第一章辐射.ppt

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1、 (Radiant energy or Solar radiation)2022/12/311 1 1.熟悉辐射的基本概念、辐射的基本特征量、辐射的基本熟悉辐射的基本概念、辐射的基本特征量、辐射的基本定律；定律；2 2.掌握太阳高度角、可照时间、昼长、日照百分率、太阳掌握太阳高度角、可照时间、昼长、日照百分率、太阳辐射光谱、太阳常数的概念；辐射光谱、太阳常数的概念；3 3.熟悉大气对辐射的吸收、辐射在大气中的减弱规律、辐熟悉大气对辐射的吸收、辐射在大气中的减弱规律、辐射的日变化和年变化规律；射的日变化和年变化规律；4 4.理解和掌握日照时间长短的概念及变化规律；理解和掌握日照时间长短的概念及变

2、化规律；5 5.了解光合有效辐射、地面有效辐射的概念；了解光合有效辐射、地面有效辐射的概念；6 6.掌握光合作用强度、光补偿点、光饱和点、植物光周期掌握光合作用强度、光补偿点、光饱和点、植物光周期现象的概念及它们在农业生产上的应用现象的概念及它们在农业生产上的应用。本章主要内容本章主要内容2022/12/312 第一节第一节 辐射的一般知识辐射的一般知识 (Basic knowledge of radiation)一、辐射的概念一、辐射的概念(concept of radiation)concept of radiation)1 1.定义：定义：辐射：物体以电磁波或粒子的形式放射或输送能量的过

3、程。辐射：物体以电磁波或粒子的形式放射或输送能量的过程。辐射能：辐射能：物体以辐射的方式物体以辐射的方式物体以辐射的方式物体以辐射的方式放射或输送放射或输送的能量。的能量。的能量。的能量。辐射有两个基本属性辐射有两个基本属性：辐射的波动性：辐射的波动性：电磁波的波长（电磁波的波长（）、频率（）、频率（）和传播速率）和传播速率()()有如下关系：有如下关系：=3 =3 10108 8msms-1-1 各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光速各种频率的电磁波在真空中传播的速度相等即相当于光

4、速.2022/12/313l l光速光速光速光速c=3.0 x 10c=3.0 x 108 8 m s m s-1-1c=l l波长波长波长波长频率频率频率频率图图图图1.1 1.1 波长和频率的关系波长和频率的关系2022/12/314电磁辐射波谱：电磁辐射波谱：电磁辐射波谱：电磁辐射波谱：图图1.21.22022/12/315辐射的粒子性辐射的粒子性辐射的粒子性辐射的粒子性 辐射的粒子学说认为，电磁辐射由许多具有一定质量、辐射的粒子学说认为，电磁辐射由许多具有一定质量、能量和动量的微粒子组成，这些微粒称为粒子（量子）。能量和动量的微粒子组成，这些微粒称为粒子（量子）。每一个每一个粒子或量子

5、粒子或量子所具有的能量所具有的能量(E)(E)为：为：E Eh h，或或 E=h C/E=h C/h h h h 6.6266.6266.6266.62610101010-34-34J J J Js s s s，h h h h为普朗克常数为普朗克常数为普朗克常数为普朗克常数 。植物光合作用的研究常植物光合作用的研究常植物光合作用的研究常植物光合作用的研究常利利利利用辐射的粒子性。用辐射的粒子性。用辐射的粒子性。用辐射的粒子性。2022/12/3162 2.表征辐射的物理量表征辐射的物理量（1 1 1 1）辐射通量（辐射通量（F F）：定义：单位时间内通过任一表面的辐射能。定义：单位时间内通过任

6、一表面的辐射能。单位：单位：J Js s1 1或或W W（2 2）辐射通量密度（辐射通量密度（E E）定义：单位面积上的辐射通量。定义：单位面积上的辐射通量。单位：单位：J Js s1 1m m-2-2或或W Wm m-2-2。E=E=E=E=dF/dsdF/dsdF/dsdF/ds=dQ/(ds.dtdQ/(ds.dtdQ/(ds.dtdQ/(ds.dt)ds辐照度辐照度辐照度辐照度辐出度辐出度辐出度辐出度dSdFdF2022/12/317（3 3 3 3）光通量、光通量密度、照度）光通量、光通量密度、照度）光通量、光通量密度、照度）光通量、光通量密度、照度光通量光通量定义：单位时间通过某一

