1、第二节 太阳辐射和地球辐射o太阳辐射o地球辐射一、太阳辐射太阳太阳辐射与太阳光谱太阳辐射与太阳光谱1.1 太阳电磁辐射强度太阳电磁辐射强度o用太阳常数表示。用太阳常数表示。o太阳常数太阳常数：o在日地距离上（指大气层顶部平均日在日地距离上（指大气层顶部平均日地距离处），地距离处），垂直于太阳入射光线的单位面积上，单位时间内接收垂直于太阳入射光线的单位面积上，单位时间内接收到的太阳辐射的总能量到的太阳辐射的总能量.o太阳常数太阳常数=135.3毫瓦毫瓦/厘米厘米2=1352w/m2太阳辐射1.2 太阳辐射能量的组成太阳辐射能量的组成 波段 波长 百分比（%）X射线 中紫外 5.6m 0.41 无
2、线电波 1.3太阳辐射在大气中的损耗太阳辐射在大气中的损耗大气层反射：30%大气层散射：22%大气层吸收：17%达到地面：31%o地球公转轨道为椭圆形；地球公转轨道为椭圆形；o太阳辐射能（太阳常数）是在平均日地距离的情太阳辐射能（太阳常数）是在平均日地距离的情况下测得，故任一时刻的太阳辐射能需考虑日地况下测得，故任一时刻的太阳辐射能需考虑日地距离的变化距离的变化o大气层外太阳辐照度：大气层外太阳辐照度：o 为太阳辐亮度，为太阳辐亮度，为日地距离为日地距离1.4 2rIEssIr太阳辐射与天顶角的关系太阳辐射与天顶角的关系地面太阳辐照度与天顶角的关系为：地面太阳辐照度与天顶角的关系为：cos0E
3、E 太阳天太阳天顶角顶角天顶角越小，地面接收的太阳辐射越强（中午）。二、地球辐射反射辐射-短波大气逆辐射-长波大气出射辐射-长波地面辐射-长波，大部分被大气吸收第三节 电磁波与大气层的相互作用o地球大气层简介o大气与太阳辐射的相互作用o大气窗口一、地球大气层简介o在太阳发射辐射、地物发射辐射和地物反在太阳发射辐射、地物发射辐射和地物反射辐射的过程中，辐射都与地球大气发生射辐射的过程中，辐射都与地球大气发生相互作用，因而地球大气对电磁辐射有很相互作用，因而地球大气对电磁辐射有很大的影响。大的影响。地球大气成分 水（气态）（H2O）水（液态、固态）(H2O）可变成份 臭氧 O3 尘埃、工业污染 盐
4、粒、陆地尘埃、碳粒、氨气、一氧化碳、硫化氢、氧化硫等。地球大气层结构o地球大气层包围着地球，大气层没有一个地球大气层包围着地球，大气层没有一个 确切的界限，它的厚度一般取确切的界限，它的厚度一般取1000公里。公里。o大气在垂直方向上可分为对流层、平流大气在垂直方向上可分为对流层、平流 层、中间层、电离层（热层）和散逸层。层、中间层、电离层（热层）和散逸层。二、大气与太阳辐射的相互作用大气对电磁波传输过程的影响：大气对电磁波传输过程的影响：吸收、散射及反射作用吸收、散射及反射作用可见光波段：引起电磁波衰减的主要原因是分可见光波段：引起电磁波衰减的主要原因是分子散射。子散射。紫外、红外与微波区：
5、引起电磁波衰减的主要紫外、红外与微波区：引起电磁波衰减的主要原因是大气吸收。原因是大气吸收。2.1 大气的反射 1.大气对太阳辐射的反射作用主要是大气对太阳辐射的反射作用主要是水水蒸气蒸气造成的。造成的。2.影响最大的就是影响最大的就是云。其影响程度云。其影响程度与云量和云的厚度有关。与云量和云的厚度有关。3.选择无云的天气接收遥感信号。选择无云的天气接收遥感信号。2.2 大气的吸收大气对辐射的吸收大气中不同成分对太阳辐射的吸收谱大气的散射o概念：电磁波在传播过程中遇到小微粒而电磁波在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开。使传播方向发生改变，并向各个方向散开。o实际工作中
6、，通常把散射分为以下两种类实际工作中，通常把散射分为以下两种类型：型：选择性散射：选择性散射：瑞利散射瑞利散射(Rayleigh scattering)。米氏散射氏散射(Mie scattering)无选择性散射无选择性散射(nonselective scattering)选择性散射和无选择性散射选择性散射选择性散射:散射光的强度分散射光的强度分布的方向不对称，某些方向布的方向不对称，某些方向强，某些方向弱。强，某些方向弱。瑞利散射的散射光强分布米散射的散射光强分布入射光无选择性散射无选择性散射:散射光的强度散射光的强度分布的方向均匀对称，每个分布的方向均匀对称，每个方向都一样强。方向都一样强
7、。选择性散射-瑞利散射o概念：概念：当大气中粒子的直径比波长小得多当大气中粒子的直径比波长小得多时时(a1/10)发生的散射。发生的散射。o由大气中的原子和分子引起（氮、二氧化由大气中的原子和分子引起（氮、二氧化碳等）。碳等）。o散射强度与波长的四次方成反比。波长越散射强度与波长的四次方成反比。波长越短，散射越强。短，散射越强。o瑞利散射对可见光的影响较大，而对红外瑞利散射对可见光的影响较大，而对红外的影响很小，对微波基本没有影响。的影响很小，对微波基本没有影响。瑞利散射示意图瑞利散射与波长的关系示意图解释：解释：无云无云的晴天，天空为什么呈现蓝色的晴天，天空为什么呈现蓝色？朝霞和夕阳为什么都
8、偏橘红色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？选择性散射-米散射o当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时(a )发生的散射。发生的散射。o由大气中的微粒引起（烟、尘埃、气溶胶由大气中的微粒引起（烟、尘埃、气溶胶等）。等）。o散射强度与波长的二次方成反比。散射强度与波长的二次方成反比。o大气中云、雾等悬浮粒子的大小与大气中云、雾等悬浮粒子的大小与0.76-15 m的红外线的波长差不多，因此，潮的红外线的波长差不多，因此，潮湿天气云、雾对红外线的米氏散射是不可湿天气云、雾对红外线的米氏散射是不可忽视的。忽视的。米散射无选择性散射o无选择性散射的条件：大气中粒子直径远大于光的波长。o特点：散射光强分布与入射光的波长和散射方向无关。遥感器接受的波谱成分IoIsIDI=Is+IO+IDIs：地面直接反射光；Io：大气层直接反射光；ID：大气散射后经地面反射光；四、大气窗口大气窗口五个大气窗口课堂小结：o了解太阳辐射的波谱及能量构成；o了解太阳辐射在大气中传播的过程；o掌握大气对太阳辐射的几种作用形式；
