簡(jiǎn)述太陽(yáng)直接輻射的物理意義

【專家解說(shuō)】：　　以平行光線的形式直接投射到地面的太陽(yáng)輻射，稱之為太陽(yáng)直接輻射。
　　通常以直接輻射通量密度來(lái)表示其強(qiáng)弱。它的大小取決于太陽(yáng)高度角、大氣透明度、云量、海拔高度和地理緯度等。太陽(yáng)高度角越大時(shí),光線通過(guò)的大氣量越少,輻射分布的面積越小,故太陽(yáng)直接輻射越強(qiáng)。大氣透明度越好,太陽(yáng)輻射被削弱得越少,直接輻射越強(qiáng)。云層越厚,云量越多,則直接輻射越弱。在濃云密布時(shí),直接輻射可減少為零。海拔高度越高,光線穿過(guò)的大氣量越少和大氣越透明。
　　地球所接受到的太陽(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)向宇宙空間放射的總輻射能量的二十二億分之一，但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉，也是地球光熱能的主要來(lái)源。

　　對(duì)地球

　　到達(dá)地球上的太陽(yáng)輻射能量只有太陽(yáng)總輻射能量的很小一部分，但它的作用卻是相當(dāng)大的。

　　其一，對(duì)地理環(huán)境的影響。直接的作用如巖石受到溫度的變化影響而產(chǎn)生風(fēng)化。間接作用，地球上的大氣、水、生物是地理環(huán)境要素，他們本身的發(fā)展變化以及各要素之間的相互聯(lián)系，大部分是在太陽(yáng)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程中完成的。地球表面劃分為五帶。為什么要?jiǎng)澐治鍘?因?yàn)榈厍虮砻娓鱾€(gè)地方的緯度不同，不同緯度地帶獲得的太陽(yáng)熱量是不一樣的。如熱帶一年中太陽(yáng)可以直射，獲得的熱量最多；寒帶太陽(yáng)高度很低，并且有長(zhǎng)時(shí)間的極夜，所以獲得的熱量最少。也就是因?yàn)樘?yáng)輻射具有緯度差異導(dǎo)致了各地獲得的熱量也有差異。但是在熱量盈余的地方比如赤道，溫度并沒有越來(lái)越高；熱量虧損的地方，比如兩極，溫度也沒有越來(lái)越低，而是保持相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于整個(gè)地表來(lái)說(shuō)，熱量應(yīng)該是平衡的，因而熱量多余和熱量不足的地方，要發(fā)生熱輸送。 其二，太陽(yáng)輻射為我們的生產(chǎn)和生活提供能量。人們對(duì)太陽(yáng)輻射作用最直接的感受來(lái)自于它是人們生產(chǎn)和生活的主要能源。如植物的生長(zhǎng)需要光和熱，晾曬衣服需要陽(yáng)光，工業(yè)上大量使用的煤、石油等化石燃料是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化來(lái)的，被稱為“儲(chǔ)存起來(lái)的太陽(yáng)能”。還有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能電池等。除直接使用的太陽(yáng)能外，地球上的水能、風(fēng)能也來(lái)源于太陽(yáng)。西藏的省會(huì)拉薩有一別稱，號(hào)稱“日光城”。為什么叫這個(gè)名稱呢?因?yàn)槲鞑刈灾螀^(qū)位于青藏高原上，地勢(shì)較高，太陽(yáng)光到達(dá)地表的路程短，空氣稀薄，天空中云量少，損失少，所以太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照時(shí)間長(zhǎng)，稱為“日光城”。 直轄市重慶有個(gè)別稱，有中國(guó)的“霧都”之稱。為什么這個(gè)地方一年中多霧呢?這個(gè)地方海拔較低，受地形的影響，四川盆地使得水汽積聚不易上升，使水汽增多，而西南季風(fēng)不可能越過(guò)秦嶺；只能影響四川盆地，故帶來(lái)大量水汽，并且距海較近，所以一年中陰雨天多，天空中經(jīng)常陰云密布，所以光照少，太陽(yáng)輻射能貧乏。所以人們常用“蜀犬吠日”來(lái)形容四川盆地的氣候特色。

　　

　　對(duì)太陽(yáng)系

　　除此之外，光作用在物體上的力稱為輻射壓力。太陽(yáng)輻射的壓力能將一些東西吹出太陽(yáng)系，也能使一些東西掉到太陽(yáng)上。我們來(lái)研究一個(gè)太陽(yáng)附近的粒子。該粒子受到太陽(yáng)輻射壓力正比于粒子的截面積。作用在粒子上的重力正比于它的質(zhì)量，質(zhì)量正比于它的體積。如果粒子的線度為X它的截面積正比于X^2，而體積正比于X^3；那么只要粒子足夠小，X^2、X^3之比可任意大。當(dāng)X=1單位時(shí)，X^2=1單位^2，X^3=1單位^3；而當(dāng)X=0.1單位時(shí)，X2=0.01單位^2，X3=0.001單位^3。所以當(dāng)X足夠小時(shí)，太陽(yáng)輻射壓力可以超過(guò)重力，這就是彗星尾巴總背向太陽(yáng)的原因。

　　假設(shè)重力大于輻射的壓力，粒子被束縛在太陽(yáng)系中，當(dāng)粒子繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)光就像下雨一樣灑在粒子上。（如果軌道是圓的，太陽(yáng)光照射方向垂直于粒子的運(yùn)動(dòng)方向）。但是從粒子角度看，對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子，太陽(yáng)光是從前方輻射來(lái)的（天文學(xué)家稱之為“光行差”）。所以，輻射壓力就有一個(gè)和粒子軌道運(yùn)動(dòng)方向相反的分量。作用雖小，卻持續(xù)不斷，粒子軌道運(yùn)動(dòng)速度減小，導(dǎo)致它螺旋式的落到太陽(yáng)上去。這就是波印延——羅伯遜效應(yīng)。

　　而它，在太陽(yáng)系中起到了吸塵器的作用。這就使得太陽(yáng)系的質(zhì)量是一定的，不會(huì)減少，不會(huì)增加。