到达地面的太阳辐射
太阳辐射与农业生产关系
太阳辐射与农业生产关系（一）辐射波谱与农业生产到达地面的太阳辐射主要分为三种：紫外辐射、红外辐射、可见光辐射。
不同波段的太阳辐射对农业作物有不同的影响。
有的会促进植物根部，叶片，果实的发育，提高营养含量，有的会抑制作物的生长，有的甚至会对植物有一定的伤害。
1.紫外辐射较短波长的紫外辐射能抑制作物生长，杀死病菌孢子。
但是如果小于290nm，就会对植物造成伤害。
有的植物对于紫外线的耐受程度特别好，比如南欧黑松。
根据科学家的研究，如果用相当于火星表面的紫外线强度作为标准，来照射各种植物，番茄、豌豆等只要3－4小时就死去；黑麦、小麦、玉米等照射60－100小时，能杀死叶片；而南欧黑松照射635小时，仍旧活着。
这是对紫外线忍受能力最强的植物。
对于其他抗紫外辐射能力不强的作物，臭氧层能够吸收较短的紫外线，保护了这些地面生物。
而波长较长的紫外辐射能够促进植物种子的萌发。
农民播种前晒种就是应用的这个原理。
适宜丰富的紫外辐射能够能促进果实成熟，提高蛋白质、维生素和糖分含量，因此，向阳的果实比较香甜。
高山，高原的紫外线丰富，因此植物根部发达，茎叶短小，也面窄小。
2．可见光辐射对作物生长有意义的波长主要为400-760nm，最有效的为叶绿素主要吸收的红橙光和蓝紫光。
在波长610-760nm的红橙光谱区，植物的光合作用、肉质直根鳞茎、球茎等的形成过程和开花过程和光周期过程都以最大速度进行。
植物叶绿素中的叶绿素a.b主要吸收红橙光，因此这一波段的可见光辐射能促进光合作用的进行。
在730nm和660nm附近的红光影响长日照植物和短日照植物的开花，茎的伸长和种子萌发。
红橙光也能促进糖类的合成。
波长在400-510nm的蓝紫光也是叶绿素主要吸收的光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收的就是蓝紫光。
因此能促进植物的光合作用，促进植物蛋白质和脂肪的合成。
大多数情况下也会延迟植物的开花。
3．红外辐射红外辐射主要增热地面，产生热效应，为植物生长发育提供热量。
气象学(第一章4-5节)剖析
三、太阳总辐射与太阳辐射总量
太阳总辐射（Global Solar ）：Q ＝ S′＋ D 太阳辐射总量（Total amount of solar radiation ）：单位面 积地平面，在某一时段内所接受到的太阳总辐射能。有日 总量、月总量、年总量。
（一）影响太阳总辐射照度的因素：
太阳高度角：晴空时，h⊙增大时，Q增大； 大气透明系数(P)：Q的变化取决S′和D贡献大小。一般， S′变化也快，因此，当P增大时，Q也增大。 海拔 :当海拔升高时，P增大，Q也增大。 云 ： Q一般会减少。
（二）、总辐照度的变化规律
日变化：在夜间为零，日出后逐渐增大，正午最大，午后 年变化：中、高纬度最大值在夏季，最小值在冬季。 随纬度增高减小。 随海拔高度增加而增大。
Surface net radiation ）
（一）地面净辐射（R）：单位地面积，一定时间内，辐射
（二）大气辐射（Atmospheric radiation ）与大气逆辐射：
1、 大气辐射是长波辐射：大气温度约为250K，辐射波长为
7～120um。
2、大气逆辐射（Atmospheric 称为大气逆辐射。
inverse radiation ）： 大气辐射既有向
上也有向下，其中投向地面部分因与地面辐射方向相反 ,
（二）几种下垫面的反射率
植物颜色愈深 r 愈小：苗期与裸地相似(5%～12%)，旺盛
期(20%左右），成熟期加大（2５%～28%）。
水面 r 比陆地小，但在h⊙小于10。时大于陆地。
思考题：
1、 垄作与平作？新耕地与未耕地？
2、 灌溉后土壤？
大气削弱了到达地面的太阳辐射
探究1
短波辐射 长波辐射
太阳与地面之间的热量传递
Q：到达大气上界的太阳辐射，会全部到达地面吗？
探究2
地面与大气之间的热量传递
Q：地面和大气之间的热量传递又是如何进行的呢？
太阳暖地
大地传大气
短波辐射 长波辐射
大气上界
大气还大地
地面
下图所示的成都，哪一天白天气温高？为什么？
