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太阳能量在地球大气圈外的衰减现象

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:太阳表面放射出的能量通过约1.5亿km到达地球的大气圈外时,与太阳光垂直的面上的太阳辐射能量密度约为1.395kW/m2,此值称为太阳常数 。太阳常数是指当地球与太阳处在平均距离的位置时,在大气层的上部与太阳光垂直的平面上,单位面积的太阳辐射能量密度。实际上,地球上不同地点的太阳光的强度是不同的,与所在地的纬度、时间、气象条件等有关。太阳高度 非常低时,地表面为球面,由于大气引起的曲折现象等原因,AM值与上式相比略低。

太阳能量在地球大气圈外的衰减现象

太阳表面放射出的能量通过约1.5亿km到达地球的大气圈外时,与太阳光垂直的面上的太阳辐射能量密度约为1.395kW/m2,此值称为太阳常数 (Solar Constant)。太阳常数是指当地球与太阳处在平均距离的位置时,在大气层的上部与太阳光垂直的平面上,单位面积的太阳辐射能量密度。一般采用1964年国际地球观测年(IGY) 所决定的值,即太阳常数的值为1.382kW/m2

实际上,地球上不同地点的太阳光的强度是不同的,与所在地的纬度、时间、气象条件等有关。即使是同一地点,正南时的直射日光也随四季的变化而不同,也就是说由于大气导致太阳光减少的比例与大气的厚度有关,定量地表示大气的厚度的单位称为大气圈通过空气量 (又称大气质量),即用通过空气量 (Air Mass, AM) 来表示。如图2.1所示,用由天顶垂直入射的通过空气量作为标准,即太阳高度正当头 (90°) 时为1 (太阳到地面的垂直距离的相对值),假定太阳光度角为θ (°),通过空气量AM由下式计算:

AM=1/sinθ(www.xing528.com)

图2.1 通过空气量

AM用来表示进入大气的直达光所通过的路程,大气圈外用AM0表示,垂直的地表面用AM1表示。太阳高度 (Solar Altitude) 非常低时,地表面为球面,由于大气引起的曲折现象等原因,AM值与上式相比略低。对太阳电池等的特性进行评价时,使用的标准大气条件一般为AM=1.5 (这里对应的太阳高度角θ为41.8°)。

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