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太陽輻射

Solar Radiation

吳政忠
2002年2月
環境科學大辭典

名詞解釋:  地球最主要的能量來源是太陽。太陽係以電磁波的方式向四面八方的太空中輻射能量。太陽能的來源是由於其核心(溫度為16x106K)的熱核子反應,然後經過輻射和氫的對流傳送到太陽表面。太陽的可見光(或可見太陽輻射)(visible light)係來自太陽的光球(photosphere),這是太陽「冷」的外層表面,其溫度約6000°K。   假設太陽溫度為6000°K,則根據物理定律,可計算單位面積上太陽的放射能量為73.5x106Wm-2,因此全太陽表面輻射的總能量為4.46x1026W。根據最近人造衛星的測量,地球在大氣層頂,垂直太陽輻射的方向,且在太陽和地球平均距離的情況下,地球大氣層頂上單位面積收到的太陽輻射為1370Wm-2(或1.96cal/cm2/min),這個值稱為太陽常數(solar constant)。全地球收到的總太陽輻射量為1.75x1017W,這祇是太陽總輻射量的二十二億分之一。   就環境科學而言,太陽輻射光譜以0.1微米(μm,即10-6m)到100微米之間的波段最重要。人類肉眼可見的波段為可見光,其波長在0.39微米至0.78微米之間。0.39微米至0.46微米之間屬紫光;0.62微米至0.78微米之間屬紅光。凡波長小於0.39微米的電磁波稱為紫外輻射(ultraviolet radiation);波長大於0.78微米的稱為紅外輻射(infrared radiation)。   太陽輻射最強的波段是在0.475微米,地球輻射最強的波段在11.4微米。因為太陽輻射的主要範圍在0.15微米至4.0微米之間;地球輻射的主要範圍在3.0微米至100微米之間,兩者之間幾乎不相重疊。就波長而言,太陽輻射比地球輻射短得多,所以稱太陽輻射為短波輻射(short-wave radiation),地球輻射為長波輻射(long-wave radiation)。   地球表面吸收太陽輻射能的多寡,受到下列因子影響:(1)緯度的高低,(2)大氣層的吸收作用,(3)雲量多寡,(4)水陸性質的差異,和(5)地勢的高低及地形的坡面等。就全球平均狀況而言,到達地球表面的太陽輻射量僅約為大氣層頂的太陽輻射量的一半。

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