第二章 辐射

null第二章 辐射第二章 辐射第一节 日地关系 第二节 辐射的基本知识 第三节 太阳辐射 第四节 地球辐射与辐射平衡 第五节 辐射与农业第一节 日地关系 第一节 日地关系 1、 地球的自转和公转 自转—— 地球围绕着地轴不停的自西向东运动。地球自转周期为24小时。 公转——地球在自转的同时，还沿着一条椭圆形轨道自西向东绕太阳转动。公转周期为365天5时48分46秒 近日点：地球距太阳最近的时候，1月3日 远日点：地球距太阳最近的时候，7月4日null2、 昼夜和季节的形成 1）昼夜的形成—— 地球在自转过程中，总有半个球面面向着太阳，有半个球面背着太阳，分别称为昼半球、夜半球，分别对应着白天和黑夜。 昼夜半球的分界线称为晨昏线，晨昏线把各纬圈分为两段弧，处于白天的叫昼弧，处于黑夜的叫夜弧。 地球自西向东自转，夜半球自西向东跨过晨昏线，变为白天，此时晨昏线又称晨线；昼半球自西向东跨过晨昏线，变为黑夜，晨昏线又称作昏线晨昏线地球如此循环往复的运动形成了昼夜交替现象null2）昼夜长短的变化 地球公转的特点： A、地轴与公转轨道平面之间保持66.5°的倾角。即赤道所在的平面与公转轨道平面间的夹角是23.5°。 B、地球在公转时，地轴指向的方向始终不变。 由于地球处于公转轨道的位置不同，太阳 直射在太阳 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的位置也不同，从而昼夜 长短不同。 太阳高度角（h）：太阳光线与地平面的夹角，范围为[0,90]。正午太阳高度角一天内最大。 任一地点任一时刻太阳高度角的计算公式如下： sinh =sinφsinδ+cosφcosδcos ω φ—纬度 ,δ—太阳赤纬 , ω—时角 正午为00 ,上午为负,下午为正,每小时为150 赤纬（δ）：太阳直射点所在的地理纬度。太阳直射点在南北回归线之间移动，赤纬变化范围为[-23.5°，23.5°]，赤纬在北半球为正，南半球为负。夏至（6月22日）直射北回归线， δ=23.5°；冬至（12月22日）直射南回归线，春、秋分太阳直射赤道，δ=-23.5° 。null昼夜长短变化特点： 时间变化特征：对于同纬度地区来讲，昼夜长短随太阳直射点而变；正午太阳高度角越大，昼长越长，太阳直射时正午太阳高度角最大，为90°；夏半年昼长大于夜长，冬半年夜长大于昼长，春秋分昼夜平分。 空间（纬度）变化特征：北半球夏半年，北半球越往高纬去，白昼时间越长，北极出地区出现极昼现象，而在南半球，越往高纬去，白昼时间越短，南极地区出现极夜现象，夏至，太阳直射北回归线时，极昼、极夜现象范围最大，覆盖北、南极圈；北半球冬半年，南北半球昼夜长短变化特点与夏半年完全相反；春、秋分，太阳直射赤道，全球昼夜等长。null3、四季的形成 　　地球围绕太阳公转时地轴始终和公转轨道（黄道）平面保持66.5°的倾角，所以地球始终斜着自转,因而一年中太阳有时直射北半球有时直射南半球。null夏至（6月22日），太阳直射点达到最北端——北回归线，是北半球一年中获得太阳辐射最多的一天，北极圈以内有极昼现象，南半球反之。以后太阳直射点逐渐南移。 秋分（9月23日），直射点到达赤道，全球昼夜等分，南北半球获得的太阳辐射相等。太阳直射点继续南移。 冬至（12月22日），直射点达到最南端——南回归线，是南半球一年中获得太阳辐射最多的一天，南极圈以内有极昼现象，北半球反之。以后太阳直射点逐渐北移。 春分（3月21日），直射点到达赤道，全球昼夜等分。null对于我国各省而言： “长夏无冬，秋去春来”—福建、两广、台湾四省 “四季皆夏”—海南省 “长冬无夏，春秋相连”—黑龙江省 四季交换明显的是黄河、长江中下游地区 null4、二十四节气 古代人们把公转轨道的一周等分为24等分，每一份为一个节气，一个节气15天；将每个节气3等分，每一候为5天，共72候。 春雨惊春清谷天，夏满芒夏署相连。 秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。 