教育学第节绕日运动和太阳辐射.pptx

第第 二二 章章建建 筑筑 外外 环环 境境分析影响室内环境的因素分析影响室内环境的因素外扰：建筑外环境外扰：建筑外环境外扰：建筑外环境外扰：建筑外环境气温、湿度、太阳辐射、风速和风向、气温、湿度、太阳辐射、风速和风向、气温、湿度、太阳辐射、风速和风向、气温、湿度、太阳辐射、风速和风向、降水、降水、降水、降水、邻室的温湿度邻室的温湿度邻室的温湿度邻室的温湿度通过热交换和空气交换影响房间的环境通过热交换和空气交换影响房间的环境通过热交换和空气交换影响房间的环境通过热交换和空气交换影响房间的环境取决于取决于取决于取决于太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射、人类的、人类的、人类的、人类的生产活动生产活动生产活动生产活动内扰内扰内扰内扰照明、人员、设备、建筑和装饰材料照明、人员、设备、建筑和装饰材料照明、人员、设备、建筑和装饰材料照明、人员、设备、建筑和装饰材料本章内容要点本章内容要点宏观气候宏观气候宏观气候宏观气候太阳辐射作用与地球气候特点太阳辐射作用与地球气候特点太阳辐射作用与地球气候特点太阳辐射作用与地球气候特点 地球绕日运动规律地球绕日运动规律地球绕日运动规律地球绕日运动规律 太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射 室外气候室外气候室外气候室外气候 大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降大气压力、风、气温、天空温度、地温、湿度、降水水水水 微观气候微观气候微观气候微观气候人类营造活动形成的局部微气候人类营造活动形成的局部微气候人类营造活动形成的局部微气候人类营造活动形成的局部微气候 城市风场、城市热岛、建筑日照城市风场、城市热岛、建筑日照城市风场、城市热岛、建筑日照城市风场、城市热岛、建筑日照 我国气候分区特点我国气候分区特点我国气候分区特点我国气候分区特点第第 一一 节节地球绕日运动的规律地球绕日运动的规律 时差时差时差时差 地球的运动地球的运动地球的运动地球的运动 地球与太阳的相对位置地球与太阳的相对位置地球与太阳的相对位置地球与太阳的相对位置地理概念：经度和纬度地理概念：经度和纬度伦敦格林威治天文台伦敦格林威治天文台伦敦格林威治天文台伦敦格林威治天文台经线或子午线经线或子午线经线或子午线经线或子午线纬线纬线纬线纬线东经东经西经西经北纬北纬南纬南纬1809000时间概念一：平均太阳时与标准时时间概念一：平均太阳时与标准时平均太阳时平均太阳时平均太阳时平均太阳时是以太阳通过该地的子午线时为正午是以太阳通过该地的子午线时为正午是以太阳通过该地的子午线时为正午是以太阳通过该地的子午线时为正午1212点来计点来计点来计点来计算一天的时间。算一天的时间。算一天的时间。算一天的时间。这样经度不同的地方，正午时间均不同，使用起来不方便。这样经度不同的地方，正午时间均不同，使用起来不方便。这样经度不同的地方，正午时间均不同，使用起来不方便。这样经度不同的地方，正午时间均不同，使用起来不方便。因此，规定在一定经度范围内统一使用一种标准时间，在因此，规定在一定经度范围内统一使用一种标准时间，在因此，规定在一定经度范围内统一使用一种标准时间，在因此，规定在一定经度范围内统一使用一种标准时间，在该范围内同一时刻的钟点均为相同。该范围内同一时刻的钟点均为相同。该范围内同一时刻的钟点均为相同。该范围内同一时刻的钟点均为相同。时间概念一：平均太阳时与标准时时间概念一：平均太阳时与标准时规定在一定经度范围内统规定在一定经度范围内统规定在一定经度范围内统规定在一定经度范围内统一使用一种标准时间，在一使用一种标准时间，在一使用一种标准时间，在一使用一种标准时间，在该范围内同一时刻的钟点该范围内同一时刻的钟点该范围内同一时刻的钟点该范围内同一时刻的钟点相同。相同。相同。相同。把全世界按地理经度划为把全世界按地理经度划为把全世界按地理经度划为把全世界按地理经度划为2424个时区，每个时区包含个时区，每个时区包含个时区，每个时区包含个时区，每个时区包含地理经度地理经度地理经度地理经度1515。每个时区都按它的中央子每个时区都按它的中央子每个时区都按它的中央子每个时区都按它的中央子午线的平均太阳时为计时午线的平均太阳时为计时午线的平均太阳时为计时午线的平均太阳时为计时标准，称为标准，称为标准，称为标准，称为该时区的标准该时区的标准该时区的标准该时区的标准时时时时。相邻两个时区的时差。相邻两个时区的时差。相邻两个时区的时差。相邻两个时区的时差为为为为1 1小时。小时。小时。小时。