傳熱學(xué)第四版第8章課件

傳熱學(xué)第八章熱輻射基本定律及物體的輻射特性課件制作：尹華杰傳熱學(xué)第八章課件制作：尹華杰8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念熱輻射的定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對流的特點(diǎn)熱輻射定義

由于熱的原因而產(chǎn)生的電磁波輻射熱輻射產(chǎn)生的條件及輻射與吸收的統(tǒng)一性熱輻射產(chǎn)生的條件

熱的電磁波是物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)激發(fā)出來的。只要物體的溫度高于“絕對零度”，物體總是不斷地把熱能變?yōu)檩椛淠埽蛲獍l(fā)出熱輻射8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念熱輻射的定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對流的特點(diǎn)8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念熱輻射的定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對流的特點(diǎn)熱輻射產(chǎn)生的條件及輻射與吸收的統(tǒng)一性輻射與吸收的統(tǒng)一性

物體在輻射的同時(shí)，亦不斷地吸收周圍物體投射到它上面的熱輻射，并把吸收的熱輻射能重新轉(zhuǎn)變成熱能。輻射換熱就是指物體之間相互輻射和吸收的總效果。當(dāng)物體與環(huán)境處于熱平衡時(shí)，其表面上的熱輻射仍在不停地進(jìn)行，但其輻射換熱量等于零8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念熱輻射的定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對流的特點(diǎn)8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念熱輻射的定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對流的特點(diǎn)熱輻射傳熱與對流、導(dǎo)熱傳熱的區(qū)別的兩個(gè)特點(diǎn)熱輻射的能量傳遞不需要其他介質(zhì)存在，而且在真空中傳遞的效率最高在物體發(fā)射與吸收輻射能量的過程中發(fā)生了電磁能與熱能兩種能量形式的轉(zhuǎn)換8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念熱輻射的定義及區(qū)別于導(dǎo)熱對流的特點(diǎn)8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性電磁波的速率、波長和頻率的關(guān)系

c=fλ

式中：c—電磁波的傳播速率，在真空中c=3×108m/s在大氣中的傳播速率略低于此值；f—頻率，s-1；λ—波長，單位為m，常用單位為μm（微米），1μm=10-6m工業(yè)所遇到的溫度范圍：＜2000K8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念電磁波的波譜＜2000K時(shí)有實(shí)際意義的輻射波長范圍

是：0.38～100μm

多數(shù)能量位于紅外區(qū)段：0.76～20μm

可見光區(qū)段：0.38～0.76μm，熱輻射能量的比重不大8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念電磁波的波譜8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性太陽的溫度約5800K，主要能量集中在

0.2～2μm的波長范圍，可見光占有很大比重包括太陽光的熱輻射范圍：0.1～100μm

近紅外線：波長＜25μm遠(yuǎn)紅外線：波長＞25μm微波

波長在1mm～1m的電磁波

可穿透塑料、玻璃及陶瓷制品，會被像水一樣的具有極性分子的物體吸收，在物體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)熱源，從而使物體比較均勻地得到加熱。微波爐就是這一原理的產(chǎn)品8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性吸收比、反射比和穿透比的定義熱輻射總能量

一部分吸收Qα，一部分反射Qρ，

一部分穿透Qτ

吸收比、反射比和穿透比的定義8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性固體或液體情況下

對固體或液體，輻射能在極短的距離內(nèi)就被吸收完了，可認(rèn)為τ=0。金屬導(dǎo)體的這一距離為1μm的數(shù)量級，大多數(shù)非導(dǎo)電材料，這一距離小于1μm

氣體情況下

反射能力很小，可以認(rèn)為ρ=0

鏡面反射

當(dāng)表面的粗糙度較小，表面不平整尺寸小于投入輻射的波長時(shí)，入射角等于反射角nθθ8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性nθ8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性漫反射

當(dāng)表面不平整尺寸大于投入輻射的波長時(shí)，從某一方向投射到物體表面的輻射向空間各個(gè)方向反射出去。

一般工程材料的表面都形成漫反射表面狀況的影響

對固體和液體，吸收和反射均在

表面進(jìn)行，表面的粗糙度影響很

大。而氣體的輻射主要是在容積

內(nèi)進(jìn)行，表面狀況無關(guān)緊要8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念從電磁波的角度描述熱輻射的特性8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念黑體模型及其重要性α=1的物體稱為絕對黑體ρ=1的物體稱為鏡體τ=1的物體稱為絕對透明體漫反射的物體稱為絕對白體光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體黑體模型

