃时海平面上太阳垂
徐州地区太阳辐射强度的计算..
徐州地区太阳辐射强度的计算 1.1 太阳辐射强度的计算基础知识 1.1.1 日地相对运动与赤纬角 贯穿地球中心与南北两极相连的线称为地轴。地球除了绕地轴自转以每天(24h)为一个周期外；同时又沿椭圆形轨道围绕太阳进行公转，运行周期约为一年。太阳位于椭圆形的一个焦点上。该椭圆形轨道称为黄道，在黄道平面内长半袖约为152 。 短半轴约为 ；椭圆偏心率不大，1月l 日为近日点，日地距离约 ；7月1日为远日点时 ，相差约3％。 一年中任一天的日地距离可以表示为： 81.510[10.017sin(2(93)/365)]R n km π=?+- 式中 R --- 日地距离 ； n --- 为1月1日算起，一年中的第几天 ； 地球的赤道平面与黄道平面的夹角称为赤黄角，它就是地轴与黄道平面法线间的夹角，在一年中的任一时刻皆保持为23.45°。太阳、地球的相对运动如图所示 以太为中心的日-地俯视图
以地球为中心的俯视图 在地球上任一位置观察太阳在天空中每天的视运动是以年为周期性变化的，并取决于太阳赤纬角的大小。赤纬角δ即正午时的太阳光与地球赤道平面间的夹角。取赤道向北为正方向，而向南为负方向，用δ表示。赤纬角δ从+23.45°到-23.45°变化，它导致地球表面上太阳辐射入射角的变化，使白天的长短随季节性有所不同。在赤道地区，从太阳升起到日落的持续时间为12h。但在较高纬度地区，不同季节其昼长就有相当大变化。赤纬角δ是地球围绕太阳运行规律造成的，它使地球上不同的地理位置所接受到的太阳入射光线方向不同，从而形成地球上一年有四季的变化。一年中有四个特殊日期，即：夏至、冬至、春分、秋分。北半球夏至（6月21日或22日）阳光正射北回归线赤纬角δ=23.45°；北半球冬至（12月22日或21日），太阳光线正射南回归线，δ=-23.45°；春分（3月20日或21日）和秋分（9月22日或23日）太阳正射赤道，赤纬角都为零，地球南北半球昼夜长度相等。 赤纬角的日变化可用如下近似表达式计算： δ=+ n 23.45sin[360(284)/365] 式中 n---从1月1日算起一年中的第几天的天数 ; 一年中赤纬角(δ)的变化范围23.45 ±°之间 ; 1.1.2 太阳时和时差
太阳辐射
太阳辐射 一、太阳辐射光谱和太阳常数 太阳辐射光谱 太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。 太阳常数 太阳辐射通过星际空间到达地球表面。当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc (Solar constant)
表示，单位为（W/m2）。太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计了名为“地球辐射平衡”的课题，其中一个重要项目就是对太阳辐射进行长期监视。这些观测数据将对进一步了解大气物理过程及全球气候变迁的原因有很大帮助。1981年世界气象组织推荐的太阳常数值Rsc=1367±7（W/m2），通常采用1367W/m2。 二、太阳辐射在大气中的衰减 太阳辐射通过大气层后到达地球表面。由于大气对太阳辐射有一定的吸收、散射和反射作用，使投射到大气上界的辐射不能完全到达地表面。图2.4最下面的实曲线表示太阳辐射通过大气层被吸收、散射、反射后到达地表的太阳辐射光谱。
我国太阳辐射分布详解.