标准时与地方平均太阳时的关系标准时与地方平均太阳时的关系 T T 当地真太阳时，当地真太阳时，当地真太阳时，当地真太阳时，h h；T Tmm该时区平均太阳时（标准时），该时区平均太阳时（标准时），该时区平均太阳时（标准时），该时区平均太阳时（标准时），h h ；L L 当地子午线的经度，当地子午线的经度，当地子午线的经度，当地子午线的经度，degdeg；L Lmm该时区中央子午线所在处的经度，该时区中央子午线所在处的经度，该时区中央子午线所在处的经度，该时区中央子午线所在处的经度，degdeg ；e e e e 时差，时差，时差，时差，真太阳时与当地平均太阳时之间的差值真太阳时与当地平均太阳时之间的差值真太阳时与当地平均太阳时之间的差值真太阳时与当地平均太阳时之间的差值；东半球取正值，西半球取负值。东半球取正值，西半球取负值。东半球取正值，西半球取负值。东半球取正值，西半球取负值。时间概念二：世界时与北京时间时间概念二：世界时与北京时间经国际协议，以本初经国际协议，以本初经国际协议，以本初经国际协议，以本初子午线处的平均太阳子午线处的平均太阳子午线处的平均太阳子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时为世界时间的标准时为世界时间的标准时为世界时间的标准时，称为时，称为时，称为时，称为“世界时世界时世界时世界时”。以本初子午线东西各以本初子午线东西各以本初子午线东西各以本初子午线东西各7.57.5为零时区，向东西为零时区，向东西为零时区，向东西为零时区，向东西各分各分各分各分1212个时区。个时区。个时区。个时区。时间概念二：世界时与北京时间时间概念二：世界时与北京时间我国从东我国从东我国从东我国从东5 5时区到东时区到东时区到东时区到东9 9时区，横跨时区，横跨时区，横跨时区，横跨5 5个时区。个时区。个时区。个时区。我国统一采用东我国统一采用东我国统一采用东我国统一采用东8 8时区的时间，即以东经时区的时间，即以东经时区的时间，即以东经时区的时间，即以东经120120 的平的平的平的平均太阳时为中国的标准，称为均太阳时为中国的标准，称为均太阳时为中国的标准，称为均太阳时为中国的标准，称为“北京时间北京时间北京时间北京时间”。北京时间与世界时相差北京时间与世界时相差北京时间与世界时相差北京时间与世界时相差8 8小时，即北京时间等于世小时，即北京时间等于世小时，即北京时间等于世小时，即北京时间等于世界时加上界时加上界时加上界时加上8 8小时。小时。小时。小时。北京时间比伦敦时间早北京时间比伦敦时间早北京时间比伦敦时间早北京时间比伦敦时间早8 8小时，比东京晚小时，比东京晚小时，比东京晚小时，比东京晚1 1小时，小时，小时，小时，比莫斯科早比莫斯科早比莫斯科早比莫斯科早5 5小时，比华盛顿早小时，比华盛顿早小时，比华盛顿早小时，比华盛顿早1313小时。小时。小时。小时。太阳与地球间的几何关系太阳与地球间的几何关系太阳与地球的中心连线上，地球表面某点至太太阳与地球的中心连线上，地球表面某点至太太阳与地球的中心连线上，地球表面某点至太太阳与地球的中心连线上，地球表面某点至太阳的张角仅阳的张角仅阳的张角仅阳的张角仅3232分，可近似地将太阳投射到地球上分，可近似地将太阳投射到地球上分，可近似地将太阳投射到地球上分，可近似地将太阳投射到地球上的光线视为一组平行光束。的光线视为一组平行光束。的光线视为一组平行光束。的光线视为一组平行光束。D=1.3910D=1.3910 6 6 kmkmd=1.2710d=1.2710 4 4 kmkm1.471.53101.471.5310 8 8 kmkmsunsunearthearth地球与太阳的相对运动地球与太阳的相对运动22/622/622/1222/1221/321/323/923/9黄道面黄道面黄道面黄道面地轴地轴地轴地轴23.523.5 夏至和冬至时太阳的位置夏至和冬至时太阳的位置地球与太阳的相对位置地球与太阳的相对位置地球上某一点与太阳的相对位置可以用以下量来地球上某一点与太阳的相对位置可以用以下量来地球上某一点与太阳的相对位置可以用以下量来地球上某一点与太阳的相对位置可以用以下量来表示：表示：表示：表示：纬度纬度纬度纬度太阳赤纬太阳赤纬太阳赤纬太阳赤纬 d d时角时角时角时角 h h太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角方位角方位角方位角方位角 A A位置概念位置概念纬度纬度地球表面某地的纬度是地球表面某地的纬度是地球表面某地的纬度是地球表面某地的纬度是该点对赤道平面偏北或该点对赤道平面偏北或该点对赤道平面偏北或该点对赤道平面偏北或偏南的角位移偏南的角位移偏南的角位移偏南的角位移表示观察点的位置表示观察点的位置表示观察点的位置表示观察点的位置太阳赤纬太阳赤纬 d地球在公转中，阳光直射地球的变动范围用赤纬地球在公转中，阳光直射地球的变动范围用赤纬地球在公转中，阳光直射地球的变动范围用赤纬地球在公转中，阳光直射地球的变动范围用赤纬 d d 来表示。