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東方鑫鴻（北京）科技有限公司
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閱讀：0發布時間：2025-3-26
太陽向地球發射的輻射波長范圍廣，強度各有不同。投射到大氣上邊界的電磁太陽輻射被稱為地外輻射。全光譜的平均積分值為1367 W/m2（太陽常數）。
通常，太陽和大氣輻射波長的測量單位是納米（nm，10-9 m），而紅外線輻射的測量單位是微米（µm，10-6 m)），測量范圍如下表所示。在天文學以及一些舊書籍中，可能還會看到以埃格斯特朗（?，10-10 m）作為波長單位使用。
氣象應用中太陽和大氣輻射的波長 | |||
短波 | UV-C | 100~280nm | 由太陽發射，在到達地面之前全部被地球大氣吸收。 |
UV-B | 280~315nm | 由太陽發射，90%被地球大氣吸收，但生物活性強，會引起曬傷。 | |
UV-A | 315~400nm | 由太陽發射，大部分到達地面，但沒有較大的生物活性不強。 | |
可見光 | 400~780nm | 紫色到紅色（彩紅顏色）的可見光 | |
長波（紅外線） | 近紅外 | 780nm~3μm | 來自太陽的熱輻射 |
遠紅外 | 3μm~50μm | 來自大氣、云層、地球和周圍環境的熱輻射 | |
具有氣象學意義的光譜范圍為300nm~3000nm（短波輻射）。所有地外輻射中有96%位于該光譜范圍內。太陽光譜的*大輻射強度出現在500nm，接近可見光范圍的藍端。
完整的光譜包含紫外線（UV）、可見光（Vis）和紅外線（IR）波長。但是，這些波長范圍需根據具體的應用領域加以細分。其中*有名的是彩虹顏色——可見光的棱鏡色。IR又分為近紅外線（NIR）和遠紅外線（FIR）。
UV通常細分為UV-A、UV-B和UV-C輻射。在到達地球的總太陽輻射中，有大約6%是紫外線。短波長（高頻）的能量大，因此對生物和化學系統的影響更大。
在穿過大氣層時，太陽輻射會因為下列作用而衰減：
紫外線范圍
被分子和氣溶膠顆粒散射，以及被臭氧、二氧化硫、二氧化碳和其他微量氣體所吸收。
可見光范圍
被分子和氣溶膠顆粒散射，以及被氣溶膠顆粒、臭氧和其他微量氣體少量吸收。
紅外線范圍
被水蒸氣和氣溶膠吸收但少量散射。
大氣上層的臭氧分子能夠過濾掉紫外線輻射，且其過濾作用會隨著波長變短而增強。當幾乎所有的UV-A輻射到達地面時，臭氧吸收掉將近90%的UV-B輻射和所有的UV-C輻射。在此期間，大氣中的氧氣也會產生新的臭氧（O3），強化這一作用過程。
大氣臭氧含量的改變對UV-B輻射量的影響尤為顯著。臭氧層濃度升高，表明UV-B輻射減少，而臭氧層濃度下降，則表明到達地表面的UV-B輻射增多。
太陽輻射對大氣、陸地和海洋中的各種化學、生物和物理現象起到了推動作用。
到達地球表面的太陽輻射的主要作用是使地球變暖，這是我們人類賴以生存的條件。30%的地外太陽輻射（下圖黃色）被反射回到太空，而大約51%被陸地和水吸收，剩下的19%則被云層和大氣吸收。
長波遠紅外輻射（FIR）顯示為紅色，大部分轉化為從陸地、水、云層和大氣重新輻射回來的短波能。總能量中只有一小部分留在地球上，但足以維持地球上的所有生物進程并推動天氣系統的演化發展。
當然，反射和重新輻射回的能量中存在的變化差異會影響到地面與大氣之間的能量平衡，這種能量平衡反過來又會影響到氣象條件和其他生物進程，例如植物的生長。
人們對人類賴以生存的環境和生活方式的關注日益增加，加之對更高農作物產量的追求，我們有*要掌握有關入射輻射和反射輻射的可用準確信息。在這方面，首要關注點在于不同波長條件下輻射強度的分布情況。
如今，太陽輻射測量在多個不同的應用領域均顯現出極為重要的作用，例如氣候學、氣象學、水文學、污染預測、太陽能、農業和材料測試等。來源：由Reinhold R?semann完成的“太陽輻射測量"一書
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