太阳光谱taiyang guangpusolar spectrum

太阳辐射经色散分光后按波长大小排列的图案。太阳辐射光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等几个波谱范围。各类光谱的波长见图1。

图1 太阳辐射的光谱

太阳光谱中能量密度的最大值是475纳米，由此向短波方向，各波长具有的能量急剧降低；向长波方向各波长具有的能量则缓慢地减弱(图2)。在大气上界，太阳辐射总能量中约有7%的能量在紫外线以下的波长范围内；47%的能量在可见光的范围内；46%的能量在红外线波长范围内。

图2 太阳光谱的能量分布

太阳辐射穿过地球大气， 由于大气层对太阳光谱的吸收和散射，使太阳光谱范围和能量分布发生变化。当太阳高度为90°时， 到达地面上的太阳光谱中紫外线约占4%, 可见光占46%, 红外线占50%, 太阳高度低至30°时， 相应的比例是3%、44%、53%(表1)，当太阳高度更低时， 紫外线能量几乎等于零， 可见光部分的能量减少到30%, 红外线的能量占主要地位，这是由于空气分子对短波部分强烈散射而引起的。

表1 太阳直接辐射穿过不同大气量时光谱能量的分布

*大气量为太阳直接辐射穿过大气的路径， 当太阳高度为90°时， m=1
太阳直接辐射的光谱成分随海拔高度不同有所改变， 在海拔较高的地方， 因空气稀薄， 散射质点少，紫外线和蓝紫光成分较多， 这对高山植物具有一定的生态学意义。使植物变矮， 叶片变厚， 色泽较深等。天空漫射辐射的光谱成分多为短波光， 在干洁大气或碧空中漫射辐射能量主要集中在波长小于1000纳米的光谱区域， 其中蓝紫光较红橙光所占比例大， 光谱能量最大值出现在420～440纳米处( 图3)。当空气含有较多的粗粒或全天有云时漫射辐射光谱中长波部分的能量增加， 具有最大能量的波长向长波方向移动。天空漫射光谱成分也与太阳高度有关。干洁大气中， 不同的太阳高度， 天空漫射辐射能量分布见表2。漫射辐射中的紫外线随太阳高度减小而减小； 红橙光和红外线部分却逐渐增加。400～600纳米随太阳高度变化不大。由于曙、暮光主要是由大气对太阳辐射散射而形成的， 因此， 它的光谱成分及其能量分布与太阳高度较低时的天空漫射辐射光谱相近。

图 3 碧空(----)和全天有云时(——)天空漫射辐射光谱能量分布比较

表2 天空漫射辐射中能量分布与太阳高度的关系（能量百分比）

波长/nm 太阳高度/°	<400	400～600	>600
90 60 45 30 15 3	25.8 24.6 23.2 20.4 14.6 5.9	53.5 54.2 54.8 56.1 58.2 53.3	20.7 21.2 22.0 23.5 27.2 40.8

太阳光谱solar spectrum

系一种不同波长的连续光谱。分为可见光与不可见光2部分。可见光的波长为400～760nm，散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色，集中起来则为白光。不可见光，又分为2种：位于红光之外区的叫红外线，波长大于760nm，最长达5 300nm；位于紫光之外区的叫紫外线，波长290～400nm。太阳光具有明显生物效应，植物在太阳光作用下可发生合成作用，动物皮肤在太阳光作用下维生素D发生转换作用；红外线具有巨大的热效应，紫外线有明显杀菌作用等。

太阳光谱solar spectrum

是由不同波长组成的连续光谱。到达地面的波长是在290～5 300nm范围。可分三个区域：紫外光谱区（紫外光）波长290～400nm，可见光谱区（可见光）波长400～760nm，红外光谱区（红外线）波长大于760nm。太阳光谱具有明显的生物效应。当空气被烟尘严重污染时，可减弱和影响光谱的组成。

太阳光谱

solar spectrum