来表示。来表示。来表示。赤纬是太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。赤纬是太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。赤纬是太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。赤纬是太阳光线与地球赤道平面之间的夹角。它是随地球在公转轨道上的位置、即日期的不同它是随地球在公转轨道上的位置、即日期的不同它是随地球在公转轨道上的位置、即日期的不同它是随地球在公转轨道上的位置、即日期的不同而变化的而变化的而变化的而变化的表示季节（日期）的变化。表示季节（日期）的变化。表示季节（日期）的变化。表示季节（日期）的变化。全年的赤纬在全年的赤纬在全年的赤纬在全年的赤纬在+23.5+23.5-23.5-23.5 之间变化。之间变化。之间变化。之间变化。从而形成了一年中春、夏、秋、冬四季的更替从而形成了一年中春、夏、秋、冬四季的更替从而形成了一年中春、夏、秋、冬四季的更替从而形成了一年中春、夏、秋、冬四季的更替。时角时角 h时角是指时角是指时角是指时角是指OPOP线在地球赤道线在地球赤道线在地球赤道线在地球赤道平面上的投影与当前时间平面上的投影与当前时间平面上的投影与当前时间平面上的投影与当前时间1212点时日、地中心连线在赤道点时日、地中心连线在赤道点时日、地中心连线在赤道点时日、地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角平面上的投影之间的夹角平面上的投影之间的夹角平面上的投影之间的夹角表示时间的变化表示时间的变化表示时间的变化表示时间的变化当地时间当地时间当地时间当地时间1212点时的时角为零，点时的时角为零，点时的时角为零，点时的时角为零，前后每隔一小时，增加前后每隔一小时，增加前后每隔一小时，增加前后每隔一小时，增加 360360/4/41515，如，如，如，如 1010点和点和点和点和1414点点点点均为均为均为均为 15152 23030。太阳高度角太阳高度角和方位角和方位角 A地球上某一点所看到的地球上某一点所看到的地球上某一点所看到的地球上某一点所看到的太阳方向，称为太阳位太阳方向，称为太阳位太阳方向，称为太阳位太阳方向，称为太阳位置。置。置。置。常用两个角度来表示：常用两个角度来表示：常用两个角度来表示：常用两个角度来表示：太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角为太阳为太阳为太阳为太阳方向与水平面的夹角。方向与水平面的夹角。方向与水平面的夹角。方向与水平面的夹角。太阳方位角太阳方位角太阳方位角太阳方位角A A为太阳为太阳为太阳为太阳方向的水平投影偏离方向的水平投影偏离方向的水平投影偏离方向的水平投影偏离南向的角度。南向的角度。南向的角度。南向的角度。影响影响和和A的因素的因素纬度纬度纬度纬度 表示观察点的位置表示观察点的位置表示观察点的位置表示观察点的位置太阳赤纬太阳赤纬太阳赤纬太阳赤纬 d d 表示季节（日期）的变化表示季节（日期）的变化表示季节（日期）的变化表示季节（日期）的变化时角时角时角时角 h h 表示时间的变化表示时间的变化表示时间的变化表示时间的变化第第 二二 节节太太 阳阳 辐辐 射射第二节内容第二节内容太阳常数与太阳辐射的电磁波太阳常数与太阳辐射的电磁波太阳常数与太阳辐射的电磁波太阳常数与太阳辐射的电磁波太阳常数太阳常数太阳常数太阳常数太阳波谱太阳波谱太阳波谱太阳波谱 大气层对太阳辐射的作用大气层对太阳辐射的作用大气层对太阳辐射的作用大气层对太阳辐射的作用 大气层对太阳辐射的作用大气层对太阳辐射的作用大气层对太阳辐射的作用大气层对太阳辐射的作用 太阳直射辐射强度太阳直射辐射强度太阳直射辐射强度太阳直射辐射强度建筑物各表面所受到的太阳辐射强度建筑物各表面所受到的太阳辐射强度建筑物各表面所受到的太阳辐射强度建筑物各表面所受到的太阳辐射强度日照的作用与效果日照的作用与效果日照的作用与效果日照的作用与效果 日照的作用日照的作用日照的作用日照的作用建筑对日照的要求建筑对日照的要求建筑对日照的要求建筑对日照的要求太阳常数太阳常数 I0太阳直径相当于地球太阳直径相当于地球太阳直径相当于地球太阳直径相当于地球110110倍，其表面温度约为倍，其表面温度约为倍，其表面温度约为倍，其表面温度约为6000K6000K左左左左右，内部温度则高达右，内部温度则高达右，内部温度则高达右，内部温度则高达 2 210107 7KK。