7、表面的可见光能量。定义：单位时间通过某一表面的可见光能量。单位：流明（单位：流明（lmlm）光通量密度光通量密度定义：单位面积上的光通量。定义：单位面积上的光通量。单位：流明单位：流明/米米2 2（lmlmm m-2-2）光照度光照度(照度）照度）定义：单位面积上接收的光通量。定义：单位面积上接收的光通量。单位：单位：lxlx，勒克斯，勒克斯，1 lx=1 lm1 lx=1 lmm m-2-22022/12/318吸收吸收吸收吸收QaQa入射入射入射入射Q Q Q Q反射反射反射反射QrQrQrQr透射透射透射透射QtQtQtQt定义：定义：定义：定义：吸收率吸收率吸收率吸收率 a=a=a=a

8、=QaQaQaQa/Q/Q/Q/Q 反射率反射率反射率反射率 r=r=r=r=QrQrQrQr/Q/Q/Q/Q 透射率透射率透射率透射率 t=Qt/Qt=Qt/Qt=Qt/Qt=Qt/Q则有则有则有则有：a+r+ta+r+t=1=11.1.1.1.吸收率、反射率和透射率吸收率、反射率和透射率 假设有一束能量为假设有一束能量为Q Q的入射光，的入射光，照射到某一物体表面，照射到某一物体表面，其中被物体吸收的能量为其中被物体吸收的能量为QaQa，反射的能量为，反射的能量为QrQr，透射，透射过物体的能量为过物体的能量为QtQt，则：，则：Q=Q=Qa+Qr+QtQa+Qr+Qt。二、二、二、二、物

9、体对辐射的吸收、反射和透射物体对辐射的吸收、反射和透射2022/12/3192.2.关于关于a a、r r、t t的几点讨论的几点讨论na a 、r r、t t是是0 01 1之间的无量纲量。若辐射不能透过物之间的无量纲量。若辐射不能透过物体，体，t t0 0，则，则a ar r1 1，吸收率越大，反射率越小，反，吸收率越大，反射率越小，反之亦然。之亦然。n物体对辐射的吸收、反射和透射具有选择性。物体对辐射的吸收、反射和透射具有选择性。n吸收率等于吸收率等于1 1的物体为黑体。的物体为黑体。三、黑体辐射定律三、黑体辐射定律1.1.斯蒂芬斯蒂芬波尔兹曼定律波尔兹曼定律 2022/12/31102

10、 2.维恩位移定律维恩位移定律定律：定律：黑体放射能力的最大值对应的波长黑体放射能力的最大值对应的波长(maxmax)与与其本身的绝对温度其本身的绝对温度(T)(T)成反比。即：成反比。即：maxmaxT T=C=C如果波长以如果波长以m m为单位，则常数为单位，则常数C C2892897.7.8 8m m K K。意义：物体温度愈高，其放射能力愈强。意义：物体温度愈高，其放射能力愈强。定律：黑体的放射能力（定律：黑体的放射能力（E ET T）与它本身绝对温度（）与它本身绝对温度（T T）的四次方成正比。即：的四次方成正比。即：E ET T TT 4 4 式中式中5.67105.6710-8-

11、8WmWm-2-2KK-4-4为斯蒂芬为斯蒂芬波尔兹曼常数。波尔兹曼常数。2022/12/3111图图图图1.41.41.41.4不同温度下黑体辐射强度与温度的关系不同温度下黑体辐射强度与温度的关系不同温度下黑体辐射强度与温度的关系不同温度下黑体辐射强度与温度的关系 物体的温度愈高，辐射物体的温度愈高，辐射能量最大值的波长愈短，能量最大值的波长愈短，即黑体辐射具有最大辐射即黑体辐射具有最大辐射能力的波长随温度升高逐能力的波长随温度升高逐渐向短波方向移动。渐向短波方向移动。2022/12/3112 第二节第二节第二节第二节 太阳辐射的基本概念及其预备知识太阳辐射的基本概念及其预备知识太阳辐射的基

