太陽(yáng)輻射進(jìn)入大氣層的衰減
對(duì)于太陽(yáng)能熱水器工程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們?cè)谧鎏?yáng)能工程方案的時(shí)候，一定要考慮到太陽(yáng)輻射進(jìn)入大氣層的影響。由于地球外表有一層厚約30km的大氣層。雖然厚度不大，不及地球直徑的四百分之 一，但對(duì)太陽(yáng)輻射有較大影響。太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層時(shí)，將受到大氣中的各類氣體，如臭
氧、二氧化碳以及水蒸氣和灰塵等物的吸收、反射和散射，使得到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射顯著衰減。據(jù)估計(jì)，反射回宇宙的能量約占總童的30%,被吸收的約占23%,其余47%左右 的能量才到達(dá)地球陸地和海洋，成為地球上能量的主要來(lái)源（圖1〜2)。
地球表面上的太陽(yáng)輻射由兩部分組成。
①直射輻射不改變方向的太陽(yáng)輻射。
②散射輻射被大氣層或云層反射和散射后改變了方向的太陽(yáng)輻射。
地球大氣層上界的太陽(yáng)輻射是直射輻射。當(dāng)它穿過(guò)大氣層時(shí)，部分受到大氣空氣分 子、水蒸氣和灰塵顆粒的散射，使到達(dá)地球表面的直射輻射顯著減�。煌瑫r(shí)，太陽(yáng)輻射的
各種波長(zhǎng)中的某些波長(zhǎng)的輻射被大氣中的02、H20、032和03所吸收（其中主要是02 對(duì)紫外區(qū)輻射的吸收，H20對(duì)紅外區(qū)輻射的吸收）。因此，到達(dá)地面的直接輻射和散射的
和，必定小于大氣層上界的太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射的衰減程度和大氣質(zhì)量及大氣透明度 有關(guān)。
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大氣質(zhì)董太陽(yáng)輻射透過(guò)大氣層時(shí)，通過(guò)的
路程越長(zhǎng)，則大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和散射 的量越多，太陽(yáng)輻射被衰減的程度也越厲害，到 達(dá)地面的輻射通量便越小。為了表示大氣對(duì)太陽(yáng) 輻射衰減作用的大小，一般采用“大氣質(zhì)量”（m)
這一概念。大氣質(zhì)量是太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層的無(wú) 量綱路程，是太陽(yáng)光通過(guò)大氣的路徑與太陽(yáng)在天 頂方向時(shí)路徑的比值。令海平面上太陽(yáng)光垂直人 射的路徑為1，即無(wú)量綱距為m=l,則大氣質(zhì)量
的示意見(jiàn)圖1-3。太陽(yáng)高度角與大氣質(zhì)量的關(guān)系見(jiàn) 表1-1。
圖1-3大氣質(zhì)量示意
表1-1太陽(yáng)離度角與大氣質(zhì)量的關(guān)系
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太陽(yáng)高度角as
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90°
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60°
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45°
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30°
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10°
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5°
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大氣質(zhì)置（1/sinas)
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1.000
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1. 155
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1. 414
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2. 000
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5. 758
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11. 480
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由式（1-4)及表1-1可知，太陽(yáng)在地面上方的高度越低，即高度角越小，m越大， 太陽(yáng)輻射受大氣衰減的作用越大。當(dāng)太陽(yáng)接近地平線時(shí)，其大氣質(zhì)量是天頂時(shí)的十多倍，
所以這時(shí)的太陽(yáng)輻照度較低。
(2)大氣透明度 為了考慮大氣透明度對(duì)太陽(yáng)輻射的影響，在經(jīng)過(guò)繁瑣的公式推導(dǎo)
后，制成了表格（表1-2)。從表中可査出不同太陽(yáng)高度角和大氣透明度的太陽(yáng)直接輻射 照度。
表1-2各種大氣透明度下水平面上太陽(yáng)總輻射（W/ m2)
與太陽(yáng)畝度免的關(guān)系（日-地平均距離）
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