太阳表面不断以电磁辐射形式向宇宙空间发射巨大的太阳表面不断以电磁辐射形式向宇宙空间发射巨大的太阳表面不断以电磁辐射形式向宇宙空间发射巨大的太阳表面不断以电磁辐射形式向宇宙空间发射巨大的能量。能量。能量。能量。太阳辐射热量的大小用辐射强度太阳辐射热量的大小用辐射强度太阳辐射热量的大小用辐射强度太阳辐射热量的大小用辐射强度 I I 来表示。来表示。来表示。来表示。辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度 I I 是指是指是指是指1m1m2 2黑体黑体黑体黑体表面在太阳辐射下所获得的表面在太阳辐射下所获得的表面在太阳辐射下所获得的表面在太阳辐射下所获得的热量值，单位为热量值，单位为热量值，单位为热量值，单位为WWmm2 2。太阳辐射热强度可用仪器直接测量。太阳辐射热强度可用仪器直接测量。太阳辐射热强度可用仪器直接测量。太阳辐射热强度可用仪器直接测量。在地球在地球在地球在地球大气层外大气层外大气层外大气层外，太阳与地球的，太阳与地球的，太阳与地球的，太阳与地球的平均距离处平均距离处平均距离处平均距离处，与太阳，与太阳，与太阳，与太阳光线光线光线光线垂直垂直垂直垂直的表面上的辐射强度的表面上的辐射强度的表面上的辐射强度的表面上的辐射强度 I I0 0=1353 W=1353 Wmm2 2，称为，称为，称为，称为太阳常数太阳常数太阳常数太阳常数。电磁波谱电磁波谱波长波长波长波长 0.11000.1100 mm的电磁波称的电磁波称的电磁波称的电磁波称热射线热射线热射线热射线，其中包括可见光、，其中包括可见光、，其中包括可见光、，其中包括可见光、部分紫外线和红外线。部分紫外线和红外线。部分紫外线和红外线。部分紫外线和红外线。1010-8-81010-7-71010-5-51010-6-61010-4-410101 110102 210103 310104 41010-3-31010-2-210100 01010-1-1太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射热射线热射线热射线热射线 射线射线射线射线伦琴射线伦琴射线伦琴射线伦琴射线紫外线紫外线紫外线紫外线红外线红外线红外线红外线无线电波无线电波无线电波无线电波可见光可见光可见光可见光 太阳辐射中约有太阳辐射中约有太阳辐射中约有太阳辐射中约有46%46%来自来自来自来自波长为波长为波长为波长为0.38 0.38 mm到到到到0.76 0.76 mm的可的可的可的可见光见光见光见光，其次是波长在，其次是波长在，其次是波长在，其次是波长在0.76 0.76 mm到到到到3.0 3.0 mm的红外线。的红外线。的红外线。的红外线。mm太阳辐射波谱太阳辐射波谱当太阳辐射透过大当太阳辐射透过大当太阳辐射透过大当太阳辐射透过大气层时，由于大气气层时，由于大气气层时，由于大气气层时，由于大气对不同波长的射线对不同波长的射线对不同波长的射线对不同波长的射线具有选择性的反射具有选择性的反射具有选择性的反射具有选择性的反射和吸收作用，因此，和吸收作用，因此，和吸收作用，因此，和吸收作用，因此，在不同的太阳高度在不同的太阳高度在不同的太阳高度在不同的太阳高度角下，光谱的成分角下，光谱的成分角下，光谱的成分角下，光谱的成分也不相同。也不相同。也不相同。也不相同。可见光可见光可见光可见光紫外线紫外线紫外线紫外线近红外线近红外线近红外线近红外线长波长波长波长波红外线红外线红外线红外线太阳辐射与太阳高度角的关系太阳辐射与太阳高度角的关系各种辐射能量占太阳辐射总能量的百分比与太阳各种辐射能量占太阳辐射总能量的百分比与太阳各种辐射能量占太阳辐射总能量的百分比与太阳各种辐射能量占太阳辐射总能量的百分比与太阳高度角的变化见下表。高度角的变化见下表。高度角的变化见下表。高度角的变化见下表。可看出：太阳高度角越高，紫外线及可见光成分可看出：太阳高度角越高，紫外线及可见光成分可看出：太阳高度角越高，紫外线及可见光成分可看出：太阳高度角越高，紫外线及可见光成分越多；红外线则相反，它的成分随太阳高度角的越多；红外线则相反，它的成分随太阳高度角的越多；红外线则相反，它的成分随太阳高度角的越多；红外线则相反，它的成分随太阳高度角的增加而减少。增加而减少。增加而减少。增加而减少。