我国太阳辐射分布详解 发布时间: 2009-05-31 15:49:03 文章来源:光电新闻网 导读：太阳能利用潜力巨大太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，大致上可分为五类。甘肃省大部分地区属于一、二类地区，太阳辐射比较丰富，平均年日照时间在２３００—２７００小时。 太阳能辐射资源 我国西部太阳能的年总辐射约为140－200 Kcal/cm2·year，高于东部的80－ 160Kcal/cm2·year；我国东部、北部地区的年总辐射约为120－160 Kcal/cm2·year，高于南部地区的80－120 Kcal/cm2·year；我国三分之二以上的地区的年日照时数达2000小时，年总辐射大于140 Kcal/cm2?year，应用太阳能空调的前景很好。 特点： 1。太阳能资源最好的地区和最差的地区，都分布在北纬22°～35°区域内。尤其是青藏高原，是我国太阳能资源最理想的地区，年辐射量达180～200Kcal/cm2·year。而四川盆地由于处在南北两股暖冷气流交汇处，云雨天气多，形成太阳能资源的低值中心。 2。在北纬30°～40°之间，太阳能资源随纬度增加而增加。 3。北纬40°以上，太阳能资源自东向西逐渐增加。 4。新疆地区太阳能资源分布由东南向西北逐渐减少。 5。台湾地区太阳能资源由东北向西南逐渐增加，海南岛太阳能资源和台湾基本相当。 太阳能利用潜力巨大太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，大致上可分为五类。甘肃省大部分地区属于一、二类地区，太阳辐射比较丰富，平均年日照时间在２３００—２７００小时。有专家测试，在相同水量和温度的前提下，兰州市夏季每天每平方米所接受的太阳热量相当于４千瓦时电转化的热量，冬季则大约相当于２千瓦时到３千瓦时电。
实验一、太阳辐射、光照强度和日照百分率的测定1
气象学实验报告 班级：植保检11-1 姓名：李舒学号：20116340 实验一、太阳辐射、光照强度和日照时数测定 一、实验目的 1.掌握太阳天空辐射表的使用，正确观测太阳直接辐射辐射、散射辐射、净辐射 2.掌握日照计的使用方法，正确光测光照强度 3.掌握日照时数、日照百分率的计算 二、实验器材 天空辐射表、净辐射表、照度计、紫外线照度计、日照记录纸 三、实验原理 1.辐射表示通过感应部位黑白相间的感应器产生热效应，转化为电动势 ): 单位时间内以平行光形式投射到地表单位水平面积上的2.太阳直接辐射(S′ m 太阳辐射能。 3.散射辐射(Ｄ):太阳光线经大气散射后，单位时间内以散射光形式到达地表单位水平面积上的太阳辐射能（散射辐射）。 +Ｄ) : 太阳直接辐射和散射辐射之和，称为太阳总辐射。 4.太阳总辐射(Q= S′ m 5.地面净辐射(B)：单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差（也称为地 面辐射差额）。 四、实验步骤与结果 1.天空辐射表、净辐射表的观测、照度计的观测、紫外照度计的观测
（ lx） 24550378005160059300628006170033900 33980305004890049400665006410036500 紫外线光照强度（uw/m2）125.8112.2271285302344230 228.3124.4275301286299197 323 .1100.9267276334387259 从表1可以看出， 图1 天空辐射、直接辐射、净辐射和散射辐射的时间变化规律 图2 光照强度的时间变化规律
图3 紫外线强度的时间变化规律 2. 日照时数及光照百分率的计算（以雅安为例） （1）1993年9月23日的实照时数= 7.6 h 。 （2）1993年9月23日的可照时数= 12h δ = 23.5 sinＮo 因1993年9月23日的Ｎ＝０，所以δ = 23.5 sin0o＝ 0 则这天的可照时数为12h 日照百分率＝（7.6／12）×100﹪＝63.33﹪ 五、讨论 1.天空辐射、直接辐射、散射辐射、净辐射的日变化 由图1可知，天空辐射、直接辐射、净辐射从9点到15点大体上都呈先升高后降低的趋势，且在13点左右达到最大值。由于早上9点太阳未完全升起、大气透明度低等因素，辐射比较弱；随着太阳的升起、大气透明度增加，辐射逐渐增强直至太阳高度角最大时，辐射最强；再随时间推移，辐射减弱。总辐射、直接辐射与太阳高度角呈正相关，而太阳直接辐射越强，散射辐射越弱。 ２光照强度和紫外线光照强度的日变化 由图2、3可知，光照强度和紫外线强度随时间的变化，先升高后降低。