帶小孔的溫度均勻的空腔8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念黑體模型及其重要性8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念黑體模型及其重要性黑體模型的重要性在相同溫度的物體中，黑體的輻射能力最大在研究了黑體輻射的基礎(chǔ)上，將其他物體的輻射和黑體比較，從中找出其與黑體輻射的偏離，然后確定必要的修正系數(shù)8-1熱輻射現(xiàn)象的基本概念黑體模型及其重要性8-2黑體熱輻射的基本定律輻射力E

單位時(shí)間內(nèi)物體的單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的全部波長的輻射能的總量。單位是W/m2

輻射力表征物體發(fā)射輻射能本領(lǐng)的大小光譜輻射力Eλ

單位時(shí)間內(nèi)物體單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的包含波長為λ的單位波長范圍內(nèi)的輻射能。其單位是W/m3

右圖給出了光譜輻射力與波長、溫度的關(guān)系8-2黑體熱輻射的基本定律輻射力E

單位時(shí)間內(nèi)物體的單位表面8-2黑體熱輻射的基本定律輻射力與光譜輻射力間的關(guān)系式

黑體輻射力和光譜輻射力的表示黑體輻射力Eb光譜輻射力Ebλ黑體輻射的基本定律普朗克（Planck）定律斯忒藩-玻耳茲曼定律蘭貝特（Lambert）定律8-2黑體熱輻射的基本定律輻射力與光譜輻射力間的關(guān)系式

8-2黑體熱輻射的基本定律普朗克（Planck）定律

揭示了黑體輻射能按照波長的分布規(guī)律，它給出了黑體光譜輻射力Ebλ與波長和溫度的關(guān)系。根據(jù)量子理論得到如下數(shù)學(xué)表達(dá)式：8-2黑體熱輻射的基本定律普朗克（Planck）定律

揭示了8-2黑體熱輻射的基本定律維恩（Wien）位移定律

普朗克定律對λ求導(dǎo)，求其λ的最大值，可得維恩關(guān)于光譜輻射力的最大波長λm與溫度T之間的關(guān)系式：

斯忒藩-波耳茲曼定律8-2黑體熱輻射的基本定律維恩（Wien）位移定律

普朗克定8-2黑體熱輻射的基本定律黑體在波長λ1至λ2區(qū)段所發(fā)射出的輻射能

黑體輻射力百分?jǐn)?shù)8-2黑體熱輻射的基本定律黑體在波長λ1至λ2區(qū)段所發(fā)射出的8-2黑體熱輻射的基本定律黑體輻射函數(shù)

在給定波段區(qū)間,單位時(shí)間內(nèi)黑體單位面積所輻射的能量計(jì)算式8-2黑體熱輻射的基本定律黑體輻射函數(shù)

8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律立體角的量度平面角8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律立體角的量度立體角

單位:Sr8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律定向輻射強(qiáng)度定義

單位時(shí)間、單位可見輻射面積輻射出去的落在單位立體角內(nèi)的輻射能強(qiáng)度單位可見輻射面積

從任意方向p看到的輻射

面積是正交于的面積8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律定向輻射強(qiáng)度定向輻射強(qiáng)度計(jì)算式

蘭貝特定律（Lambert）

黑體的定向輻射強(qiáng)度與方向無關(guān)8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律符合蘭貝特定律的輻射（余弦定律）

符合蘭貝特定律的輻射力8-2黑體熱輻射的基本定律蘭貝特定律8-2黑體熱輻射的基本定律總結(jié)黑體輻射力由斯忒藩-玻耳茲曼定律確定，正比于熱力學(xué)溫度的四次方：Eb=σT4黑體輻射能量按波長的分布服從普朗克定律空間方向的分布服從蘭貝特定律維恩位移定律描述了黑體單色輻射力有個(gè)峰值，與該峰值有對應(yīng)的波長λm隨溫度升高λm向波長短的方向移動(dòng)8-2黑體熱輻射的基本定律總結(jié)復(fù)習(xí)題、習(xí)題復(fù)習(xí)題：1、2、5習(xí)題：黑體輻射基本定律：8-1、8-12復(fù)習(xí)題、習(xí)題復(fù)習(xí)題：1、2、58-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的光譜輻射