2016年11月23日 成都
夜间，地面辐
白达气天地温射量辐使，面不绝 又 射 气大 的 会大 被 还 温气 太 太部 大 给 不削 阳 高分 气 致地弱 辐热 逆 降面了射，到， 得过低
夜应面白阳温间，温天辐度由月度，射升于球骤由的得没表降于削很有面，没弱高大辐气有作，气射温大用气的 强 很气 ， 温保 烈 低对 月 很温 ，太 面 高效 月
C．④⑤⑥ D．②④⑤⑥
太阳暖大地
大地暖大气
短波辐射 长波辐射
大气上界
大气还大地
地面
天气 晴朗
云层薄
2016年11月25日 成都
大气削弱 作用弱
到达地面 的太阳辐 射强
地面长波 辐射强
华北平原的农民在秋季晴朗的夜晚经常用干燥的牛 粪、草皮一起燃烧，产生滚滚浓烟。他们为什么要 这么做？
烟尘 大
云层厚
大气逆辐 射强
地面损失 的热量少
月球白天阳光直射的地方，气温可达127℃；夜晚 气温可低到-183℃，昼夜温差达310℃，而地球平 均昼夜温差只有10℃，这是为什么？
大气 上界
月球
地球
1.图中a~e表示的辐射中，属于短波辐射的是
A.a
B.b
C.c
D.d
2.人类通过低碳经济和低碳生活，能使图中变化相对明显的是
2020届高三地理复习讲解：分析到达地面太阳辐射强弱的方法
2020届高三地理复习讲解：分析到达地面太阳辐射强弱的方法一、知识讲解分析到达地面太阳辐射强弱的方法(1)太阳辐射量的大小与纬度呈负相关。
纬度越高，太阳辐射越弱；纬度越低，太阳辐射越强。
(2)太阳辐射量的大小与海拔(地势)呈正相关。
海拔越高，太阳辐射越强；海拔越低，太阳辐射越弱。
(3)太阳辐射量的大小与云量呈负相关。
云量越大，太阳辐射越弱；云量越少，太阳辐射越强。
(4)太阳辐射量的大小也与坡向有关。
阳坡太阳辐射强于阴坡；背风坡太阳辐射强于迎风坡。
二、例题分析读我国与全球同纬度太阳辐射总量对比图，完成(1)～(2)题。
(1)我国不同地区年太阳辐射总量差异最大的地区在()A．20°N附近B．25°N附近C．30°N附近D．35°N附近(2)我国东南地区年太阳辐射总量较同纬度全球平均值低，主要原因是我国东南地区()A．白昼时间短B．云雨天气多C．无沙漠分布D．洋流影响大解析：(1)从图中可以看出，30°N纬线上95°E沿线和100°E沿线太阳辐射总量差异最大。
(2)受季风气候的影响，与同纬度地区相比我国东南地区云雨天气多，对太阳辐射的削弱作用强。
答案：(1)C(2)B三、跟踪训练云量是以一日内云遮蔽天空的百分比来表示。
下图示意我国某地区多年平均云量日均值分布。
完成1～2题。
1.据图中信息判断()A．甲地多年平均日照时数小于乙地B．甲地多年平均气温日较差大于乙地C．乙地多年平均相对湿度小于丙地D．丙地云量空间变化大于丁地2.影响乙地等值线向北弯曲的最主要因素是()A．地形B．季风C．纬度位置D．海陆位置[解析]解答本题的关键是对图示等值线含义的理解，云量越大，表示该地的日照时数越少，获得的太阳辐射越少，阴雨天越多。
第(1)题，读图可知，甲地数值在50～52之间，乙地在64～66之间，即乙地平均云量大于甲地，故甲地多年平均日照时数大于乙地，甲地多年平均气温日较差大于乙地；丙地数值在46～48之间，则乙地多年平均相对湿度大于丙地；丁地等值线较丙地密集，故云量空间变化应大于丙地。
总辐射量 散射量 直射量
总辐射量散射量直射量
总辐射量是指太阳辐射通过大气层到达地面时，地面上每秒接受到的
总辐射量。
它包括来自太阳的直接辐射和大气中反射、散射和吸收的
辐射，通常用热电偶或热电池等热设备来测量。
总辐射量是太阳能利
用的重要指标，对于了解和评估太阳能资源有着重要的意义。
散射量是指太阳辐射经过大气层后，由于大气分子对光的散射作用而
到达地面上的辐射量。
散射辐射是太阳辐射经过大气层后，但没有经
过云层等遮拦影响的部分，散射辐射占总辐射的比例较高，一般在30%至50%左右。
直射量是指太阳从无云覆盖的天空直接射到地面上的辐射量。
它是太
阳光中最强的部分，也是太阳能光照强度最重要的指标之一。
直射辐
射受季节、时间和气候状况的影响，因此它的大小和分布是具有一定
差异的。