12、本概念及其预备知识太阳辐射的基本概念及其预备知识（一）太阳辐射光谱和太阳常数一）太阳辐射光谱和太阳常数一）太阳辐射光谱和太阳常数一）太阳辐射光谱和太阳常数1.1.1.1.太阳辐射光谱太阳辐射光谱太阳辐射光谱太阳辐射光谱定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。定义：把太阳辐射按波长的分布称太阳辐射光谱。太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，太阳辐射的波长范围较广，几乎包括了所有的电磁波，其能量的其能量

13、的其能量的其能量的99999999集中在集中在集中在集中在0.150.150.150.154m4m4m4m波段，因此说太阳辐射光波段，因此说太阳辐射光波段，因此说太阳辐射光波段，因此说太阳辐射光谱谱谱谱主要主要主要主要包括红外线、可见光和紫外线光谱。包括红外线、可见光和紫外线光谱。包括红外线、可见光和紫外线光谱。包括红外线、可见光和紫外线光谱。一、太阳辐射的基本概念一、太阳辐射的基本概念一、太阳辐射的基本概念一、太阳辐射的基本概念2022/12/31132.2.太阳常数太阳常数n定义：当日、地间处于平均距离时定义：当日、地间处于平均距离时(约约1.4961.49610108 8km)km)，在

14、大气上界垂直于太阳光线的平面上单位面积、单，在大气上界垂直于太阳光线的平面上单位面积、单位时间内所接收的太阳辐射能，称为太阳常数。用位时间内所接收的太阳辐射能，称为太阳常数。用S S0 0表示。其值为表示。其值为136713677 W7 Wm m-2-2 我国采用的太阳常数值为我国采用的太阳常数值为1367 W1367 Wm m-2-2 。影响太。影响太阳常数的因子有日地距离、太阳黑子数等。阳常数的因子有日地距离、太阳黑子数等。2022/12/3114二二二二.日地关系及时间计量日地关系及时间计量日地关系及时间计量日地关系及时间计量 地球是一个椭球体，赤地球是一个椭球体，赤地球是一个椭球体，赤

15、地球是一个椭球体，赤道半径道半径道半径道半径6378.0km6378.0km，极半径，极半径，极半径，极半径6356.8km6356.8km，在绕太阳公转在绕太阳公转在绕太阳公转在绕太阳公转的同时又绕地轴自西向东自的同时又绕地轴自西向东自的同时又绕地轴自西向东自的同时又绕地轴自西向东自转。公转形成四季，自转形转。公转形成四季，自转形转。公转形成四季，自转形转。公转形成四季，自转形成昼夜。成昼夜。成昼夜。成昼夜。（一）日地关系（一）日地关系（一）日地关系（一）日地关系(The relationship between the sun and the earth)The relationship

16、between the sun and the earth)2022/12/3115 近日距：近日距：1月月3日，日，1.47 108km 远日距：远日距：7月月4日，日，1.52108km1 1.地球的公转运动：地球的公转运动：公转轨道为一椭圆公转轨道为一椭圆,公转一周的时间为一年。公转一周的时间为一年。2 2.地球的自转运动地球的自转运动:绕地轴旋转，自转一周为一天。绕地轴旋转，自转一周为一天。3 3.地轴与地球公转轨道面的交角为地轴与地球公转轨道面的交角为66.566.5,且地球在公且地球在公 转过程中，地轴方向保持不变转过程中，地轴方向保持不变.公转轨道为一近圆形的椭圆，太阳位于一个焦

17、点上，公转轨道为一近圆形的椭圆，太阳位于一个焦点上，日地平均距离日地平均距离1.4951.49510108 8kmkm。2022/12/3116图图1.5 1.5 地球自转和绕太阳公转示意图地球自转和绕太阳公转示意图2022/12/3117(二）时间及计量二）时间及计量1.1.真太阳时真太阳时n定义：视太阳中心连续两次对准某一经线的时间间隔定义：视太阳中心连续两次对准某一经线的时间间隔,称为一个真太阳日，一个真太阳日等分为称为一个真太阳日，一个真太阳日等分为2424份，每一份，每一份为一个真太阳时。份为一个真太阳时。规定以子夜为零时作为一天的开始，正午为真太阳时规定以子夜为零时作为一天的开始，