上半年逢六廿一，下半年逢八廿三。 每月两节日期定，最多相差一两天。null 用候均温划分四季。候均温稳定通过10℃、22℃的时间划分春夏秋冬四季。气候带划分指标：最热月气温10℃为温带和寒带分界线，最冷月气温18℃为热带和温带分界线。第二节 辐射的基本知识　　 辐射是以电磁波的形式向外放散的。是以波动的形式传播能量。 一、辐射的基本概念 自然界中的一切物体,只要温度高于绝对零度,都能时刻不停地以电磁波和粒子的形式向外传送热量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。第二节 辐射的基本知识null电磁波或光量子传输能量是通过在电磁场中的震荡完成的因此辐射具有波粒二重性。1、辐射波动性： —c为电磁波速度，数值等于光速，3×108m/s ——f为振荡频率，即每秒震动的次数，Hs或1/s 波长用微米μm（10-6）和纳米nm（10-9）电磁波谱：将各种不同辐射波的波长从小到大依次排列成一个谱。波长与频率成反比，波长越短，震荡频率越大null例：0.4μm是可见光中的蓝紫光，它的每个光量子所含能量是多少？普朗克第一定律： 其中：h—普朗克常数,它等于6.63×10-34J.S，c—光速=3×108m/s，λ—波长 (μm)。 从公式看出：波长越短,e就越大，即：波长超短，每个光量子所带的能量越多。e=hc/λ=6.63×10-34J.S×3.0×108m/s /0.4×106m =4.97×10-19J 2、辐射的粒子性 null爱因斯坦和爱因斯坦值： 采用爱因斯坦值“E”作为光量子所携带的能量，即1mol光量子，也叫1个爱因斯坦（6.02×1023个光量子）所携带的能量 E =e×6.02×1023。1个爱因斯坦指的是6.02×1023个光量子数。null二、辐射的基本定律 1、物体对辐射吸收、反射和透射A、吸收率(absorptivity)：B、反射率(reflectivity)：C、透射率(transmissivity)：其中如物体不透明则null③关于黑体(α =1)、灰体(α <1)、白体（ γ=1）、透热体（t=1）黑体对所有波长的入射辐射的全部吸收，即吸收率=1。现实中α =0.97~0.99可近似为黑体）； 灰体对所有波长的入射辐射<1，且吸收率不随波长而改变。 白体对所有波长的入射辐射反射率为1.现实中白体是不存在，表面磨光的铜镜γ=0.97，可视为白体） 透热体对入射辐射的透射率为1。固体和液体一般是不透热的；多原子气体（如CO2、H2O、SO2、NH2等）在特定波长有很强吸收率，不透热；在一般温度下的单原子和对称双原子气体（如Ar、He、H2、O2等）可视为透热体。null2、基尔霍夫定律2、基尔霍夫定律在一定温度和相应的波长下，任一物体的发射率与吸收率的比值等于1。该定律表明： 1、如果物体在温度T时发射出波长为λ的辐射,那么在此温度下,也吸收相同波长的辐射。 2、放射能力较强的物体，吸收能力也较强。吸收黑体的吸收能力最强，其发射能力也最强，为1。null辐射物体发射的全部波长的总能量ET与其表面绝对温度的4次方成正比。即3、 斯蒂芬—波尔兹曼定律：δ是斯第芬—波尔兹曼常数5.67×10-8J/( m2.k4)。 该定律表明：物体温度越高，其放射能力越强。ET=δT4null作业1：求太阳和地球发射的辐射通量密度(W/m2）？ET的单位为W/m2，是辐射通量密度单位。如物体是灰体，则公式前加ε得： ET=εδT4已知：太阳半径＝6·96×105Km，T=6000K，ε＝1.0； 　　　地球平均半径＝6.37×103Km，T=288K，ε＝0.95。太阳： ET=εδT4 = 5.67×10-8 ×（6 ×103）4 　　　　　　　　　　　＝7.35 ×107 （W/m2）地球： ET=εδT4 = 0.95× 5.67×10-8 ×2884 　　　　　　　　　　　＝3.7 ×102 （W/m2）null作业2.求太阳和地球一天（24小时）发射的 　　　辐射能量（KJ）？