實(shí)際物體的光譜輻射隨波長做不

規(guī)則的變化實(shí)際物體的光譜輻射力

實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑

體輻射力的比值，稱為實(shí)際物體

的發(fā)射率，又稱黑度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的光譜輻射

實(shí)際物體的光譜8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的輻射力

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)際物體的輻射力并不嚴(yán)格符合四次方關(guān)系。工程中把這一偏差包括到用實(shí)驗(yàn)方法確定到發(fā)射率中。因此發(fā)射率還與溫度有關(guān)8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的輻射力

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度實(shí)際物體的定向發(fā)射率（定向黑度）

定向發(fā)射率隨θ的變化規(guī)律黑體的定向發(fā)射率是半徑為

1的半圓漫射體的定向發(fā)射率是半徑

小于1的半圓8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度實(shí)際物體的定向發(fā)射率（定向黑度）定向發(fā)射率隨θ的變化規(guī)律金屬材料的定向發(fā)射率8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度實(shí)際物體的定向發(fā)射率（定向黑度）定向發(fā)射率隨θ的變化規(guī)律金屬材料的定向發(fā)射率8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度實(shí)際物體的定向發(fā)射率（定向黑度）定向發(fā)射率隨θ

的變化規(guī)律非金屬材料

的定向發(fā)射率8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度實(shí)際物體的定向發(fā)射率（定向黑度）定向發(fā)射率隨θ

的變化規(guī)律非金屬材料

的定向發(fā)射率8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度定向發(fā)射率ε(θ)與半球平均發(fā)射率ε間的關(guān)系定向發(fā)射率ε(θ)與半球發(fā)射率ε間的關(guān)系

法向發(fā)射率εn

與半球發(fā)射率ε間的關(guān)系8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度定向發(fā)射率ε(θ)與半球平均發(fā)射率ε間的關(guān)系物體的半球平均發(fā)射率ε與法向發(fā)射率εn的比值金屬表面M=1.0～1.3（高度磨光的表面取上限）非導(dǎo)體表面M=0.95～1.0（粗糙表面取上限）除高度磨光的表面外，工程計(jì)算中一般取M=1.08-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度漫射表面

物體的半球平均發(fā)射率基本上不變，符合蘭貝特定律。這樣的表面稱為漫射表面影響物體發(fā)射率的因素

物質(zhì)種類、表面溫度、表面狀況常用材料表面的法向發(fā)射率

表8-2P369～3708-3固體和液體的輻射特性實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系物體的投入輻射

單位時(shí)間內(nèi)從外界輻射到物體單位表面積上的能量物體的吸收比

物體對投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)影響實(shí)際物體吸收比的兩個(gè)因素吸收物體本身的情況

物質(zhì)種類、表面溫度、表面狀況投入輻射的特性8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系物體的投入輻射

單位8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比光譜吸收比α（λ）

物體對某一特定波長的輻射能所吸收的百分?jǐn)?shù)8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比物體光譜吸收的選擇性

物體的光譜吸收比隨波長而異的性質(zhì)

選擇性與自身表面性質(zhì)、溫度有關(guān)，還與發(fā)出投入輻射物體的表面性質(zhì)和溫度有關(guān)實(shí)際物體吸收的選擇性對輻射傳熱計(jì)算所造成的困難

設(shè)物體1為研究的對象，物體2為產(chǎn)生投入輻射的物體8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比投入輻射來自黑體的物體吸收比8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系實(shí)際物體的吸收比8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系灰體的概念及其工程應(yīng)用光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體在一定溫度下：

工業(yè)上通常遇到的熱輻射位于紅外線范圍內(nèi)（絕大多數(shù)能量位于0.76～10μm之間）。大多數(shù)工程材料在此范圍內(nèi)，當(dāng)作灰體處理引起的誤差是可以容許的8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系灰體的概念及其工程應(yīng)8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系-基爾霍夫定律實(shí)際物體吸收比和發(fā)射率間的關(guān)系

板1為黑體，板2為一般物體，兩板間輻射換熱的熱流密度

Ｔ１Ｔ２ＥbＥαＥb（1-α）Ｅb12平行平板間的輻射換熱8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系-基爾霍夫定律實(shí)際物體吸收比和發(fā)射率間的關(guān)系