18、正午为真太阳时1212时。时。n n表示方法表示方法表示方法表示方法 真太阳时通常用真太阳时时角表示，即用真太阳时通常用真太阳时时角表示，即用真太阳时通常用真太阳时时角表示，即用真太阳时通常用真太阳时时角表示，即用角度计时。角度计时。角度计时。角度计时。2022/12/3118a a 真太阳时时角：太阳周日视运动轨道平面上，视太阳真太阳时时角：太阳周日视运动轨道平面上，视太阳中心所在位置和正午太阳位置间的角距。中心所在位置和正午太阳位置间的角距。b b 时角计算：时角计算：规定自正午位置量起，下午和前半夜为正，规定自正午位置量起，下午和前半夜为正，上午和后半夜为负。与以小时为单位的时间对应关系

19、上午和后半夜为负。与以小时为单位的时间对应关系如下：如下：121218h 18h 0 09090 18 180h 0h 9090180180 0 06h 6h 1801809090 6 612h 12h 90900 02022/12/3119 t t真真1515/小时小时1801802.2.2.2.平太阳时和地方平太阳时和地方平太阳时和地方平太阳时和地方时时时时平太阳时平太阳时平太阳时平太阳时n n定义：定义：定义：定义：a a a a 平太阳：以视太阳周年视运动的平均速度做匀速运动的平太阳：以视太阳周年视运动的平均速度做匀速运动的平太阳：以视太阳周年视运动的平均速度做匀速运动的平太阳：以视太

20、阳周年视运动的平均速度做匀速运动的太阳太阳太阳太阳.b b b b 平太阳时：相邻两次平太阳正午之间的时间间隔为一个平太阳时：相邻两次平太阳正午之间的时间间隔为一个平太阳时：相邻两次平太阳正午之间的时间间隔为一个平太阳时：相邻两次平太阳正午之间的时间间隔为一个平太阳日，一个平太阳日等分为平太阳日，一个平太阳日等分为平太阳日，一个平太阳日等分为平太阳日，一个平太阳日等分为24242424个平太阳时。个平太阳时。个平太阳时。个平太阳时。2022/12/3120c c 时差：真太阳时与平太阳时的差值。用时差：真太阳时与平太阳时的差值。用n n表示：表示：n nt t真真t t平平n 平太阳时的表示方

21、法：以小时表示，现在人们使用的时平太阳时的表示方法：以小时表示，现在人们使用的时间都是某种平太阳时。间都是某种平太阳时。地方时地方时:某地的平太阳时称为该地的地方平均太阳时，简某地的平太阳时称为该地的地方平均太阳时，简称地方时。称地方时。同一经线上，地方时相同，径度相差同一经线上，地方时相同，径度相差1515，地方时相差，地方时相差1 1小时。小时。3.3.世界时和世界时和北京时北京时标准时：某时区中央径线的地方时称为该时区的标准。标准时：某时区中央径线的地方时称为该时区的标准。2022/12/3121世界时：世界时：0 0时区的标准时为统一的世界标准时间，称为时区的标准时为统一的世界标准时间

22、，称为 世界时。世界时。我国统一的时间标准，为北京标准时，简称北京时。我国统一的时间标准，为北京标准时，简称北京时。北京时：东径北京时：东径120120的地方时或东八区的标准时。的地方时或东八区的标准时。北京时和世界时的换算关系如下：北京时和世界时的换算关系如下：北京时世界时北京时世界时8 8北京时、地方时、时角之间的换算关系：北京时、地方时、时角之间的换算关系：t t平平t t北北-（120120-当地径度当地径度）4 4分分/度度t t真真t t平平n nt t真真1515/小时小时1801802022/12/3122三、太阳高度角和方位角三、太阳高度角和方位角 （一）、太阳高度角（一）、

23、太阳高度角（h h）1.定义定义:太阳平行光线与地表水平面之间的夹角太阳平行光线与地表水平面之间的夹角。(0h90)(0h90)水平面上得到的太水平面上得到的太阳辐射能随着阳辐射能随着h的增的增加而增加。加而增加。图图1.6 1.6 太阳高度角和太阳辐射强度太阳高度角和太阳辐射强度2022/12/31232.2.任意时刻及正午时刻太阳高度角的计算任意时刻及正午时刻太阳高度角的计算任意时刻任意时刻h h的计算的计算sin hsin hsin hsin h sinsin+coscoscossinsin+coscoscossinsin+coscoscossinsin+coscoscos式中：式中：为