在太阳能的应用过程中，我们常常需要测量总辐射量、散射量和直射量，这些测量数据可以提供较为准确的太阳能资源评估依据。
对于太
阳能电池组的选型设计以及太阳能热利用设备的性能计算等方面，也
需要充分考虑这些光照参数。
有效测量和利用太阳能资源，可以为我
们提供更加清洁、安全、高效的能源，也符合现代社会节能环保的理念。
地球表面太阳光波长以及分布
地球表面太阳光波长以及分布太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。
太阳辐射经过整层大气时，被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射太阳辐射。
太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。
到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多(全球平均45%)，在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎绝迹(0.29μm以下的紫外线几乎全部被吸收),仅剩3%左右，在可见光谱区减少到44％，而在红外光谱区增至53％。
详见附图。
另外地球大气上界的太阳辐射光谱：99％以上在波长0.15～4.0微米之间。
大约50％的太阳辐射能量在可见光谱（波长0.4～0.76微米），7％在紫外光谱区（波长<0.4微米），43％在红外光谱区（波长>0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。
在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0．295～2．5微米。
减反射膜的厚度经过特殊设计，刚好为入射光的波长的四分之一。
计算过程如下，对于折射率为n1薄膜材料，入射光波长为λ0，则使反射最小化的薄膜厚度为d1：d1=λ0/4n1尽管，通过上面的公式，选用相应厚度、折射率膜和相应波长的光，能使反射的光减少到零，但是每一种厚度和折射率只能对应一种波长的光。
在光伏应用中，人们设计薄膜的厚度和反射率，以使波长为0.6μm的光的反射率达到最小。
因为这个波长的能量最接近太阳光谱能量的峰值。
如果减反射膜的折射率为膜两边的材料的折射率的几何平均数，反射将被进一步降低。
即如果镀上多层减反射膜，能减少反射率的光谱范围将非常宽。
但是，对于多数商业太阳能电池来说，这样的成本通常太高。
请论述一下太阳对地球的影响有哪些
请论述一下太阳对地球的影响有哪些知识点：太阳对地球的影响一、太阳辐射1.太阳辐射能是地球表层能量的主要来源，对地球气候、生态系统和人类生活产生重要影响。
2.太阳辐射经过大气层时，会受到大气成分（如水汽、二氧化碳、臭氧等）的吸收、散射和反射，导致到达地面的太阳辐射强度减弱。
3.太阳辐射的分布不均导致了地球上的热量不均，进而引起大气运动和气候变化。
二、太阳活动1.太阳活动包括太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射等，对地球磁场、电离层和气候变化产生影响。
2.太阳黑子活动周期约为11年，影响地球的磁场强度和极光现象。
3.耀斑爆发时，太阳风和高能粒子流会影响地球电离层，干扰无线电短波通信和GPS信号。
4.日冕物质抛射可能导致太阳风暴，影响地球磁场和卫星运行，甚至对电力系统、通信系统和航天器产生损害。
三、太阳引力1.太阳对地球的引力作用使地球围绕太阳公转，形成地球公转轨道。
2.地球公转产生了季节变化、昼夜长短变化等现象，对生物活动和农业生产产生影响。
3.太阳引力还影响着地球的自转速度和形状，以及地球大气的运动。
四、太阳辐射与地球生态1.太阳辐射是绿色植物进行光合作用的能量来源，对地球生态系统和氧气循环产生重要影响。
2.太阳辐射影响地表水分蒸发和降水分布，进而影响湖泊、河流、冰川等水体的分布和变化。
3.太阳辐射对地球生物圈的光热条件产生影响，有利于生物的生长发育和繁衍。