在熱平衡條件下任何物體的輻射和它對來自黑體輻射的吸收比的比值，恒等于同溫度下黑體的輻射力?；驘崞胶鈼l件滿足時(shí)，任意物體對黑體投入輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率Ｔ１Ｔ２ＥbＥαＥb（1-α）Ｅb12平行平板間的輻射換熱8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系-基爾霍夫定律漫射灰體吸收比和發(fā)射率間的關(guān)系

按灰體的定義其吸收比與波長無關(guān)，在一定溫度下是一個(gè)常數(shù)；其次物體的發(fā)射率是物性參數(shù)，與環(huán)境無關(guān)。假設(shè)在某一溫度T下，一灰體與黑體處于熱平衡，按基爾霍夫定律。然后，考慮改變灰體的環(huán)境，使其所受的輻射不是來自同溫下的黑體輻射，但保持其自身溫度不變，此時(shí)考慮到發(fā)射率及灰體吸收比的上述性質(zhì)，顯然仍應(yīng)有。所以，對于漫射的灰體表面一定有。也就是說，對于灰體，不論投入輻射是否來自黑體，也不論是否處于熱平衡條件，其吸收比恒等于同溫度下的發(fā)射率8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系-基爾霍夫定律三個(gè)層次上的基爾霍夫定律基爾霍夫定律有幾種不同層次上的表達(dá)式，其適用條件不同

層次數(shù)學(xué)表達(dá)式成立條件光譜，定向光譜，半球全波段，半球無條件，θ為緯度角漫射表面與黑體輻射處于熱平衡或?qū)β冶砻?-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系吸收比與發(fā)射率的關(guān)系8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系關(guān)于基爾霍夫定律及灰體假設(shè)的幾點(diǎn)說明對工程計(jì)算而言，只要在所研究的波長范圍內(nèi)光譜吸收比基本上與波長無關(guān)，則灰體的假定即可成立，而不必要求在全波段范圍內(nèi)為常數(shù)。在工程常見的溫度范圍（≤2000K）內(nèi)，許多工程材料都具有這一特點(diǎn)物體的輻射力越大，其吸收能力也越大。善于輻射的物體必善于吸收，反之亦然。所以同溫度下黑體的輻射力最大8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系關(guān)于基爾霍夫定律及灰8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系關(guān)于基爾霍夫定律及灰體假設(shè)的幾點(diǎn)說明當(dāng)研究物體表面對太陽能的吸收時(shí)，一般不能把物體作為灰體，即不能把物體在常溫下的發(fā)射率作為對太陽能的吸收比。因?yàn)樘栞椛渲锌梢姽庹剂私话?，而大多?shù)物體對可見光波的吸收表現(xiàn)出強(qiáng)烈的選擇性。如白漆常溫下的發(fā)射率高達(dá)0.9，但在可見光范圍內(nèi)，吸收比僅0.1～0.2。8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系關(guān)于基爾霍夫定律及灰8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系溫室效應(yīng)4.78mm厚的普通玻璃

，對于波長0.3μm＜

λ＜3μm的熱輻射有

很高的穿透比，而對

λ＞3μm的熱輻射的

穿透比甚小。太陽光

譜99%的能量集中在λ=0.2～3μm的波長段，大部分太陽光輻射能量穿過玻璃，進(jìn)入由面向太陽光的玻璃形成的有吸熱面構(gòu)成的封閉腔內(nèi)，如果封閉腔內(nèi)的吸熱面材料的光譜發(fā)射率在該波長段較小，使得吸收的熱輻射能量大于發(fā)射輻射能量，從而產(chǎn)生所謂溫室效應(yīng)該溫室效應(yīng)被用于：太陽能熱水器、植物溫室等方面8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系溫室效應(yīng)8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系溫室效應(yīng)在過去一個(gè)世紀(jì)中由于世界范圍內(nèi)工業(yè)發(fā)展排放的大量對紅外波段的輻射具有一定吸收率的氣體，如二氧化碳、多種CFC（氯氟烴）制冷劑，聚集在地球的外圍，一方面好像給地球罩了一層玻璃窗，以可見光為主的太陽能可以達(dá)到地球表面，而地球上一般溫度下的物體所輻射的紅外范圍的熱輻射則大量被這些氣體吸收，無法散發(fā)到宇宙空間中，使得地球表面的溫度逐漸升高，形成溫室效應(yīng)8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系溫室效應(yīng)8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系溫室效應(yīng)CFC制冷劑分解的