太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角紫外线紫外线紫外线紫外线可见光可见光可见光可见光红外线红外线红外线红外线90 90 30 30 0.5 0.5 4%4%3%3%0 046%46%44%44%28%28%50%50%53%53%72%72%50到达地面到达地面太阳辐射热交换示意图太阳辐射热交换示意图太阳辐射热交换示意图太阳辐射热交换示意图通过大气层的太阳辐射分配通过大气层的太阳辐射分配太阳辐射通过大气层时，辐射能量分三部分：太阳辐射通过大气层时，辐射能量分三部分：太阳辐射通过大气层时，辐射能量分三部分：太阳辐射通过大气层时，辐射能量分三部分：被大气中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等吸收。被大气中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等吸收。被大气中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等吸收。被大气中的各种气体分子、尘埃、微小水珠等吸收。被大气中的各种质点的反射、折射被大气中的各种质点的反射、折射被大气中的各种质点的反射、折射被大气中的各种质点的反射、折射 反射到宇宙空间反射到宇宙空间反射到宇宙空间反射到宇宙空间 散射到地球表面散射到地球表面散射到地球表面散射到地球表面散射辐射（无方向）散射辐射（无方向）散射辐射（无方向）散射辐射（无方向）沿原辐射方向直达地面沿原辐射方向直达地面沿原辐射方向直达地面沿原辐射方向直达地面直射辐射（有方向）直射辐射（有方向）直射辐射（有方向）直射辐射（有方向）由于反射、散射和吸收的共同影响，使到达地表的太由于反射、散射和吸收的共同影响，使到达地表的太由于反射、散射和吸收的共同影响，使到达地表的太由于反射、散射和吸收的共同影响，使到达地表的太阳辐射强度大大削弱，辐射光谱也因此发生了变化。阳辐射强度大大削弱，辐射光谱也因此发生了变化。阳辐射强度大大削弱，辐射光谱也因此发生了变化。阳辐射强度大大削弱，辐射光谱也因此发生了变化。在晴天时，散射辐射占总辐射的一小部分，所以直射在晴天时，散射辐射占总辐射的一小部分，所以直射在晴天时，散射辐射占总辐射的一小部分，所以直射在晴天时，散射辐射占总辐射的一小部分，所以直射辐射是影响总辐射的主要因素辐射是影响总辐射的主要因素辐射是影响总辐射的主要因素辐射是影响总辐射的主要因素总辐射总辐射总辐射总辐射影响总辐射的因素影响总辐射的因素大气对太阳辐射的削弱程度取决于射线在大气中大气对太阳辐射的削弱程度取决于射线在大气中大气对太阳辐射的削弱程度取决于射线在大气中大气对太阳辐射的削弱程度取决于射线在大气中射程的长短射程的长短射程的长短射程的长短及及及及大气质量大气质量大气质量大气质量。而射程长短又与而射程长短又与而射程长短又与而射程长短又与太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角和和和和海拔高度海拔高度海拔高度海拔高度有关。有关。有关。有关。水平面上直射辐射强度与水平面上直射辐射强度与水平面上直射辐射强度与水平面上直射辐射强度与太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角 、大气、大气、大气、大气透明度透明度透明度透明度成正比。成正比。成正比。成正比。低纬度地区，低纬度地区，低纬度地区，低纬度地区，高，阳光通过的大气层厚度较薄，高，阳光通过的大气层厚度较薄，高，阳光通过的大气层厚度较薄，高，阳光通过的大气层厚度较薄，因而太阳直射辐射强度较大因而太阳直射辐射强度较大因而太阳直射辐射强度较大因而太阳直射辐射强度较大；高纬度地区，高纬度地区，高纬度地区，高纬度地区，小，小，小，小，则太阳直射辐射强度较小。则太阳直射辐射强度较小。则太阳直射辐射强度较小。则太阳直射辐射强度较小。在中午太阳高度角大，射程短，直射辐射强度就在中午太阳高度角大，射程短，直射辐射强度就在中午太阳高度角大，射程短，直射辐射强度就在中午太阳高度角大，射程短，直射辐射强度就大大大大；早晨和傍晚的太阳高度角小，射程长，直射早晨和傍晚的太阳高度角小，射程长，直射早晨和傍晚的太阳高度角小，射程长，直射早晨和傍晚的太阳高度角小，射程长，直射辐射就小。辐射就小。辐射就小。辐射就小。太阳辐射透过大气层示意图太阳辐射透过大气层示意图两小儿辨日两小儿辨日孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。一儿曰，我以日始初时去人近，而日中时远也。一儿曰，我以日始初时去人近，而日中时远也。