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    太阳辐射进入大气层的衰减
信息来源:www.meishuanglian.com  文章作者:镁双莲太阳能 

太阳辐射进入大气层的衰减

对于太阳能热水器工程系统来说,我们在做太阳能工程方案的时候,一定要考虑到太阳辐射进入大气层的影响。由于地球外表有一层厚约30km的大气层。虽然厚度不大,不及地球直径的四百分之 一,但对太阳辐射有较大影响。太阳辐射穿过大气层时,将受到大气中的各类气体,如臭 氧、二氧化碳以及水蒸气和灰尘等物的吸收、反射和散射,使得到达地面的太阳辐射显著衰减。据估计,反射回宇宙的能量约占总童的30%,被吸收的约占23%,其余47%左右 的能量才到达地球陆地和海洋,成为地球上能量的主要来源(图1〜2)。

地球表面上的太阳辐射由两部分组成。



①直射辐射不改变方向的太阳辐射。

②散射辐射被大气层或云层反射和散射后改变了方向的太阳辐射。

地球大气层上界的太阳辐射是直射辐射。当它穿过大气层时,部分受到大气空气分 子、水蒸气和灰尘颗粒的散射,使到达地球表面的直射辐射显著减小;同时,太阳辐射的 各种波长中的某些波长的辐射被大气中的02、H20、032和03所吸收(其中主要是02 对紫外区辐射的吸收,H20对红外区辐射的吸收)。因此,到达地面的直接辐射和散射的 和,必定小于大气层上界的太阳辐射。太阳辐射的衰减程度和大气质量及大气透明度 有关。

  1. 大气质董太阳辐射透过大气层时,通过的 路程越长,则大气对太阳辐射的吸收、反射和散射 的量越多,太阳辐射被衰减的程度也越厉害,到 达地面的辐射通量便越小。为了表示大气对太阳 辐射衰减作用的大小,一般采用“大气质量”(m) 这一概念。大气质量是太阳辐射通过大气层的无 量纲路程,是太阳光通过大气的路径与太阳在天 顶方向时路径的比值。令海平面上太阳光垂直人 射的路径为1,即无量纲距为m=l,则大气质量 的示意见图1-3。太阳高度角与大气质量的关系见 表1-1。

图1-3大气质量示意

表1-1太阳离度角与大气质量的关系

太阳高度角as

90°

60°

45°

30°

10°

大气质置(1/sinas)

1.000

1. 155

1. 414

2. 000

5. 758

11. 480

由式(1-4)及表1-1可知,太阳在地面上方的高度越低,即高度角越小,m越大, 太阳辐射受大气衰减的作用越大。当太阳接近地平线时,其大气质量是天顶时的十多倍, 所以这时的太阳辐照度较低。

(2)大气透明度   为了考虑大气透明度对太阳辐射的影响,在经过繁琐的公式推导 后,制成了表格(表1-2)。从表中可査出不同太阳高度角和大气透明度的太阳直接辐射 照度。

表1-2各种大气透明度下水平面上太阳总辐射(W/ m2)

与太阳亩度免的关系(日-地平均距离)


2018-11-26  点击次数:171  
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