五、太阳辐射与人类生活1.太阳辐射为人类提供光热资源，满足生活和生产需求。
2.太阳能是一种清洁、可再生的能源，可以通过太阳能电池板转换为电能，为人类提供电力。
3.太阳辐射对建筑物的设计、窗户材料选择和室内光照条件产生影响。
六、太阳辐射与地球气候1.太阳辐射影响地球气候系统，是全球气候变化的重要因素之一。
2.太阳辐射分布不均导致地球上的热量不均，引起大气运动、水循环和气候带的变化。
3.太阳辐射与地球温室气体的相互作用影响地球气候稳定性，可能导致全球气候变暖或变冷。
122.2.2到达地面的太阳辐射
➢ 太阳高度角一定，大气透明度不好， 散射质点多→散射辐射增强；
➢
三、太阳总辐射
太阳总辐射：到达地面的太阳直接辐射与太阳散射辐射的总和。用Rs表示
R s R sb R sd 0 .5 R sc(1 m ) s in h
总辐射的日、年变化是受太阳高度角的影响： ➢ 日变化：中午最大 ➢ 年变化： • 中高纬度地区：夏季月份最大，冬季最小。 • 低纬度地区（0-20°左右）：一年中有两个最大值(春分和秋分)
一、太阳直接辐射
直接辐射的日变化和年变化：主要由太阳高度角决定 日变化（无云条件下）：
➢中午太阳高度角最大，直接辐射最强；日出、日落时太阳高度角最小，直接辐射最弱
年变化：
➢一般夏季最大，冬季最小；如果夏季云雨多，则春末夏初最大
纬度变化:
➢低纬度地区 > 高纬度地区； ➢全年直接辐射最大值出现在回归线附近，而不是赤道（阴雨天气较多）
一、太阳直接辐射
3.大气透明度(α)
大气透明度是指透过一个大气质量数后的辐射强度与透过前的辐射强度之比。 大气透明度与大气中水汽、尘埃等有关。这些物质越多，大气透明度越差， 透明系数越小。 天气特别晴朗，污染较少时， α=0.9； 天空混浊，污染特别严重时， α=0.6 一般情况下 α=0.84。
四、地面对太阳辐射的反射
2.下垫面性质
(1) 颜色：
各种下垫面对短波辐射的平均反射率
下垫面性质 大多数 农作物
反射率（%） 18-23
绿草地 26
大草原 22
葡萄园 18-19
落叶林 15-20
针叶林 10-15
黑钙土 5-12
新雪 陈雪 80-95 42-70
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第二章 温 度
无论是在大气还是在土壤中，都发生能量的转 化，土壤和空气的增温与冷却，水份的蒸发与凝 结，辐射能的吸收与放射。
5．地面和大气辐射
地面和大气的辐射为长波辐射(是相对太阳 辐射而言的)，它们是地面与大气、大气与大气 间热量传输的重要方式，大气和地面辐射的过程 是它们热量损失的过程。向上的地面辐射被大气 强烈吸收后，大气向四面八方发射辐射，地面发 射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差——地面 有效辐射．说明地面通过辐射方式损失热量的多 少。
春秋分， h＝90－ Φ
夏至， h＝90－ Φ＋23.5o
冬至， h＝90－ Φ－23.5o
北极：
sinh＝sinδ
h＝ δ
δ ≥0
北半球夏半年 h ≥0 极昼
δ ≤0
北半球冬半年 h ≤0 极夜
昼长：
sinh sin sin cos cos cos
cos0 tg tg
涡旋运动。 （3）平流：是大规模的空气在水平方向上的运动，有冷、暖
平流之分。它是地区间和纬度间进行水平热交换 的主要方式。 4、潜热交换：是指水分在其相态变化过程中，吸收或释放了
热量，并在存有水分的土壤与大气间，以及大 气内部各层次间进行的热量转移和交换过程。
பைடு நூலகம்
土壤热交换的方式主要是分子热传导；
地面和大气之间主要以辐射热交换转移热量；
昼长＝ 20
15 o
1. φ＝0， δ为任意值（赤道永远昼夜平分） 2. δ＝0 ，φ为任意值（春秋分，全球昼夜平分） 3. 北半球夏半年，昼长于夜，冬半年，夜长于昼
三、太阳辐射与农业生产
1、太阳辐射光谱对植物的影响 2、光照强弱与作物生长发育（光饱和点及光补偿点） 3、光照时间与作物生长发育（长日性植物、短日性 植物、中间性植物） 4、光能利用率