一儿曰，我以日始初时去人近，而日中时远也。一儿曰，我以日始初时去人近，而日中时远也。一儿以日初出远，而日中时近也。一儿以日初出远，而日中时近也。一儿以日初出远，而日中时近也。一儿以日初出远，而日中时近也。一儿曰：一儿曰：一儿曰：一儿曰：“日初出大如车盖，及日中则如盘盂。日初出大如车盖，及日中则如盘盂。日初出大如车盖，及日中则如盘盂。日初出大如车盖，及日中则如盘盂。此不为远者小而近者大乎？此不为远者小而近者大乎？此不为远者小而近者大乎？此不为远者小而近者大乎？”一儿曰：一儿曰：一儿曰：一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤。日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤。日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤。日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤。此不为近者热而远者凉乎？此不为近者热而远者凉乎？此不为近者热而远者凉乎？此不为近者热而远者凉乎？”孔子不能决也。两小儿笑曰：孔子不能决也。两小儿笑曰：孔子不能决也。两小儿笑曰：孔子不能决也。两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？孰为汝多知乎？孰为汝多知乎？孰为汝多知乎？光渗原理光渗原理光渗原理光渗原理太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角19551955年，我国著名天文学家戴文赛教授对这个问题作了深年，我国著名天文学家戴文赛教授对这个问题作了深年，我国著名天文学家戴文赛教授对这个问题作了深年，我国著名天文学家戴文赛教授对这个问题作了深入的研究，并发表了论文入的研究，并发表了论文入的研究，并发表了论文入的研究，并发表了论文太阳与观测者距离在一日内的太阳与观测者距离在一日内的太阳与观测者距离在一日内的太阳与观测者距离在一日内的变化变化变化变化。以北京为例，以北京为例，以北京为例，以北京为例，1212月月月月1515日到日到日到日到1 1月月月月2222日，中午的太阳比早晚的日，中午的太阳比早晚的日，中午的太阳比早晚的日，中午的太阳比早晚的都近；都近；都近；都近；l l月月月月2222日到日到日到日到6 6月月月月5 5日，中午的太阳比早上的远，比晚上日，中午的太阳比早上的远，比晚上日，中午的太阳比早上的远，比晚上日，中午的太阳比早上的远，比晚上的近，的近，的近，的近，6 6月月月月5 5日到日到日到日到8 8月月月月1 1日，中午的太阳又比早晚的都近；日，中午的太阳又比早晚的都近；日，中午的太阳又比早晚的都近；日，中午的太阳又比早晚的都近；8 8月月月月1 1日到日到日到日到1212月月月月1515日，中午的太阳比早上的近，比晚上的远。日，中午的太阳比早上的近，比晚上的远。日，中午的太阳比早上的近，比晚上的远。日，中午的太阳比早上的近，比晚上的远。其中其中其中其中1 1 月月月月2222日和日和日和日和6 6月月月月5 5日两天，太阳与地球的距离早、午相日两天，太阳与地球的距离早、午相日两天，太阳与地球的距离早、午相日两天，太阳与地球的距离早、午相等；等；等；等；8 8月月月月l l日和日和日和日和1212月月月月1515日两天，太阳与地球的距离午、晚相日两天，太阳与地球的距离午、晚相日两天，太阳与地球的距离午、晚相日两天，太阳与地球的距离午、晚相等。等。等。等。太阳直射辐射强度太阳直射辐射强度距大气层上界距大气层上界距大气层上界距大气层上界 x x 处的太阳处的太阳处的太阳处的太阳直射辐射强度的梯度与其直射辐射强度的梯度与其直射辐射强度的梯度与其直射辐射强度的梯度与其本身强度成正比：本身强度成正比：本身强度成正比：本身强度成正比：I Ix x离离离离开开开开大大大大气气气气层层层层上上上上部部部部边边边边界界界界距距距距离离离离x x处处处处的的的的辐辐辐辐射射射射强强强强度度度度，WWmm2 2；k k比例常数，比例常数，比例常数，比例常数，mm-1-1 积分上式可得（积分上式可得（积分上式可得（积分上式可得（x x=0=0时，时，时，时，I I=I I0 0）消光系数和行进路程消光系数和行进路程k k 称为称为称为称为消光系数消光系数消光系数消光系数，k k值越大辐射强度衰减越值越大辐射强度衰减越值越大辐射强度衰减越值越大辐射强度衰减越大，它的大小与大气成分、云量等有关。大，它的大小与大气成分、云量等有关。大，它的大小与大气成分、云量等有关。