24、观测点纬度，为观测点纬度，为赤纬，为赤纬，是时角。是时角。的的的的含义：含义：太阳直太阳直射点的地理纬度射点的地理纬度.2022/12/3124正午时刻正午时刻h的计算的计算 例例例例1 1 1 1：计算杨陵（计算杨陵（3420N,10804E3420N,10804E）夏至日和冬至日正）夏至日和冬至日正午时刻的太阳高度角？午时刻的太阳高度角？解：解：根据公式根据公式 h h 9090，夏至日夏至日+23.5+23.5，冬至日，冬至日-23.5-23.5 夏至日夏至日h=903420h=90342023.5=791023.5=7910 冬至日冬至日h=903420-23.5=3210h=9034

25、20-23.5=3210注意：当计算所得注意：当计算所得h为钝角时，取其补角为太阳高度角。为钝角时，取其补角为太阳高度角。h h正午正午正午正午90-+90-+2022/12/3125太阳高度角随纬度和季节的变化太阳高度角随纬度和季节的变化 表表1.1.1 1 太阳高度角随纬度和季节的变化太阳高度角随纬度和季节的变化纬度纬度(N(N)春分日春分日夏至日夏至日秋分日秋分日冬至日冬至日90900 0232327270 023232727666630302323272746465454232327270 050504040636327274040161633334040505073732323505

26、026263333232327276666333390906666333343430606202070708686333370704646333310108080767633338080565633330 09090606033339090666633332022/12/3126（二）太阳方位角（二）太阳方位角（二）太阳方位角（二）太阳方位角 （A A A A）1.1.定义定义：太阳平行光线在水平地面上的投影和当地子午线太阳平行光线在水平地面上的投影和当地子午线 之间的夹角。之间的夹角。2.2.计算公式：计算公式：式中式中式中式中A A A A值：值：值：值：正南：正南：正南：正南：A=0A=

27、0A=0A=0正西：正西：正西：正西：A A A A90909090正东：正东：正东：正东：A A A A90 90 90 90 日出日没时日出日没时日出日没时日出日没时h h h h0 0 0 0，CosACosACosACosASinSecSinSecSinSecSinSec2022/12/31273.3.北半球太阳一年内太阳出没的方位北半球太阳一年内太阳出没的方位北半球太阳一年内太阳出没的方位北半球太阳一年内太阳出没的方位 冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈冬半年内，日出东偏南方向，日

28、没西偏南方向；且愈近冬至日，日出日没方位愈偏南。近冬至日，日出日没方位愈偏南。近冬至日，日出日没方位愈偏南。近冬至日，日出日没方位愈偏南。阳光最充足的地方阳光最充足的地方阳光最充足的地方阳光最充足的地方非洲的撒哈拉沙漠非洲的撒哈拉沙漠非洲的撒哈拉沙漠非洲的撒哈拉沙漠年平均日照长年平均日照长年平均日照长年平均日照长度度度度4300430043004300小时，小时，小时，小时，也就是平均每一天有也就是平均每一天有也就是平均每一天有也就是平均每一天有11111111小时小时小时小时45454545分钟可以见到分钟可以见到分钟可以见到分钟可以见到耀眼夺目的大太阳。耀眼夺目的大太阳。耀眼夺目的大太阳。

29、耀眼夺目的大太阳。2022/12/3128四、昼长（可照时数）四、昼长（可照时数）四、昼长（可照时数）四、昼长（可照时数）1.1.概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时概念：在无遮阴情况下，日出到日没太阳可能照射的时 间间隔。间间隔。间间隔。间间隔。2.2.计算：计算：计算：计算：昼长昼长昼长昼长 =2|2|0 0|/15/15 3.3.昼长的变化昼长的变化昼长的变化昼长的变化coscoscoscos0 0 0 0-t t t tananananttttanananan 相同纬度，昼长冬短

30、夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。例例例例2.2.某地地理纬度某地地理纬度某地地理纬度某地地理纬度=35N=35N，5 5月月月月1 1日的赤纬日的赤纬日的赤纬日的赤纬=15=15，试计算，试计算，试计算，试计算该日的昼长为多少小时？该日的昼长为多少小时？该日的昼长为多少小时？该日的昼长为多少小时？并计算日出时是几点几分？并计算日出时是几点几分？并计算日出时是几点几分？并计算日出时是几点几分？2022/12/3129夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升夏季昼长随纬度升高而加