因为光照强度和紫外线强度也和太阳高度角呈正相关，而太阳高度角在9点到15点是先增加后降低。 ３(特定时间)日照时数及日照百分率 秋分日和春风日昼夜平分，各为12小时，通过计算得知1993年9月23日雅安的日照时数和日照百分率。实照时数说明太阳直接辐射的时数多少，日照百分率说明晴阴状况。所以这天雅安晴朗，天气比较好。 实验二、土壤温度、空气温度及空气湿度的测定 一、实验目的 1.熟悉测定气温和低温的几种仪器的构造和原理 2.掌握气温和土壤温度的观测方法 3.了解测定空气温度仪器的构造原理 4.掌握差算空气湿度的方法 二、实验器材 通风干湿表、百叶箱、地面温度计、最高温度计、最低温度计。 三、实验步骤
全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量
全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量 地区类别地区 太阳能年辐射量 年日照时数 标准光照下 年平均日照 时间（时）MJ/m2·年kWh/m2·年 一宁夏北部、甘肃北部、 新疆南部、青海西部、 西藏西部 6680-8400 1855-2333 3200-3300 5.08-6.3 二河北西北部、山西北 部、内蒙古南部、宁 夏南部、甘肃中部、 青海东部、西藏东南 部、新疆南部 5852-6680 1625-1855 3000-3200 4.45-5.08 三山东、河南、河北 东南部、山西南部、 新疆北部、吉林、辽 宁、云南、陕西北部、 甘肃东南部、广东南 部、福建南部、江苏 北部、安徽北部、台 湾西南部 5016-5852 1393-1625 2200-3000 3.8-4.45 四湖南、湖北、广西、 江西、浙江、福建北 部、广东北部、陕西 南部、江苏南部、安 徽南部、黑龙江、台 湾东北部 4190-5016 1163-1393 1400-2200 3.1-3.8 五四川、贵州3344-4190 928-1163 1000-1400 2.5-3.1
附录B 江苏省部分地区的?、δ、ω、αs、γs值 城市名地理纬度 ?（o） 太阳赤纬 δ（o） 太阳时角 ω（o） 太阳高度 角 αs（o） 太阳方位 角 γs（o） 南京市南京32.04 -23.43 0 34.53 0 江宁31.95 -23.43 0 34.62 0 六合32.36 -23.43 0 34.21 0 江浦32.07 -23.43 0 34.5 0 溧水31.65 -23.43 0 34.92 0 高淳31.32 -23.43 0 35.25 0 苏州市 苏州31.32 -23.43 0 35.25 0 张家港31.86 -23.43 0 34.71 0 常熟31.64 -23.43 0 34.93 0 太仓31.45 -23.43 0 35.12 0 昆山31.39 -23.43 0 35.18 0 吴县31.32 -23.43 0 35.25 0 吴江31.16 -23.43 0 35.41 0 无锡市无锡31.59 -23.43 0 34.98 0 江阴31.91 -23.43 0 34.66 0 宜兴31.36 -23.43 0 35.21 0 常州市常州31.79 -23.43 0 34.78 0 武进31.78 -23.43 0 34.79 0 金坛31.74 -23.43 0 34.83 0 溧阳31.43 -23.43 0 35.14 0 镇江市镇江32.2 -23.43 0 34.37 0 丹徒32.2 -23.43 0 34.37 0 扬中32.24 -23.43 0 34.33 0 丹阳32 -23.43 0 34.57 0 句容31.95 -23.43 0 34.62 0 扬州市扬州32.39 -23.43 0 34.18 0 江都32.43 -23.43 0 34.14 0 刑江32.39 -23.43 0 34.18 0 仪征32.27 -23.43 0 34.3 0 高邮32.78 -23.43 0 33.79 0 宝应33.23 -23.43 0 33.34 0 泰州市泰州32.49 -23.43 0 34.08 0 晋江32.03 -23.43 0 34.54 0 泰兴32.16 -23.43 0 34.41 0 姜堰32.51 -23.43 0 34.06 0 兴32.93 -23.43 0 33.64 0
影响太阳辐射强度的主要因素