太阳一天发射辐射能： E’=7.35 ×107 × 24 ×3600 ×4 ×3.14 ×（6.96 ×108）2　　　　　　　　　　　　　＝3.86 ×1028 （KJ）地球一天发射辐射能： E’=3.7 ×102 × 24 ×3600 ×4 ×3.14 ×（6.37 ×106）2　　　　　　　　　　　　　　＝1.63 ×1019 （KJ） 4） 维恩位移定律： 辐射物体发射能量最大值对应的波长与其绝对温度成反比。式中C为常数，C=2897 μm.K 该定律表明：物体的温度越高,它所辐射的具有最大能量的波长越短。λmax=C/Tnull作业2：求人体发射辐射的波长峰值？T=273+32K　λmax=2897/T＝ 9.48μm为远红外（长波）太阳发射辐射峰值：λmax=0.48 μm 短波地球发射辐射峰值：λmax=10.06 μm 长波作业 1：分别求算太阳和地球发射辐射的波长峰值？null 第三节 大气上界的太阳辐射及光谱 一、太阳辐射通量密度 1、太阳辐射 太阳时刻不停的向周围空间放射出巨大的能量，称为太阳辐射能，简称太阳辐射。 太阳辐射能是地球和大气最主要的能量来源。一年 中，整个地球从太阳获得5.44×1024J热量，其它能量来 源与太阳辐射相比都是微不足道的。 2、太阳辐射通量密度和太阳常数(RSC) 1）太阳辐射通量密度(radiation) 在单位时间内投射到单位面积的太阳辐射能量，单位为w/m2。 2）太阳常数(RSC) 当地球位于日地平均距离时,在大气上界垂直于太阳光线的平面上所获得的太阳辐射通量密度， RSC=1367w/m2 null二、太阳高度角与水平面太阳辐射通量密度的关系 R′=Rsinh 　　任一地点任一时刻太阳高度角的计算公式： sinh =sinφsinδ+cosφcosδcos ω 任一地点任一时刻太阳高度角的计算公式： sinh =sinφsinδ+cosφcosδcos ω 正午太阳高度角h正: 正午ω=0 Sinh正 =sinφsinδ+cosφcosδcos 00 =sinφsinδ+cosφcosδ =cos(φ-δ)或cos(δ-φ) = sin(900-φ+δ)或sin(900-δ+φ) 由于00≤h≤900 故h正= 900-∣φ-δ∣三、太阳辐射光谱 太阳辐射能随波长的分布曲线称为太阳辐射光谱。三、太阳辐射光谱 太阳辐射能随波长的分布曲线称为太阳辐射光谱。红外光谱区（λ＞0.76 μm) 能量占总能量的43﹪ 具有热效应 可见光谱区（0.4 μm ≤λ≤0.76 μm) 能量占总能量的50﹪ 具有光效应和热效应 紫外光谱区（λ＜0.4 μm) 能量占总能量的7﹪ 具有化学效应 null 例如：北京φ=40°N 求：1）6月22日夏至中午12时h⊙及日长=？ ， 2）12月22日冬至中午12时h⊙及日长=？ ， 3）3月20日春分和9月23日秋分，中午12时h⊙及日长 =？解：δ=23·4° ， h⊙ =73·7°，日长=14.85 δ=-23·5° ，h⊙ =26·1°，日长=9.15 δ=0·2°， h⊙ =49·5°，日长=12ω为日出日落时的时角，逆时针为负，顺时针为正。 太阳辐射通过大气层后到达地球表面，由于大气对太阳的削弱作用，使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面。 大气对太阳辐射的削弱主要有吸收14%、散射、反射(散射+反射=43%)第四节 大气对太阳的减弱作用一、吸收作用一、吸收作用大气的某些成分具有选择性吸收某些波长的太阳辐射的特性，其中最主要的有氧、臭氧、水汽、CO2和固体杂质等。 氧:对波长小于0.2微米的紫外线吸收很强； 臭氧：在大气中含量很少，在紫外区和可见光区都有吸收带，主要为0.2~0.3微米波段的吸收很强，这一波段太阳辐射不能到达地面； 水汽：主要吸收的波段是位于红外区的0.93~2.85微米，据估计，太阳辐射因水汽的吸收可减弱约4%~15%； CO2：吸收作用较弱，仅对红外区2.7微米和4.3微米附近辐射吸收较强； 固体杂质：含量越高，吸收作用越强，如火山喷发、工业区、森林火灾。 