氯氣造成對臭氧層

的嚴(yán)重破壞，造成

南極臭氧層出現(xiàn)空

洞8-4實(shí)際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系溫室效應(yīng)8-5太陽與環(huán)境輻射概述太陽能的合理利用是解決世界能源問題的有效途徑之一太陽是一個(gè)巨大的熱輻射體，其直徑為1.393×109m，是地球的109倍。太陽與地球的平均距離為1.5×1011m。太陽能是一種無污染的清潔能源，它的利用越來越受到世界各國的重視。我國幅員遼闊，太陽能資源十分豐富。雖然太陽發(fā)出的能量大約只有二十二億分之一到達(dá)地球，但平均每秒照射到地球上的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球能源的總消費(fèi)量。因此太陽能的合理利用是解決世界能源問題的有效途徑之一8-5太陽與環(huán)境輻射概述8-5太陽與環(huán)境輻射概述利用太陽能要了解的一些問題達(dá)到地球表面的太陽輻射有多大？太陽能在從太空穿過大氣層到達(dá)地球表面的過程中會遇到哪些吸收與削弱影響？太陽的輻射能中各種波長能量的分布如何？8-5太陽與環(huán)境輻射概述8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能輻射的特點(diǎn)輻射溫度

太陽是個(gè)熾熱的氣團(tuán)，它的內(nèi)部不斷地進(jìn)行著核聚變反應(yīng)，由此產(chǎn)生的巨大能量以輻射方式向宇宙空間發(fā)射出去。到達(dá)地球的大氣層外緣的能量（即太陽的入射能），具有如圖中位置較高的實(shí)線所示的光譜特性，相當(dāng)于溫度為5762K的黑體輻射8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能輻射的特點(diǎn)8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能輻射的特點(diǎn)輻射波長范圍與光譜能量分布

99%的能量集中在λ=0.2～3μm的波長段，最大能量位于0.48μm的波長處

光譜能量分布如圖隨一年的日期、一天中的時(shí)間、地球緯度及大氣污染等因素不同，地面接受到的太陽輻射在0～1100W/m2范圍內(nèi)變化8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能輻射的特點(diǎn)8-5太陽與環(huán)境輻射太陽常數(shù)

日地間平均距離處，大氣層外緣與太陽射線相垂直的單位面積所接受到的太陽輻射能稱為太陽常數(shù)，記為Sc，其值為：1367±1.6W/m2。它與地理位置或一天中的時(shí)間無關(guān)8-5太陽與環(huán)境輻射太陽常數(shù)

日地間平均距離處，大氣層外緣與8-5太陽與環(huán)境輻射大氣層外緣水平面上每單位面積接受到的太陽輻射能8-5太陽與環(huán)境輻射大氣層外緣水平面上每單位面積接受到的太陽8-5太陽與環(huán)境輻射照射到地球上的太陽輻射能的近似值

式中d為地球直徑1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱值是29.3×106J，因此照射到地球的太陽能相當(dāng)于每秒燃燒600萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量地球上多種能量的來源，來自于太陽輻射能充分有效地利用太陽能對于實(shí)施能源的可持續(xù)發(fā)展方針，保持地球的良好生態(tài)環(huán)境具有重要意義8-5太陽與環(huán)境輻射照射到地球上的太陽輻射能的近似值

8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能穿過大氣層時(shí)的削弱大氣的反射云層和大氣中漂浮的較大顆粒把太陽輻射反射回宇宙空間大氣的散射和吸收大氣中的O3、N2、O2、H2O及各種CFC氣體對太陽輻射有吸收作用。其中O3對紫外線有強(qiáng)烈的吸收作用，減少紫外線對人類的傷害工業(yè)城市的污染大氣可使到達(dá)地面的太陽輻射能降低10%～20%8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能穿過大氣層時(shí)的削弱8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能穿過大氣層時(shí)的削弱散射對太陽投入輻射的重新輻射分子散射(Rayleigh散射)基本向整個(gè)空間均勻

地進(jìn)行,因此大約一

半射向宇宙空間,另

一半到達(dá)地面8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能穿過大氣層時(shí)的削弱8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能穿過大氣層時(shí)的削弱米散射(Mie散射)由于大氣層中的塵埃與懸浮微粒所造成,它使得輻射能基本沿著投入方向繼續(xù)向前傳遞,因此這部分散射能量可以認(rèn)為全部到

達(dá)地球表面上8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能穿過大氣層時(shí)的削弱8-5太陽與環(huán)境輻射投射到地面的太陽輻