大气环境—影响太阳辐射强度的主要因素 一般用太阳辐射中纬度来表示到达地面太阳辐射能量的多少，一个地区的太阳辐射强度受多种因素的影响和制约。 1、太阳高度角 影响太阳辐射强度的最主要因素是太阳高度角。其影响表现在两个方面：一是太阳高度大，等量的光线散布的面积小，光热集中，单位面积获得的太阳辐射能量就多，反之就越少。另一方面，太阳高度角大，太阳经过的大气层的距离短，受到大气的削弱作用小，到达地面的太阳辐射能量就多，反之就越少。 2、云量 云量的多少和云层的厚度对太阳辐射的影响很大，云层越厚，云量越多，对太阳辐射的削弱越多，到达地面的太阳辐射能量就越少，因而晴天比阴天太阳辐射强。 3、地势高低
地势越高，大气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用就弱，太阳辐射强度就越大。反之则越小。 4.日照时间的长短----日照长，辐射强度大 太阳辐射的影响因素有哪些？ 对于某一个具体的场地，太阳辐射强度将取决于诸多因素，这些因素包括大气条件，地球相对于太阳的位置和附近的障碍物等。 （1）大气条件对太阳辐射的影响 地球表面接受的太阳辐射要受到大气条件的影响而衰减，主要原因是由空气分子、水蒸气和尘埃引起的大气散射和由臭氧、水蒸气和二氧化碳引起的大气吸收。在晴朗夏天的正午时刻，大约有70%的太阳辐射穿过大气层直接到达地球表面；另有7%左右的太阳辐射经大气分子和粒子散射以后，也最终抵达地面；其余的被大气吸收或经散射返回空间。 (2)地球相对太阳位置的影响 地球相对于太阳的相对位置可以通过如下几个指标进行考虑： ①太阳高度角。太阳在地平线以上的高度以地平面与太阳光入射线之间的夹角来测量，称为高度角(或仰角)。太阳高度角愈大，太阳辐射强度愈大。因为对于某一地平面而言，太阳高度角低时，光线穿过大气的路程较长，能量衰减得就较多。同时，又因为光线以较小的角度投射到该地平面上，所以到达地平面的能量就较少。反之，则较多。太阳高度角因时、因地而异：一日之中，太阳高度角正午大于早晚；夏季大于冬季；低纬度地区大于高纬度地区。 ②地球到太阳的距离和地球轴的倾斜同样影响到太阳能辐射量。当6～8月份夏天来到北半球时，地球的北半球朝太阳倾斜。夏季白天时间很长，加之有利的地球轴倾斜，造成了夏季与冬季太阳能辐射总量的巨大差别。 ③日地距离。日地距离是指地球环绕太阳公转时，由于公转轨道呈椭圆形，日地之间的距离则不断改变。由于大气对太阳辐射到达地面之前有很大的衰减作用，而这种衰减因又与太阳辐射穿过大气路程的长短有关系。太阳辐射在大气中经过的路程越长，能量损失得就越多；路程越短．能量损失得越少。所以，地球位于近日点时，获得太阳辐射大于远日点。(3)日照时间 太阳辐射强度与日照时间成正比。日照时间的长短，随纬度和季节而变化。 (4)海拔高度 海拔越高，大气透明度越好，所以从太阳投射来的直接辐射量也就越高。 (5)地形、地貌及障碍物的影响 在日常生活中经常会看到如下现象。当上午或下午太阳斜照时，高大的山峰、树林会遮住太阳，房屋、烟囱等建筑物也会挡住阳光。上述现象在冬天就更为突出，冬天时太阳在地球的南半球上空，在北半球的人看上去太阳离地平线的距离较夏天近得多。由于太阳斜射的影响，阳光更容易被地形、地貌及障碍物遮挡。
太阳辐射强度模型的建立及验证
第15卷第5期 2007年10月 安徽建筑工业学院学报(自然科学版) Journal of Anhui Institute of Architecture & Industry Vol.15 No.5 Oct. 2007 收稿日期:2007-06-07 作者简介:林媛(1972-),女,讲师,硕士研究生,主要研究方向太阳能土壤源热泵。 太阳辐射强度模型的建立及验证 林媛 (安徽建筑工业学院环境工程系,合肥230601) 摘要:通过建立太阳辐射的数学模型,推导出了任意角度采光面的太阳直射辐射和散射辐射计算公式。此 外还讨论了云层对太阳辐射强度的影响,得到云遮修正系数,使非晴天的太阳辐射强度计算成为可能。通过 实验验证,所采用的太阳辐射强度计算模型是较为准确的。 关键词:直射辐射;散射辐射;云遮修正系数 中图分类号:TU111.