大，它的大小与大气成分、云量等有关。x x 为太阳光线的行进路程，即太阳光线透过为太阳光线的行进路程，即太阳光线透过为太阳光线的行进路程，即太阳光线透过为太阳光线的行进路程，即太阳光线透过大气层的距离，可由太阳位置来计算。大气层的距离，可由太阳位置来计算。大气层的距离，可由太阳位置来计算。大气层的距离，可由太阳位置来计算。1 1 1 1）=90=90 2 2 2 2）9090 大气透明度大气透明度1 1）=90=90 时：时：时：时：到达地面的太阳直射强度到达地面的太阳直射强度到达地面的太阳直射强度到达地面的太阳直射强度令令令令I IL LI I0 0=P P 称为称为称为称为大气透明度大气透明度大气透明度大气透明度，是衡量大气透明度的标志，是衡量大气透明度的标志，是衡量大气透明度的标志，是衡量大气透明度的标志P P=exp(=exp(kLkL)，P P越接近越接近越接近越接近1 1，大气越清澈。，大气越清澈。，大气越清澈。，大气越清澈。P=P=0.650.650.750.75我我我我国国国国将将将将大大大大气气气气透透透透明明明明度度度度作作作作了了了了6 6个个个个等等等等级级级级的的的的分分分分区区区区，1 1级级级级最最最最透透透透明明明明大气透明度大气透明度 即使在晴天，大气透明度也是逐月不同的，即使在晴天，大气透明度也是逐月不同的，即使在晴天，大气透明度也是逐月不同的，即使在晴天，大气透明度也是逐月不同的，这是因为大气中水蒸气含量不同的缘故。这是因为大气中水蒸气含量不同的缘故。这是因为大气中水蒸气含量不同的缘故。这是因为大气中水蒸气含量不同的缘故。东京晴东京晴东京晴东京晴天的大天的大天的大天的大气透明气透明气透明气透明度逐月度逐月度逐月度逐月值值值值我国的大气透明度分区我国的大气透明度分区6 65 54 44 43 33 32 2大气质量大气质量2 2）9090 路程长度路程长度路程长度路程长度 L L=L L/sin/sinm m=L L/L L=1/sin=1/sin 称为称为称为称为大气质量大气质量大气质量大气质量到达地面的太阳辐射强度大小取决于到达地面的太阳辐射强度大小取决于到达地面的太阳辐射强度大小取决于到达地面的太阳辐射强度大小取决于地球对太阳的相地球对太阳的相地球对太阳的相地球对太阳的相对位置（太阳高度角和路径），和大气透明度对位置（太阳高度角和路径），和大气透明度对位置（太阳高度角和路径），和大气透明度对位置（太阳高度角和路径），和大气透明度。各种各种和和P的直射辐射强度的直射辐射强度太阳高度角太阳高度角太阳高度角太阳高度角 在法线方向和水在法线方向和水在法线方向和水在法线方向和水平面上的直射辐平面上的直射辐平面上的直射辐平面上的直射辐射强度随着太阳射强度随着太阳射强度随着太阳射强度随着太阳高度角的增大而高度角的增大而高度角的增大而高度角的增大而增强增强增强增强垂直面上的直射垂直面上的直射垂直面上的直射垂直面上的直射辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度I Ic,zc,z开始开始开始开始随着太阳高度角随着太阳高度角随着太阳高度角随着太阳高度角的增大而增强，的增大而增强，的增大而增强，的增大而增强，到达最大值后，到达最大值后，到达最大值后，到达最大值后，又随着太阳高度又随着太阳高度又随着太阳高度又随着太阳高度角的增大而减弱。角的增大而减弱。角的增大而减弱。角的增大而减弱。北纬北纬4040的太阳总辐射热量的太阳总辐射热量对于水平面对于水平面对于水平面对于水平面来说，夏季来说，夏季来说，夏季来说，夏季总辐射热量总辐射热量总辐射热量总辐射热量达到最大；达到最大；达到最大；达到最大；而南向垂直而南向垂直而南向垂直而南向垂直表面，则冬表面，则冬表面，则冬表面，则冬季所接受的季所接受的季所接受的季所接受的总辐射量为总辐射量为总辐射量为总辐射量为最大。最大。最大。最大。太阳光的作用太阳光的作用紫外线：紫外线：紫外线：紫外线：0.20.38 0.20.38 mm杀菌作用，合成维生素杀菌作用，合成维生素杀菌作用，合成维生素杀菌作用，合成维生素D D，预防和治疗如感冒、支气管，预防和治疗如感冒、支气管，预防和治疗如感冒、支气管，预防和治疗如感冒、支气管炎、扁桃腺炎和佝偻病等。炎、扁桃腺炎和佝偻病等。炎、扁桃腺炎和佝偻病等。炎、扁桃腺炎和佝偻病等。过度的紫外线危害人类身体健康及生态平衡。过度的紫外线危害人类身体健康及生态平衡。过度的紫外线危害人类身体健康及生态平衡。过度的紫外线危害人类身体健康及生态平衡。