| 词条 | 太阳辐射 |
| 释义 | taiyang fushe 太阳辐射(卷名：大气科学 海洋科学 水文科学) solar radiation 太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。它来自太阳的大气层。在大气科学中，太阳辐射通常指太阳的电磁波辐射。 太阳是一个直径约 139万公里的气质高温球体，按其结构特征可分为若干层次。它的中心部分是一个处于剧烈核反应、温度高达 15000000K的区域，根据目前认识，这是维持太阳强大辐射能的源泉。在这一高温区域之外是宽广的辐射区和对流层；再向外，则是我们能直接观测到的太阳大气层，它们依次为光球、色球和日冕。组成光球、色球和日冕的气体主要是氢和氦，此外还有少量铁、硅、碳等较重元素。 光球层是一个厚度约 500公里的气层，通常被称为太阳表面。太阳表面的平均温度约 6000K。相对于色球和日冕，光球的密度最大（为地球表面大气密度的千分之一），我们接收到的太阳辐射能，基本上是光球发出的。 色球和日冕是闪光的并且几乎是透明的气体层，被称为太阳大气。色球由光球层顶一直延伸到12000~14000公里的高度。光球和色球的交界处是一个低温层，其温度只有4000多度。色球层内的温度随高度的增加而上升，到色球顶部达几万度。色球是一个充满磁场的等离子体层，由于磁场的不稳定性常产生剧烈的耀斑爆发，同时还发射大量的远紫外辐射、X 射线和高能粒子流。这些辐射对日地空间和地球高层大气影响较大。日冕是太阳大气的最外层，其厚度可达数百万公里。太阳风（太阳外层大气不断发射的稳定粒子流）就发生在这一层。由日冕光谱分析得知，这层大气的温度约为1000000K。 太阳辐射能 太阳电磁波辐射的能量，通常根据太阳辐射的热作用测量得到。太阳辐射是地－气系统，乃至地壳表层中各种运动赖以发生、发展的主要能量源泉。地－气系统每年接收到来自太阳的辐射能量约为 5.5×1024焦耳（或1.53×1018千瓦·小时），这约占太阳总辐射能的二十亿分之一。这个能量相当于人类所有能源全年产能总和的 2.7万倍。太阳辐射和太阳辐射能的变化取决于太阳大气的状态。由于组成太阳的气体始终处于不断地剧烈运动的状态，这就造成了太阳大气各层内明显的不均匀性和一系列复杂的扰动过程。这些扰动现象的总和被称为太阳活动，它主要包括太阳黑子、耀斑、谱斑、日珥和日冕状态的变化等。太阳黑子是最明显的扰动现象，它是发生在光球层内的一种尺度由数百公里到数万甚至数十万公里的涡旋运动，温度一般比光球的温度低1000～1500K。通常用沃尔夫数(W)描述太阳活动，其表达式为： 由于日地距离的变化所引起的大气外界的太阳辐射能的年变化可达±3.5％。当地球处于近日点时所接收到的太阳辐射能比在远日点时约多 7％。通常用太阳常数来表示地球大气上界的太阳辐射能量。 太阳辐射谱 一般又称太阳光谱，它是太阳辐射能量随波长的分布。太阳的辐射能量分布在从X 射线到无线电波的整个电磁波谱区内，但99.9％以上的能量集中在0.2～10.0微米波段内。最大辐射能量位于波长0.480微米处。分布在紫外波段（波长小于0.40微米），可见光波段（波长0.40～0.76微米）和红外波段（波长大于0.76微米）的能量分别约占总辐射能量的9 ％、44％和47％。太阳辐射谱的组成是相当复杂的，这是由于太阳的各气层以及各种气体质块的辐射交织在一起，再加上太阳大气本身(尤其是色球层下部的低温气体)的吸收过程所造成的。观测到的太阳辐射谱呈连续光谱形式，但其上分布着许多吸收暗线，这些暗线被称为夫琅和费线。目前，在太阳辐射谱中已发现有二千多条这种线。通常是将地面和高层观测资料进行分析、订正而获得有代表性的地球大气外界太阳辐射谱。由于计算实际大气对太阳辐射谱的影响比较困难，因此各家所得结果并不一致。太阳辐射谱曲线和相应温度下的黑体辐射谱曲线并不一致，然而太阳辐射谱在紫外波段，可见光波段和红外波段却分别与温度为5835K、6075K和 5775K时的黑体辐射谱极其吻合。太阳辐射进入到地球大气之后，要经历复杂的吸收和散射过程，因此在地球表面获得的太阳辐射不仅其能量大大减弱，而且辐射谱也发生畸变，并随实际大气状况和辐射通过的大气路径长短而变化。和地球大气外界相比，在地面的太阳辐射谱最大辐射波长明显移向长波方向，并且由于大气中臭氧的吸收，波长小于0.290微米的太阳辐射在地面已无法测到。 太阳辐射对地球大气的影响 太阳辐射和太阳活动直接或间接地影响着发生在地球大气内的各种运动过程。地球高层大气的状态几乎完全取决于太阳辐射（尤其是太阳的短波辐射和高能粒子流）及其变化。当太阳活动加强时，其紫外辐射和粒子流辐射大大加强，从而首先影响地球高层大气。太阳紫外辐射对高层大气的影响主要引起光致电解和光致电离两个基本反应，它使得离地表60～90公里高度内的自由电子数急剧增多，引起电离层各种扰动的发生。例如磁场变化，天电的加强，无线电波的衰减等。太阳微粒辐射（指来自太阳的强大的质子，α 粒子，电子及其他带电高能粒子流）接近地球大气时会产生强大的电流，从而导致强的磁暴发生，与此同时，在极区往往出现极光。太阳辐射对地球高层大气的影响，研究较多，例如太阳紫外辐射引起电离层中的电离作用在太阳活动的11年周期之内变化约达 300％等。太阳辐射和太阳活动对地球低层大气，尤其是对对流层中各种大气过程的影响是十分复杂的问题，目前仍处于探索阶段。对太阳活动和低层大气中天气气候因子变化之间的关系进行了一些统计研究，如长周期相关（主要探讨与太阳活动有关的几百年，乃至上千年的气候变化），中周期相关（研究太阳黑子和气候变化之间的关系）和短周期相关（研究太阳的各种扰动与大气中各种运动短期变化之间的关系）。由于地球大气接收到来自太阳的辐射能变化很小，并且和太阳活动几乎无关，所以目前尚无法确认太阳活动对低层大气的直接影响。通常认为，太阳活动对低层大气的影响是通过大气上下层之间的耦合作用（例如，动力学过程耦合，辐射和化学过程耦合，大气电耦合等）来实现的。太阳对地球大气，尤其是对地球低层大气的影响是日-地关系、太阳－天气气候关系研究中的重要内容，目前获得的一些结果和提出的一些假说也都是非常初步的。 |
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