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(2007)05-044-03 The Model of the Solar Radiation Energy.s Establishment and Verification LIN Yuan (Dept. of Environmental Engineering, Anhui Institute of Architecture & Industry, Hefei 230601, China) Abstract:After establishing solar radiation mathematical model, incident angle computing formula of solar direct radiation and scattered radiation of arbitrary angle of flat solar energy absorber plane was obtained. In addition, the impact of cloud layer on solar radiation intensity was discussed, and over- cast compensation factor was obtained. So, the solar radiation intensity calculation of the days of no sunshine becomes possible. The experiment proved the availability of the model. Key words:the solar of direct radiation; the solar of scattered radiation; overcast compensation factor 单位面积在单位时间内接受的太阳辐射能称 为太阳辐射强度,通常以I表示,其单位为 W/m2,这个数值决定着利用太阳能的可能性。 由于大气层对太阳辐射的衰减作用,到达地面上 的太阳辐射能有两种:一种是太阳直接辐射;另一 种是由大气、灰尘、水滴等散射而来的,称为散射 辐射。在天气晴朗时,到达地面的太阳能主要是 直接辐射;在阴天时主要是散射辐射。此外,在海 拔高度不同的地区,太阳辐射强度也不相同。海 拔高的地区高于海拔低的地区。至于确定辐射量
太阳辐射.
太阳辐射.
太阳辐射 一、太阳辐射光谱和太阳常数 太阳辐射光谱 太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
太阳常数 太阳辐射通过星际空间到达地球表面。当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc (Solar constant)表示，单位为（W/m2）。太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计
(整理)太阳辐射的基本定律
二．太阳能光伏电源系统的原理及组成 太阳能电池发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。它由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成，其系统组成如图1－1所示。 图1－1 太阳能电池发电系统示意图 1．太阳能电池方阵： 太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为4cm2到100cm2不等。太阳能电池单体的工作电压约为0.5V, 工作电流约为20－25mA/cm2, 一般不能单独作为电源使用。将太阳能电池单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率一般为
几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件再经过串并联组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率(见图1－2)。 （1）硅太阳能电池单体 常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。硅片本身是P型硅，表面扩散层是N区，在这两个区的连接处就是所谓的PN结。PN结形成一个电场。太阳能电池的顶部被一层抗反射膜所覆盖，以便减少太阳能的反射损失。 太阳能电池的工作原理如下： 光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长 决定，光被晶体硅吸收后，在PN结中产生一对对正负电荷，由于在PN结 区域的正负电荷被分离，因而可以产生一个外电流场，电流从晶体硅片电池
的底端经过负载流至电池的顶端。这就是“光生伏打效应”。 图1－2 太阳能电池单体、组件和方阵 将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间时，将有电流流过该负载，于是太阳能电池就产生了电流；太阳能电池吸收的光子越多，产生的电流也就越大。光子的能量由波长决定，低于基能能量的光子不能产生自由电子，一个高于基能能量的光子将仅产生一个自由电子，多余的能量将使电池发热，伴随电能损失的影响将使太阳能电池的效率下降。 （2）硅太阳能电池种类 目前世界上有3 种已经商品化的硅太阳单体组件 方阵