概念
太阳常数 太阳辐射 地球辐射 大气辐射 地面有效辐射 地面净辐射
1．辐射基本知识
辐射是一种电磁波。物体发射辐射能力与其温 度的4次方成正比，物体发射能力最强的波长与其 温度呈反比，即温度越高．发射最强的波长愈短； 发射能力强的物质其吸收能力也强。
2．大气上界的太阳辐射
太阳辐射以可见光为主，占50％，其次是红外，占 43％，紫外占7％。大气上界太阳辐射能的大小用太阳 常数表示。S0＝1367.7W／m2。
第一章 辐 射 小 结
一、短波辐射和长波辐射 二、太阳高度角和昼长 三、太阳辐射与农业生产
一、短波辐射和长波辐射
注 意！
辐射是大气中主要的物理过程之一。太阳辐射是 地球大气运动变化的最重要能源。
太阳辐射并非直接加热我们周围的(对流层)空气 (对流层大气直接吸收的太阳能微乎其微)，而是通过 地面先吸收太阳辐射获得热量后发射地面长波辐射， 大气吸收地面长波辐射获得热量，经过传导、辐射、 对流等热量交换方式，热量从下层往上层传输。这就 是对流层为什么气温随高度递减的原因。
6．地面净辐射（辐射差额）
地面辐射差额(R)——地面吸收的辐射与地面失去 的辐射的差额。R随纬度增大而减小。它的变化决定 着地面的增温与降温，进而影响气温的升降。
等于地面吸收的太阳辐射与地面有效辐射之差：
R＝（S’＋ D ）×（1－r） －F0
线索
大气上界 垂直光线 日地平均距离 S0 S0＝1367.7W/ m2
气层之间的热量交换及摩擦层中热量交换以对流 和乱流交换为主；
平流作用调节地区之间的热量差异起重要作用；
潜热输送对于大范围的能量交换以及重要天气过 程的形成及演变都起明显作用。
二、土壤热特性
1、热容量：物体温度变化１℃所需吸收或放出的热量，称为 热容量。分质量热容量Cm (又称比热或比热容)和容积热容 量Cv两种 。
大气下界 垂直光线 日地任意距离 S S S0 P m 大气下界 到达水平面 日地任意距离 S’ s' s0 Pm sinh
二、太阳高度角和昼长
sinh sin sin cos cos cos
Φ＝δ
h＝90－ Φ＋δ h＝90 （北回归线和南回归线之间）
到达地面的太阳辐射强度随日地距离而变化，影响 辐射强弱最关键的因素是太阳高度角，正是由于太阳高 度角的周期变化，导致了地球表层大气温度出现早冷午 热的日变化及冬寒夏暑的年变化。
3. 穿过大气层的太阳辐射
大气层对太阳辐射以透射为主，但也有吸 收、散射和反射等削弱作用。大气中吸收太阳 辐射的物质最主要的是臭氧(吸收紫外光)、水 汽和水滴(吸收红外光)；
散射作用因空气中质点的大小不同而异， 粗粒散射(又称漫散射)为无选择性散射；分子 散射(又称瑞利散射)为选择性散射，对波长短 的光散射能力强；
大气中对太阳辐射的反射作用缘于大气中 的云层、尘埃。
4．到达地面的太阳辐射
到达地面的太阳辐射——总辐射，总辐射 由直接辐射和散射辐射两部分组成。到达地面 的总辐射强弱因太阳高度呈现周期性变化规律。 大气透明度(云量的影响为主)使周期性的地域 和时间变化规律变得不规则。
对土温和气温的形成都起决定性作用。
§2.1 土壤和空气的热量交换方式和热特性
一、物质热量交换方式
1、分子传导：是土壤中热交换的主要方式。 2、辐射热交换：是地面与大气间进行热量交换的主要方式，
也是不同气层间热量交换的重要方式。 3、流体流动热交换：
（1）对流：分为热力对流和动力对流两种。 （2）乱流（湍流）：小规模的、无规则的升降气流或空气的
影响土壤热容量改变的主要因素是土壤中水分和空气所占的比例。土壤 湿度增大时，空气含量少，热容量增大；土壤湿度小时，空气含量多， 热容量小。另外，热容量还随土壤孔隙度的增大而减小。
2、导热率：单位厚度间、保持单位温度差时，其相 对的两个面在单位时间通过单位面积的热量。
（1）当物质不同部位之间存在温差时， 就会借分子热传导的方式 产生热能的传递，物质这种传递热量 的能力用导热率来表示； （2）土壤导热率表示土壤内由温度高 的部分向温度低的部分传递热量的能 力； （3）物质的导热率只取决于物质本身 的物理性质，土壤导热率的大小取决 于它的水土气所占的比例。