二、散射作用二、散射作用概念：当太阳辐射通过大气时，大气中的各种质点将太阳辐射能的一部分以相同波长射向四面八方，这种现象称为散射。 散射不像吸收那样把辐射转变为热能，而只是改变辐射方向，使原来辐射方向上的太阳辐射减弱。 分子散射（有选择性）：又称雷利散射。当质点的直径比入射辐射波长短，则被散射的强度与波长的4次方成反比。例如：天空晴好，大气中水汽、固体杂质较少，主要是空气分子散射，太阳辐射中波长较短的蓝紫光被散射的多，所以晴朗的天空呈蔚蓝色。 粗粒散射（无选择性）：当质点的直径比入射的波长大时，各种波长都能同等程度被散射。例如：空气存在较多雾粒或尘埃杂质时，一定范围内的长短波均被散射，天空呈灰白色。 三、 反射作用三、 反射作用大气对太阳辐射的反射，由两部分构成：一是由于散射而返回宇宙空间的那一部分；二是大气云层及颗粒物对太阳辐射的反射，其中云的反射能力最强。 null综观太阳辐射经过地球大气到达地面的过程，当太阳辐射进入大气后，一部分辐射被吸收、散射或反射，以至于投过大气后的辐射减弱。可见，辐射穿过的大气层越厚或存在能引起吸收、散射、反射的质点越多，则辐射削弱越严重。 穿过大气层厚度情况用大气质量描述，而引起辐射削弱的空气质点情况用大气透明度说明。四、减弱的规律：null大气质量m(air-mass ) 太阳光通过大气路径的长度与大气垂直厚度的比值称为大气质量。当太阳高度角的范围为30°~90°时，大气质量可近似表示为： h为太阳高度角 当太阳高度角为90°即太阳垂直投射到地面时 的大气质量为1，称为一个大气质量 (2) a大气透明系数(atmospheric transmission coefficient) (2) a大气透明系数(atmospheric transmission coefficient)太阳辐射透过一个大气质量后的辐射通量密度Rsm与透过前的辐射通量密度Rsm-1之比称为大气透明系数。 am=Rsm/Rsm-1 am为第m个大气质量的透明系数 当m=1时 a1-Rs1/Rs0 Rs1=a1Rs0 当m=2时 a2-Rs2/Rs1 Rs2=a2Rs1=a1a2Rs0 当m=m时 am-Rsm/Rsm-1 Rsm==a1a2…amRs0 为简便起见 取a1=a2=…=am=a 则 Rsm=amRs0 　以平行光形式投射到地面上的太阳辐射。是地球表面获取太阳辐射最主要来源 (b-beam) 。1）太阳直接辐射RSb：第五节、到达下垫面的太阳辐射　太阳直接辐射强度是单位时间内，以平行光的形式投射到单位面积地表水平面的太阳辐射。　影响因素a ,m ,h ,此外纬度、海拔。云量、坡度也有间接影响。请问： m与RSb 是正比还是反比关系？ （m越大，空气质量数越大，被空气质点吸收、反射、散射的太阳辐射量就越多，太阳辐射被削减得越多。）null太阳辐射被大气散射后，单位时间内以散射光的形式到达单位面积地表水平面上的太阳辐射能。 假设散射辐射的一半回到宇宙空间，另一半在忽略大气吸收的情况下，各个方向均到达地面。2）天空散射辐射RSd：例：求广州（φ=23.5°N）夏至日正午a=0.9时的直接辐射和散射辐射。解：已知φ=23.5°，δ=23.5°，正午太阳高度h=90°-φ+δ=90°，m=1/sinh=1，a=0.9，Rsc=1367w/m2 则：Rsb=Rscamsinh=1230.3w/m2 Rsd=0.5Rsc(1-am)sinh=68.35w/m2null 3）太阳总辐射：RS = RSb + RSd = 0.5 RSc ( 1 + am ) sinhθ4）下垫面对太阳辐射选择性吸收、反射、透射4）下垫面对太阳辐射选择性吸收、反射、透射下垫面对太阳辐射具有选择性吸收、反射、透射的特性 ①作物群体对太阳辐射的吸收、反射和透射 太阳辐射到达作物叶片后，一部分被反射，一部分被透射，剩下部分被吸收。