太阳辐射强度测量
4太阳辐射照度实验（略） 实验设备：辐射电流表、总辐射表、辐射热计 实验原理： 太阳辐射电流表是与太阳总辐射表配套使用的二次仪表，将其测得数据经过换算后，即为太阳辐射的瓦/平方米值。其具有检测精度高，便携式设计，性能稳定，功能丰富等方面特点，是太阳能测试方面的理想工具。该表用来测量光谱范围为0.3-3μm的太阳总辐射，也可用来测量入射到斜面上的太阳辐射，如感应面向下可测量反射辐射,如加配遮光环可测量散射辐射。因此，它可广泛应用于教学、太阳能利用、气象、农业、建筑材料老化及大气污染等部门做太阳辐射能量的测量。 仪器的工作原理基于热电效应。在锰铜—康铜组成的热电堆上涂以炭黑及氧化镁，利用他们对太阳辐射热吸收系数的不同而造成热电堆冷、热端点的温差，形成热电势。用辐射电流表测出其热电流强度，这个电流强度的大小与太阳辐射照度成正比。 辐射热计用于测量工作地点所接受到的单向辐射热强度。 实验方法： （1）在太阳直射辐射不被遮蔽的开阔处，安装好天空辐射表，调节底板上的三个螺钉，使仪器感应面成水平位置。辐射电流表安装在天空辐射表的北面，其距离应使观测者读数时不遮挡天空辐射表。 （2）将天空辐射表的2根导线与辐射电流表的（+）、（-）端连接好，待仪器稳定后即可开始测量。 （3）测量总辐射照度时，把天空辐射表头部的金属罩取下，经40s后即可从电流表上读取数值；测散射辐射照度时，需用专用遮光板遮住太阳直射辐射，然后从电流表上读数；直射辐射照度可从同步测得的总辐射照度中减去散射辐射照度来求得。 （4）把上述辐射电流表上的数值按仪器使用说明书中的公式换算成辐射照度。 设备参数： 辐射电流表 测试范围：0～2000瓦/平方米检测精度：<±1瓦/平方米 显示数值:小于200毫伏(液晶显示) 使用温度:-20～+50℃ 电池供电：DC:9V连续使用大于七天相对湿度：80% 重量：小于600克 总辐射表 灵敏度：7～14mv／kw.m-2 响应时间：<35秒(99％) 余弦响应：不大于±7％(太阳高度10°时) 年稳定度:不大于±2% 温度系数：不大于±2％(-10℃～＋40℃) 光谱范围:0.3～3.2μm 信号输出：0～20mv 非线性：±2％ 重量：2.5kg 辐射热计 量程：0-2kW/平方米分辨率：0.01kW/平方米标定精度：±5% 实验报告要求：测量记录本地太阳能辐射强度。
太阳总辐射表原理和使用方法
太阳总辐射表原理和使用方法 太阳能总辐射表是测量太阳能水平辐射量的方法。太阳总辐射表为热电效应原理，感应元件采用绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面上，而冷结点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输出信号与太阳辐照度成正比。为减小温度的影响则配有温度补偿线路，为了防止环境对其性能的影响，则用两层石英玻璃罩，罩是经过精密的光学冷加工磨制而成的。 该表用来测量光谱范围为0.3-3μm 的太阳总辐射，也可用来测量入射到斜面上的太阳辐射，如感应面向下可测量反射辐射，如加遮光环可测量散射辐射。因此，它可广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建筑材料老化及大气污染等部门做太阳辐射能量的测量。 该表应安装在四周空旷，感应面以上没有任何障碍物的地方。然后将辐射表电缆插头正对北方，调整好水平位置，将其牢牢固定，再将总辐射表输出电缆与记录器相连接，即可观测。最好将电缆牢固地固定在安装架上，以减少断裂或在有风天发生间歇中断现象。下图为RHD-29太阳总辐射表的技术参数。 图2-8 太阳能总辐射表 表2-7 RHD-29太阳总辐射表的技术参数 注意事项： 1．玻璃罩应保持清洁，要经常用软布或毛皮擦试。
2．玻璃罩不可拆卸或松动，以免影响测量精度。 3．应定期更换干燥剂，以防罩内结水。 二、利用太阳能光测系统获取水平面太阳辐射量测量 太阳辐射观测：总辐射；直接辐射；散射辐射(总表+装置)；净全辐射；反射辐射；分光谱辐射（5块）；辐射表专用电缆；辐射观测台架；太阳辐射电流表；辐射数据采集系统（含软件）组成。实现对太阳辐射的能量动态检测以及太阳光谱的分布，各光谱的能量的动态检测，认识和了解太阳能各要素相互关系。 图2-9 太阳能观测系统