可见光：可见光：可见光：可见光：0.380.77 0.380.77 mm眼睛所能感知的光线，在照明上有重要意义眼睛所能感知的光线，在照明上有重要意义眼睛所能感知的光线，在照明上有重要意义眼睛所能感知的光线，在照明上有重要意义红外线：红外线：红外线：红外线：0.774 0.774 mm造成热效果，左右气温的主要原因造成热效果，左右气温的主要原因造成热效果，左右气温的主要原因造成热效果，左右气温的主要原因紫紫紫紫外外外外线线线线 mm0.20.2紫紫紫紫色色色色蓝蓝蓝蓝色色色色蓝蓝蓝蓝绿绿绿绿色色色色绿绿绿绿色色色色黄黄黄黄绿绿绿绿色色色色黄黄黄黄色色色色红红红红色色色色0.380.380.430.430.470.470.490.490.530.530.560.560.590.590.630.630.770.774.04.0橙橙橙橙色色色色红红红红外外外外线线线线日照对人类的其他影响日照对人类的其他影响 日照时间短，可能患忧郁症日照时间短，可能患忧郁症日照时间短，可能患忧郁症日照时间短，可能患忧郁症夏季直射阳光较强，使人易疲劳，破坏眼睛夏季直射阳光较强，使人易疲劳，破坏眼睛夏季直射阳光较强，使人易疲劳，破坏眼睛夏季直射阳光较强，使人易疲劳，破坏眼睛可能产生眩光感可能产生眩光感可能产生眩光感可能产生眩光感日照时间短，可引起较多的事故日照时间短，可引起较多的事故日照时间短，可引起较多的事故日照时间短，可引起较多的事故臭氧层臭氧层30km30km被用作制冷剂、被用作制冷剂、被用作制冷剂、被用作制冷剂、发泡剂、清洗剂发泡剂、清洗剂发泡剂、清洗剂发泡剂、清洗剂和气溶胶推进剂和气溶胶推进剂和气溶胶推进剂和气溶胶推进剂等等等等含氯含氯含氯含氯化合物，化合物，化合物，化合物，对臭氧层损耗负对臭氧层损耗负对臭氧层损耗负对臭氧层损耗负有责任，另外，有责任，另外，有责任，另外，有责任，另外，还有还有还有还有氮氧化物、氮氧化物、氮氧化物、氮氧化物、喷气式飞机排放喷气式飞机排放喷气式飞机排放喷气式飞机排放物物物物等。等。等。等。臭氧空洞臭氧空洞ClClOO3 3 ClO ClOOO2 2 OOClO ClClO ClOO2 2 臭氧层减少的危害臭氧层减少的危害臭氧层是地球的保护伞，它对波长为臭氧层是地球的保护伞，它对波长为臭氧层是地球的保护伞，它对波长为臭氧层是地球的保护伞，它对波长为280315nm280315nm的太的太的太的太阳辐射阳辐射阳辐射阳辐射B B种紫外线（种紫外线（种紫外线（种紫外线（UV-BUV-B）有很强的吸收能力，起到）有很强的吸收能力，起到）有很强的吸收能力，起到）有很强的吸收能力，起到过滤的作用。过滤的作用。过滤的作用。过滤的作用。若臭氧层浓度的减少使到达地表的若臭氧层浓度的减少使到达地表的若臭氧层浓度的减少使到达地表的若臭氧层浓度的减少使到达地表的UV-UV-B B增加，则会对我们产生下列不利影响：增加，则会对我们产生下列不利影响：增加，则会对我们产生下列不利影响：增加，则会对我们产生下列不利影响：免疫系统受到破坏及皮肤癌罹患率增加免疫系统受到破坏及皮肤癌罹患率增加免疫系统受到破坏及皮肤癌罹患率增加免疫系统受到破坏及皮肤癌罹患率增加 破坏视觉功能，破坏视觉功能，破坏视觉功能，破坏视觉功能，白内障罹患率增加白内障罹患率增加白内障罹患率增加白内障罹患率增加海洋食物网会受到严重干扰海洋食物网会受到严重干扰海洋食物网会受到严重干扰海洋食物网会受到严重干扰 干扰陆地生态系统干扰陆地生态系统干扰陆地生态系统干扰陆地生态系统 加剧空气污染加剧空气污染加剧空气污染加剧空气污染 加速户外塑胶材料的老化加速户外塑胶材料的老化加速户外塑胶材料的老化加速户外塑胶材料的老化 日照时数和日照率日照时数和日照率日照日照日照日照：就是物体表面被太阳光直接照射的现象。：就是物体表面被太阳光直接照射的现象。：就是物体表面被太阳光直接照射的现象。：就是物体表面被太阳光直接照射的现象。日照时数日照时数日照时数日照时数：是表示太阳照射的小时数。：是表示太阳照射的小时数。：是表示太阳照射的小时数。：是表示太阳照射的小时数。可照时数可照时数可照时数可照时数：晴朗天气，从日出到日没一天里阳光：晴朗天气，从日出到日没一天里阳光：晴朗天气，从日出到日没一天里阳光：晴朗天气，从日出到日没一天里阳光照射大地的时间。它取决于纬度和日期。照射大地的时间。它取决于纬度和日期。照射大地的时间。它取决于纬度和日期。照射大地的时间。它取决于纬度和日期。实际日照时数实际日照时数实际日照时数实际日照时数日照率日照率日照率日照率：实际日照时数与可照时数的比值。：实际日照时数与可照时数的比值。：实际日照时数与可照时数的比值。：实际日照时数与可照时数的比值。主要城市日照率主要城市日照率我国各地全年我国各地全年我国各地全年我国各地全年 的日照率大小排序：西北、华北、东的日照率大小排序：西北、华北、东的日照率大小