一般叶片对太阳辐射的吸收率在80%~90%左右，其余被叶片反射和透射了，但数值随太阳辐射入射角而变化，随入射角增加，反射率增而透射率降，垂直照射时，反射率最小而透射率最大。其总的结果是吸收率在一定的入射角范围内保持稳定数值。 植被对不同波长的吸收、反射和透射是不同的。绿叶对绿光部分（0.51μm ~0.61 μm ）吸收较小，而对蓝光及红光吸收较高。植被对红外辐射几乎不吸收。 ②下垫面对太阳辐射的反射 到达地面的太阳辐射，大部分被地面吸收、小部分被地面反射。地面反射率是地面反射的太阳辐射与投射到地面的太阳总辐射的百分比。 下垫面对太阳辐射的反射能力的大小与下垫面对短波辐射的反射率有关。主要与下垫面的颜色、湿度、粗糙度、植被种类、土壤性质及太阳高度角等因素有关。null1）颜色对反射率的影响 颜色不同的各种下垫面，对太阳辐射可见光部分具有选择性反射作用。各种颜色表面的最强反射光谱是其自身的颜色。例如：白色表面具有最强的反射能力，黑色表面反射能力较小，绿色植物对黄绿光的反射率最大。2）土壤湿度对反射率的影响 反射率随土壤湿度的增大而减小。干燥白沙土反射率为40%，而潮湿时反射率减少了22%。因为水的反射率比路面小。实验指出：地面反射率与土壤湿度呈负指数关系。3）粗糙度对反射率的影响 粗糙度与反射率反相关。由于太阳辐射在起伏不平的粗糙地表面上有多次反射，另外太阳辐射向上反射的面积相对要小，导致反射率减小。4）太阳高度角对反射率的影响 太阳高度角比较低时，无论何种表面，反射率都较大。随着太阳高度角的增大，反射率减小。一日中太阳高度角有规律的日变化，使地面反射率也有明显的日变化，中午前后较小，早晚较大。null一、地球辐射 　　又称地球长波辐射（Length），它包括地面长波辐射和大气长波辐射，记作RLu和Rld。第六节 地球辐射与辐射平衡1、  RLu—地面辐射：地面昼夜不停的向外放射能量。辐射波长范围为3~80 μm 发射辐射量: RLu=εσT4 （ε为发射率，与物体本身性质有关，可由实验测定） 假设地面温度为20℃，ε=0.91，则可算得RLu=0.91×5.67×10-8×(273+20)4=380(w/m2) 根据维恩定律可算得：λmax=2897/293=9.89μm，约为10 μm。null2、 RLd－大气辐射：大气昼夜不停向外发射辐射，波长范围为7~120μm，最大辐射波长为15 μm。 大气辐射有一部分向上进入宇宙空间，有一部分向下到达地面，这一部分辐射因与地面辐射的方向相反，称为大气逆辐射。 地面对大气逆辐射也能反射，因此地面只能吸收大气逆辐射的一部分能量。 大气辐射光谱：根据基尔霍夫定律，物体的吸收光谱和发射光谱极为相似。即物体能吸收什么样的光，也能发射同样的光。 大气对长波辐射的吸收非常强烈：大气中水汽、液态水、二氧化碳和臭氧是长波辐射的主要吸收者，吸收均具有选择性。 CO2：13.5~16.5μm有很强的吸收率（红外测CO2仪）， 8~12 μm几乎不吸收，全部透过，这一波段称为“大气天窗”，而这一波段是地面辐射最强的波段，因此地面辐射的20%透过大气进入宇宙。（红外测温仪） H2O：4~8 μm及19 μm以上强烈吸收null3、地面有效辐射3、地面有效辐射地面发射的辐射（RLU）与地面吸收的大气逆辐射（RLd）之差： 地面有效辐射表明地面能量在长波辐射交换过程中的得失。当RLu>RLd时，有效辐射为正值，表明地面吸收的大气逆辐射不能补偿地面辐射损失的能量，换句话说为通过长波辐射的发射和吸收，地面失去热量。通常，地面温度高于大气温度，因此地面有效辐射为正值。只有当近地面层出现很强的逆温层或空气湿度很大的情况下，近地面层大气温度才会高于地面温度，地面有效辐射为负。地面有效辐射受地面温度、大气温度、空气湿度、云、土壤性质等因素影响。夜间地面有效辐射的大小，可决定地温的高低和地温降低的快慢。有效辐射强，地面温度降低得剧烈，容易出现露、霜或雾，在早春或晚秋能导致霜冻危害作物。二、地面辐射差额（地面辐射平衡）Rn二、地面辐射差额（地面辐射平衡）Rn　　地面由于吸收太阳辐射和大气辐射而获得热量，同时又不断向外发出辐射而失去热量。