31、长，冬季昼长随纬度升夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短，春、秋分则不随纬度升高而变。高而缩短，春、秋分则不随纬度升高而变。高而缩短，春、秋分则不随纬度升高而变。高而缩短，春、秋分则不随纬度升高而变。4.4.实照时数和日照百分率实照时数和日照百分率实照时数和日照百分率实照时数和日照百分率n实照时数：实照时数：实照时数：实照时数：地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。地面上用日照计实际测量的日照时数。n日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百分率日照百

32、分率 100%100%100%100%实照时数实照时数实照时数实照时数可照可照可照可照时数时数时数时数2022/12/31305.5.5.5.光照时间光照时间光照时间光照时间uu 曙暮光曙暮光曙暮光曙暮光 在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下时，光通过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光和暮光。和

33、暮光。和暮光。和暮光。民用曙暮光是指太阳在地平线以下民用曙暮光是指太阳在地平线以下民用曙暮光是指太阳在地平线以下民用曙暮光是指太阳在地平线以下0 0 0 06 6 6 6 的一段的一段的一段的一段时间时间时间时间,0 0 0 012121212 为航海曙暮光；为航海曙暮光；为航海曙暮光；为航海曙暮光；0 0 0 018181818 为天文曙暮光为天文曙暮光为天文曙暮光为天文曙暮光。赤道上，各季的曙暮光只有赤道上，各季的曙暮光只有赤道上，各季的曙暮光只有赤道上，各季的曙暮光只有40404040多多多多min,min,min,min,在纬度在纬度在纬度在纬度60606060 处，处，处，处，夏季可

34、达夏季可达夏季可达夏季可达3.5h,3.5h,3.5h,3.5h,冬季也有冬季也有冬季也有冬季也有1.5h,1.5h,1.5h,1.5h,随着纬度的增加，曙暮光随着纬度的增加，曙暮光随着纬度的增加，曙暮光随着纬度的增加，曙暮光时间增长。时间增长。时间增长。时间增长。光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间光照时间可照时数曙暮光时间2022/12/3131第三节第三节第三节第三节 大气对太阳辐射的减弱大气对太阳辐射的减弱大气对太阳辐射的减弱大气对太阳辐射的减弱一一一一.减弱方式减弱方式减弱方式减弱方式三种方式：吸收、散射、反射三种方式：吸收、散射、反射三种方

35、式：吸收、散射、反射三种方式：吸收、散射、反射1.吸收作用吸收作用特点：选择性吸收特点：选择性吸收 大气共吸收了太阳辐射的大气共吸收了太阳辐射的大气共吸收了太阳辐射的大气共吸收了太阳辐射的2424.其中：其中：其中：其中：平流层吸收平流层吸收平流层吸收平流层吸收4 4，对流层吸收对流层吸收对流层吸收对流层吸收17 17，云层，云层，云层，云层吸收吸收吸收吸收3 3 。2022/12/3132主要吸收主要吸收主要吸收主要吸收成分成分成分成分强吸收波段强吸收波段强吸收波段强吸收波段弱吸收波段弱吸收波段弱吸收波段弱吸收波段OO2 20.2 夜间夜间夜间夜间二、大气辐射二、大气辐射2022/12/31

36、571.1.1.1.定义定义定义定义大气辐射：大气辐射：大气辐射：大气辐射：大气向四面八方发射的辐射。大气向四面八方发射的辐射。大气向四面八方发射的辐射。大气向四面八方发射的辐射。大气逆辐射大气逆辐射大气逆辐射大气逆辐射(E Ea a)：大气辐射朝向地面的部分。大气辐射朝向地面的部分。大气辐射朝向地面的部分。大气辐射朝向地面的部分。2.2.2.2.波长范围波长范围波长范围波长范围4 4 4 4120120120120 mm ，最大放射能力波长约，最大放射能力波长约，最大放射能力波长约，最大放射能力波长约为为为为11.611.611.611.6 mm 。三、三、三、三、地面有效辐射地面有效辐射地

