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    太陽輻射進入大氣層的衰減
信息來源:www.ctxeog.live  文章作者:鎂雙蓮太陽能 

太陽輻射進入大氣層的衰減

對于太陽能熱水器工程系統來說,我們在做太陽能工程方案的時候,一定要考慮到太陽輻射進入大氣層的影響。由于地球外表有一層厚約30km的大氣層。雖然厚度不大,不及地球直徑的四百分之 一,但對太陽輻射有較大影響。太陽輻射穿過大氣層時,將受到大氣中的各類氣體,如臭 氧、二氧化碳以及水蒸氣和灰塵等物的吸收、反射和散射,使得到達地面的太陽輻射顯著衰減。據估計,反射回宇宙的能量約占總童的30%,被吸收的約占23%,其余47%左右 的能量才到達地球陸地和海洋,成為地球上能量的主要來源(圖1〜2)。

地球表面上的太陽輻射由兩部分組成。



①直射輻射不改變方向的太陽輻射。

②散射輻射被大氣層或云層反射和散射后改變了方向的太陽輻射。

地球大氣層上界的太陽輻射是直射輻射。當它穿過大氣層時,部分受到大氣空氣分 子、水蒸氣和灰塵顆粒的散射,使到達地球表面的直射輻射顯著減小;同時,太陽輻射的 各種波長中的某些波長的輻射被大氣中的02、H20、032和03所吸收(其中主要是02 對紫外區輻射的吸收,H20對紅外區輻射的吸收)。因此,到達地面的直接輻射和散射的 和,必定小于大氣層上界的太陽輻射。太陽輻射的衰減程度和大氣質量及大氣透明度 有關。

  1. 大氣質董太陽輻射透過大氣層時,通過的 路程越長,則大氣對太陽輻射的吸收、反射和散射 的量越多,太陽輻射被衰減的程度也越厲害,到 達地面的輻射通量便越小。為了表示大氣對太陽 輻射衰減作用的大小,一般采用“大氣質量”(m) 這一概念。大氣質量是太陽輻射通過大氣層的無 量綱路程,是太陽光通過大氣的路徑與太陽在天 頂方向時路徑的比值。令海平面上太陽光垂直人 射的路徑為1,即無量綱距為m=l,則大氣質量 的示意見圖1-3。太陽高度角與大氣質量的關系見 表1-1。

圖1-3大氣質量示意

表1-1太陽離度角與大氣質量的關系

太陽高度角as

90°

60°

45°

30°

10°

大氣質置(1/sinas)

1.000

1. 155

1. 414

2. 000

5. 758

11. 480

由式(1-4)及表1-1可知,太陽在地面上方的高度越低,即高度角越小,m越大, 太陽輻射受大氣衰減的作用越大。當太陽接近地平線時,其大氣質量是天頂時的十多倍, 所以這時的太陽輻照度較低。

(2)大氣透明度   為了考慮大氣透明度對太陽輻射的影響,在經過繁瑣的公式推導 后,制成了表格(表1-2)。從表中可査出不同太陽高度角和大氣透明度的太陽直接輻射 照度。

表1-2各種大氣透明度下水平面上太陽總輻射(W/ m2)

與太陽畝度免的關系(日-地平均距離)


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