单位时间、单位面积地面吸收的辐射能量和发射的辐射能量的差叫地面辐射差额也称地面净辐射（net）。吸收项有：太阳直接辐射RSb、天空散射辐射RSd RSd 、大气逆辐射（RLd） 发射项有：地面反射辐射（ RSb+ RSd）α和地面辐射RLuRn = RS ( 1-α)+ RLd －RLu = RS ( 1-α)－RLn　第七节 辐射与农业第七节 辐射与农业一、到达地面的太阳辐射光谱及其农业意义 1、光谱各成分对植物的作用 不同波段的辐射对植物生命活动起着不同的作用，它们在为植物提供热量、参与光化学反应及光形态的发生等方面起着重要的作用。 1）波长大于1μm的辐射：被植物吸收转化为热量，影响植物体温和蒸腾作用，可促进干物质的积累，但不参与光合作用； 2）波长为1～0.72μm的辐射：只对植物细胞伸长起作用，其中0.78～0.8μm的远红外光对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花与果实的颜色； 3）波长在0.72～０.61μm的红光和橙光：可被植物体内的叶绿素强烈吸收，光合作用最强，并表现为强光周期作用： 4）波长为0.61～0.51μm的绿光，表现为低光合作用和弱成形作用； 5）波长为0.51～0.4μm的蓝紫光：可被叶绿素和黄色素较强烈的吸收，表现为次强光合作用和成形作用； 6）波长为0.4～0.32μm的紫外光：主要起成形和着色作用，使植物变矮、颜色变深、叶片变厚等； 7）波长为0.32～0.28μm的紫外线对大多数植物有害； 8）波长小于0.28μm的远紫外线可立即杀死植物。 null2、紫外线 紫外线对植物的形状、颜色与品质的优劣起着重要作用。高原紫外线含量较多，使植物短小、色泽较深。紫外线照射对果实成熟起良好作用，并能增加果实的含糖量，但茶及某些纤维作物与此相反，在抑制紫外线栽培的条件下，能获得品质优劣的产品null3、 光合有效辐射（PAR） 太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。 PAR是Photosynthetically Active Radiation 的英文缩写。PAR的波长范围在0.4～0.7μm,与可见光基本重合。PAR占太阳直接辐射的比例随太阳高度角的增加而增加，最高可达45%。而在散射辐射中，光合有效辐射的比例可达60%～70%之多，所以多云天反而提高了PAR的比例。平均起来，光合有效辐射占太阳总辐射的50%比较合理。 通常: PAR=0.43 RSb+0.57 RSb≈0.5 ( RSb+ RSb)　　在光合有效辐射波长范围内，决定植物光化学反应的不是叶片吸收了多少辐射能量，而是吸收了多少辐射光量子个数μEi或Ei。按光化学原理，一个分子吸收一个光量子，可以引起一个分子的化学反应。即要使1 mol的化合物起反应，则需要吸收1 Ei（爱因斯坦）的光量子。 　　因此，在研究辐射与植物光合作用的关系时，实验所用观测仪器宜采用光量子辐射仪，其单位宜采用光量子通量密度较合理。近年来一些学者作了大量的有关“不同波长光量子光合产量测定”的科学实验，并从量子理论的角度加以证明后，建议采用光合光量子通量密度（Ei/(m2·s)或μEi/(m2·s））表示被植物光合作用利用的辐射光量子数。nullnull 　　　　　　　 光量子 叶绿体 光合产量的多少与作物所吸收的辐射能的多少无关,而与作物所吸收的光量子个数有关。 为了解植物光合作用的强弱进行的辐射强度的测量仪器要测的是在光合有效辐射即（0.4～0.7μm波段）的光量子数，个数越多，说明光合作用越强。 测PAR要用光量子仪测出光量子个数，测光照强度要用照度仪测出辐射能强弱。CO2＋H2O 　　　　　(CH2O)n＋O2↑null二、光照时间与植物生长发育 1、光照时间 1）可照时数：某地不受任何遮蔽时，每天从日出到日落太阳可能照射的时间长度。 证明:春分、秋分，全球各地昼夜平分。 2）实照时数:太阳直射光实际照射的时间。 