地表太阳能量的分布情况

太阳光穿过大气到达地球时，由于各种吸收、散乱等影响而衰减，如图2.2所示。吸收主要由水蒸气、臭氧层、氧气层等引起，其中水蒸气的吸收较大，特别是水蒸气量较多的大气其衰减较大，臭氧层吸收对生物有害的短波长紫外线。近年来由于臭氧层的破坏，吸收这种短波长紫外线的量正在减少。

图2.3为太阳能量到达大气圈的日照诸成分。如前所述，地表面太阳能量的分布与所在地的纬度、时间、气象条件等有关。晴天时正午前后到达地表面的太阳能量密度为1kW/m2，但由于受气象条件、时间等因素的影响，实际的太阳能量密度较低。如果假设到达地表面的平均日照强度(密度) 大约为0.165kW/m2，地球的表面积为510×106km2，则到达地表面的太阳能量约为84×1012kW。几乎与大气、地表面以及海面吸收的热能相等。当平均日照量为0.165kW/m2时，则年累计量约为60kW/m2。如果按地球表面积计算，相当于人类消耗能源的几十万倍。

图2.2 日照的衰减与传递

图2.3 到达大气圈的日照诸成分(www.xing528.com)

在地球大气圈外，与太阳光垂直的面上的太阳光的密度为1.395kW/m2，到达大气圈外的太阳能的总量为177×1012kW。一般来说太阳光的辐射能量在到达大气圈之前大约有30% (53×1012kW) 由于反射而损失掉了，剩下的70%的能量中，有67%(81×1012kW)被大气、地表面、海面吸收而转换成热能。33% (40×1012 kW) 以蒸发、对流、降雨以及水流的形式形成流体循环的能量，转换成海流以及波浪的能量为370×109kW，光合作用的能量大约为40×109kW，太阳光的辐射能量中只有不到22亿分之一到达地球。

图2.4为大气圈外以及地面上的日照强度。由图可知，在地面上所测得的太阳光频谱由于大气层的吸收、散乱的影响，以及受大气通过空气量、气候、大气的状态等因素的影响会发生很大的变化。

图2.4 大气圈外以及地上的日照强度