37、面有效辐射地面有效辐射(F F F F)1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差。2.2.2.2.计算公式计算公式计算公式计算公式F F F FE E E Eg g g g-E E E Ea a a a 其中：其中：其中：其中：为地面为地面为地面为地面对大气逆辐射对大气逆辐射对大气逆辐射对大气逆辐射吸收率，平均取吸收率，平均取吸收率，平均取吸收率，平均取0.95.0.95.0.95.0.95.2022/12/31583.3.3.3.影响因子影响因子影响

38、因子影响因子 地面温度地面温度地面温度地面温度 、空气温度、空气湿度、云况、风力、空气温度、空气湿度、云况、风力、空气温度、空气湿度、云况、风力、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。海拔、地面状况和植被等。海拔、地面状况和植被等。海拔、地面状况和植被等。4.4.地面有效辐射的意义地面有效辐射的意义地面有效辐射的意义地面有效辐射的意义 F F大，地面降温多，易形成露、霜、大，地面降温多，易形成露、霜、大，地面降温多，易形成露、霜、大，地面降温多，易形成露、霜、低温灾害等，在农林业生产上可通过改低温灾害等，在农林业生产上可通过改低温灾害等，在农林业生产上可通过改低温灾害等，在农

39、林业生产上可通过改善生产措施，以防御灾害的发生。善生产措施，以防御灾害的发生。善生产措施，以防御灾害的发生。善生产措施，以防御灾害的发生。2022/12/3159五、地面净辐射五、地面净辐射五、地面净辐射五、地面净辐射(R)(R)(R)(R)1.1.1.1.定义定义定义定义 在在在在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，称为射之差，称为射之差，称为射之差，称为地面净辐射地面净辐射地面净辐射地面净辐射(R)(R)(R)(R)。也称也称也称也称地

40、面辐射差额。地面辐射差额。地面辐射差额。地面辐射差额。2.2.2.2.计算公式计算公式计算公式计算公式 阴天阴天阴天阴天：R R D(D(1 1 r)F r)F夜晚夜晚夜晚夜晚：R R-F-F 晴天晴天2022/12/31603.3.3.3.影响因素影响因素影响因素影响因素 太阳辐射：太阳辐射：太阳辐射：太阳辐射：白天白天白天白天，R0R0R0R0，靠近正午时，靠近正午时，靠近正午时，靠近正午时R R R R达到最大值。达到最大值。达到最大值。达到最大值。夜间夜间夜间夜间，R0R0R0R0，R=-R=-R=-R=-F F F F。R R R R由正变负的时间在日落前由正变负的时间在日落前由正变

41、负的时间在日落前由正变负的时间在日落前1 1 1 1小时小时小时小时；由负变正在日出后；由负变正在日出后；由负变正在日出后；由负变正在日出后1 1 1 1小时。小时。小时。小时。天气状况天气状况天气状况天气状况有云的情况下，会使有云的情况下，会使有云的情况下，会使有云的情况下，会使R R R R的绝对值减小。的绝对值减小。的绝对值减小。的绝对值减小。纬度纬度纬度纬度纬度愈低，纬度愈低，纬度愈低，纬度愈低，R R R R保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。保持正值的月份愈多。地面净辐射在天气、气候以及农田小气候的形成与变地面净辐射在天气、气候以及农田小气候的形成与变地面净

42、辐射在天气、气候以及农田小气候的形成与变地面净辐射在天气、气候以及农田小气候的形成与变化中有重要的作用。农业上可以通过覆盖、松土、灌溉化中有重要的作用。农业上可以通过覆盖、松土、灌溉化中有重要的作用。农业上可以通过覆盖、松土、灌溉化中有重要的作用。农业上可以通过覆盖、松土、灌溉等方等方等方等方法改变地面净辐射，调节土壤的温度。法改变地面净辐射，调节土壤的温度。法改变地面净辐射，调节土壤的温度。法改变地面净辐射，调节土壤的温度。2022/12/3161第六节第六节第六节第六节 太阳辐射与农业生产太阳辐射与农业生产太阳辐射与农业生产太阳辐射与农业生产 太阳辐射对植物的影响：太阳辐射对植物的影响：太