3）日照百分率：实照时数与可照时数的百分比，百分比越大，说明晴天越多。 4）曙暮光：日出前或日落后一段时间，虽然太阳直射光不能直接投射到地面上，但地面仍能得到高空大气的散射辐射，使昼夜的更替不是突然，分别称为曙光和暮光，合称为曙暮光。民用曙暮光是指太阳在地平线以下0°～6°的一段时间。 5）光照时间是可照时数和曙暮光的总和。null2、植物的光周期现象 昼夜交替及其延续时间的长短不仅影响作物开花、也影响落叶、休眠和地下块茎等营养贮藏器官的形成。植物对昼夜长短的反应称为光周期现象。 根据植物对光周期的反应分为三类：短日照植物、长日照植物和中性植物。 1）长日照植物：在植物发育前期，要在较长的白昼条件下才能进入开花结实的植物。即光照时间大于某一时数。如果缩短光照时数就不开花结实，如小麦、大麦、燕麦、土豆、甜菜、亚麻、豌豆、油菜、落叶松等。一般发源于高纬度地区。 2）短日照植物：在植物发育前期，要在较短的白昼条件下，才能进入开花结实的植物。即光照时间小于某一时数才能开花。如水稻、玉米、大豆、棉花等。这类植物要求日照愈短发育越快，源于低纬度地区。 3)中性植物：对日照时间长短不敏感，在长短不同的日照条件下都能正常开花结实，如番茄、黄瓜、茄子等。null植物的感光性有强弱之分。感光性强弱有两个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ：首先表现在“临界光照长度”——可以使植物通过光照阶段而开花结实的光照时间的临界值。对短日照植物来讲是其上限值，长日照植物是下限值。所以对短日照植物来说，感光性强则指临界光照程度短，然长日照植物反之；第二个标准是发育速度随光照时数的大小而变化。感光性强，则光照时数稍有变化就对发育速度有较大的影响。null3、光照时间与作物引种 由于不同纬度与季节的光照时间不同，因此，原产于不同纬度地区的作物与品种具有不同的光周期反应和感光性，所以在不同地区之间的引种工作中，应注意作物与地区之间光照时间的供求对应关系。一般引种工作，从光照时间考虑，应注意以下几点： 1）纬度相近地区之间，因光照时间相近，引种成功的可能性较大。但应注意，同一纬度，同一日期，光照时间相同，但由于东西两地温度并不相同，必然使两地作物后来各发育期受到不同的光照时数的影响而出现不同反应。 2）对短日照植物来讲：南种北引，由于北方生长季日照时间长，将使作物生育期延长，甚至不能开花结实，因此为了使其及时成熟，宜引用早熟品种或感光性较弱品种；北种南引，由于南方春夏生长季内光照时间短，将缩短生长期，严重会影响营养体生长，降低作物产量，因此宜引用晚熟或感光性弱的品种。 3）对长日照植物来讲：北种南引，由于光照时间缩短，将延迟发育和成熟，南种北引则相反。 就实际情况看：长日照作物引种比短日照作物遇到的困难小。三、光照强度与植物生长发育三、光照强度与植物生长发育1、光照强度（阳光在物体表面的照度） 照度是光源照射到物体单位面积上的光通量。单位是勒克斯（lx）。1lx是以1国际烛光的点源为中心，以一米为半径的球面上所得的照度。 国际标准照明协会（CIE）早期规定，以特定的鲸鱼油蜡烛的单位发光强度为单位，称烛光。 2、光饱和点和光补偿点 光饱和点：在一定的光强范围内，光合作用随光照强度的增加而增加，但超过一定的光照强度以后，光合作用便保持一定的水平而不再增加，称为光饱和现象，这个光照强度临界点称为光饱和点。在光饱和点以上的光照强度对光合作用不再起作用，甚至过强的光照下，使光合作用强度降低。 光补偿点：在光饱和点以下，当光照强度降低时，光合作用也随之降低。当直筒通过光合作用制造的有机物质与呼吸作用消耗的物质相平衡时的光照强度称为光补偿点。低于光补偿点是，植物的消耗将大于积累。null作物群体光饱和点和光补偿点都比单叶指标高。因为：当光照强时，在作物群体上层的叶片（单叶）已经达到饱和，但下层叶片的光合作用仍随光强的增加而增加，另外在同一自然光照下，上层叶片中不同叶片因方位与角度不同，并非一律达到了光饱和点；对于群体光补偿点来说，它应该是上层光合作用的产物与下层叶片的呼吸消耗相抵消的时的光照强度，其数值比单叶高。