摘要: 到达地面的太阳辐射，能量被减弱，光谱发生变化。到达地面的太阳辐射归纳起来有两部分组成： 一是来自于太阳方向以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射（direct radiation）； 二是经质点散射后，来自于天空方向投射到地面的称为散射辐射（sc...
到达地面的太阳辐射，能量被减弱，光谱发生变化。到达地面的太阳辐射归纳起来有两部分组成：
一是来自于太阳方向以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射（direct radiation）；
二是经质点散射后，来自于天空方向投射到地面的称为散射辐射（scattering radiation）两者之和为太阳总辐射 ，简称总辐射（globol radiation）。
太阳直辐射
（一）太阳直接辐射的能量变化
到达地面的太阳直接辐照度强弱主要与太阳高度角和大气透明程度有关。太阳垂直照射地面时（h。=90°），直接辐照度最大，太阳斜射地面时（h。<90°），直接辐照度变小。如图下图
设一水平地面面积为Q'，一束光线投射其上，太阳髙度角为h。，水平面Q'的太阳直接辐照度为S'。做一垂直于光线的平面，其面积为Q，垂直于光线面上的太阳直接辐照度为S„。显然， Q'与Q两个面上的太阳直接辐照度是不同的，但两个面上的太阳直接辐射通量是相等的，于是：
\(Q'S'=Q \cdot S\)
就纬度而言，低纬度地区一年各季太阳高度角都很大，太阳直接辐射比中、高纬度地区大得多；就海拔高度而言，随着海拔的升高，太阳直接辐射通过的大气质量数减少，大气透明系数增大，太阳直接辐射增强。有云、有雾时，大气透明系数减小，太阳直接辐射较弱。
（二）太阳直接辐射的光谱变化
太阳辐射穿过大气层后，太阳直接辐射的能量被减弱，而且光谱成分也发生了变化，见下表
太阳直接辐射穿过不同大气质量的光谱能量分布
光谱能量质量 光线 |
0 | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 4 |
紫外线 可见光 红外线 合计 |
6.7 46.8 46.5 100.0 |
5.3 46.3 48.4 100.0 |
4.2 45.8 50.0 100.0 |
2.7 43.8 53.5 100.0 |
1.8 42.0 56.2 100.0 |
1.1 40.8 58.1 100.0 |
在大气上界（m=0）太阳辐射中紫外线能量占6.7%；可见光能量占46.8%。红外线能量占46.5%。穿过大气层后，紫外线和可见光能量有不同程度的减弱，而红外线能量相对地增加了， 如m=10(h。 =5°)时，紫外线能量为0.1%，几乎为零；可见光能量占30.3%，红外线能量占69.6%，主要原因是空气分子对短波部分选择性散射的缘故，见下表
不同太阳高度时可见光各色光能量分布
色光 占可见光总能量百分数/% 太阳高度 |
红光 | 黄光 | 绿光 | 蓝光 | 紫光 | 合计 |
90 50 30 10 5 0 |
26 28 32 49 65 83 |
23 22 22 25 21 13 |
20 21 20 14 7 5 |
20 18 18 11 6 0 |
11 11 9 2 1 0 |
100 100 100 100 100 100 |
就可见光而言，当太阳高度为90°时，红光约占可见光的26%，黄光占23%，绿、蓝光各占20%，紫光较少，占11%；当太阳高度角大于30°时，上述比例变化不大。但是当太阳高度角小于10°时，红光所占比例显著增加，达可见光能量的50%以上，紫光显著减少，占2%以下。
太阳直接辐射中光谱成分随海拔变化也有所改变，总的来说，海拔较高的地方，大气清洁，散射质点少，因此紫外线和可见光中短波部分的蓝紫光含量增多，这种组成对高山植物具有一定的生物学意义。