43、阳辐射对植物的影响：太阳辐射对植物的影响：热效应、热效应、热效应、热效应、光合效应、光合效应、光合效应、光合效应、形态效形态效形态效形态效应，决定了植物产量、形成及地理分布应，决定了植物产量、形成及地理分布应，决定了植物产量、形成及地理分布应，决定了植物产量、形成及地理分布.一、太阳辐射光谱成份对植物的影响一、太阳辐射光谱成份对植物的影响一、太阳辐射光谱成份对植物的影响一、太阳辐射光谱成份对植物的影响1.1.1.1.不同光谱成分对植物的影响不同光谱成分对植物的影响不同光谱成分对植物的影响不同光谱成分对植物的影响 植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱植物生长是在日光的全光谱作用下进行的

44、，不同光谱植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱植物生长是在日光的全光谱作用下进行的，不同光谱成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成成分对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态形成的诱导等影响是不同的。的诱导等影响是不同的。的诱导等影响是不同的。的诱导等影响是不同的。2022/12/3162植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。植物吸收最多的是红橙光和蓝紫光，以参与光合作用。光

45、谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光光谱对植物的影响有三个作用和三个效应：可见光的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进的光效应，产生光合作用；红外线的热效应，促进果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。果实成熟；紫外线的化学效应，起成型作用。n n意义：根据不同光谱成分对植物的影意义：根据不同光谱成分对植物的影意义：根据不同光谱成

46、分对植物的影意义：根据不同光谱成分对植物的影响，可以通过人工改变光质来改善作响，可以通过人工改变光质来改善作响，可以通过人工改变光质来改善作响，可以通过人工改变光质来改善作物的生长。近年来有色薄膜在农业上物的生长。近年来有色薄膜在农业上物的生长。近年来有色薄膜在农业上物的生长。近年来有色薄膜在农业上的应用，受到国内外的广泛注意。的应用，受到国内外的广泛注意。的应用，受到国内外的广泛注意。的应用，受到国内外的广泛注意。2022/12/31632.2.2.2.光合有效辐射（光合有效辐射（光合有效辐射（光合有效辐射（PARPARPARPAR）PAR=0.PAR=0.PAR=0.PAR=0.43434

47、343 S+0.57 D S+0.57 D S+0.57 D S+0.57 Dn n定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成定义：太阳光谱中对植物光合作用有效的光谱成份称为光合有效辐射，大致包括份称为光合有效辐射，大致包括份称为光合有效辐射，大致包括份称为光合有效辐射，大致包括0.380.380.71m0.71m波波波波段的太阳辐射。段的太阳辐射。段的太阳辐射。段的太阳辐射。n n计算计算计算计算：二、光照强弱与作物生长发育二、光照强弱与作物生长发育二、光照强弱与作物生长发育二、光照强弱与作物生长发育1.1.

48、1.1.光强与光合作用光强与光合作用光强与光合作用光强与光合作用 绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。绿色植物的光合作用是在一定的光照条件下进行的。光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度光饱和点：光合作用的速度达到最大时光的强度。2022/12/3164光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度光补偿点：光合速度与呼吸速度相等时的光照强度光补偿点：光合速度与呼吸

49、速度相等时的光照强度.FF生长发育：营养生长需要弱光，生殖生长需要强光。生长发育：营养生长需要弱光，生殖生长需要强光。生长发育：营养生长需要弱光，生殖生长需要强光。生长发育：营养生长需要弱光，生殖生长需要强光。FF产量：光饱和点高、补偿点低的作物品种产量潜力高。产量：光饱和点高、补偿点低的作物品种产量潜力高。产量：光饱和点高、补偿点低的作物品种产量潜力高。产量：光饱和点高、补偿点低的作物品种产量潜力高。FF品质：强光有利于淀粉、蛋白质和糖的积累。品质：强光有利于淀粉、蛋白质和糖的积累。品质：强光有利于淀粉、蛋白质和糖的积累。品质：强光有利于淀粉、蛋白质和糖的积累。三、光照时间与作物的发育三、光

50、照时间与作物的发育三、光照时间与作物的发育三、光照时间与作物的发育 1.1.1.1.植物的光周期现象：植物的光周期现象：植物的光周期现象：植物的光周期现象：光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。光周期现象是植物生长发育对昼夜长短的不同反应。2022/12/3165|根据光照的长短与开花的关系，根据光照的长短与开花的关系，根据光照的长短与开花的关系，根据光照的长短与开花的关系，植物可分为：植物可分为：植物可分为：植物可分为：长日照植长日照植长日照植长日照植物、短日照植物、中间性植物三类物、短日照植