在衡量光照强度对作物整体的影响时宜采用群体指标。 作物群体的光饱和点与补偿点并不是一个常数，它随叶面积指数、CO2含量、温度、土壤有效水分等因子有关。根据植物对光照强度的反应，可分为喜阳植物和耐阴植物。 多数植物的光补偿点在500~1000μmol/(m2·s)，但不同植物的光饱和点有很大差异。喜阳植物高于耐阴植物，C4植物高于C3植物。一般阳光下，C4植物没有明显的光饱和点，而C3植物紧为全光照的1/4～1/2。在光强超过光饱和点的晴天中午，C3植物成光抑制，出现“光合午休”现象。这种午休现象可使光合生产损失30%。 提高产量需从光量方面考虑如何降低光补偿点，提高饱和点，最大限度利用光能。null3、光能利用率：单位面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量与这块土地所接收到的太阳能的百分比。即： 式中P表示光能利用率； M表示单位面积上农作物产量干重，如果是作物根茎叶果实全部干重，则称为生物学重量，如果仅表示具有经济价值的收获物如籽粒的干重则为经济产量； h为每克干物质燃烧产生的热量； (S+D)到达水平面上的总辐射日总量，∑(S+D)为全生育期太阳总辐射日总量总和。光能利用率理论计算值可达6~8%，而实际生产中仅为0.5~1%，最大可达2%。一般农田光能利用率只有0.4%。北京郊区亩产1000kg的地块，光能利用率可到4%，长江流域亩产1500kg的试验田，光能利用率只有5%。null4、提高作物光能利用率 1）限制光能利用率的自然因素主要有： A、作物生长初期覆盖率小； B、作物群体内光分布不合理； C、光能转化率低； D、中、高纬度地区农业受冬季低温的限制； E、不良的水分供应与大气条件使气孔关闭，影响CO2的有效性和植物其它功能； F、光合作用效率受到不良因素影响； G、作物营养物质的缺乏； H、自然灾害的影响。 如果能设法解决以上矛盾，就可以大大提高光能利用率，从而提高作物产量。绿色植物通过光合作物所制造的有机物中所含能量与光合作用吸收的光能的百分比null2、提高光能利用率的途径 1）改革种植制度：因地制宜的间复套种和合理的行向行距——有利于提高作用覆盖率，改善作物群体内的光分布； 2）改进栽培管理 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ：适宜的水肥条件、合理施用化肥农药等、加强机械化以缩短农耗时间等； 3）选育优良品种：选育合理株型、叶型、较合适高度密度种植而不倒伏的品种； 4）改造自然与充分利用地区的光能资源1、普兰克第一定律 2、普兰克第二定律、斯蒂芬—波尔兹曼定律和维恩位移定律 3、辐射的基本特性、基尔霍夫定律 4、太阳的直接辐射和散射辐射 5、大气天窗、大气对太阳辐射的散射 6、地球表面（下垫面）对太阳辐射的吸收、反射和透射特性1、普兰克第一定律 2、普兰克第二定律、斯蒂芬—波尔兹曼定律和维恩位移定律 3、辐射的基本特性、基尔霍夫定律 4、太阳的直接辐射和散射辐射 5、大气天窗、大气对太阳辐射的散射 6、地球表面（下垫面）对太阳辐射的吸收、反射和透射特性学习重点null太阳常数： 太阳高度角：赤纬：大气质量数：　　　人体辐射属 　 ，辐射能最大值对应的波长是 　　。 　　　“大气天窗”对应的波段是　　　，其含义是　　。 　　　到达地面的太阳辐射分为　　和　　。阴天　　辐射大于　　辐射。太阳辐射中99％属于 辐射。地球辐射包括 和 　　，它们属 辐射。冬季地球离太阳最远，夏季地球离太阳最近。（？ ） 辐射通量密度： 基尔霍夫定律： 　　光合有效辐射（PAR）约占太阳总辐射的 ％，PAR的波长范围是 ，其中光合作用最强和次强的波长分别是　　　　和 。 　　红外测温仪的测温原理是 ，选择的辐射波段为　　。 null 小 测 验 一、名词解释：30分 1、太阳常数、大气质量数、太阳高度角 2、地球辐射、太阳直接辐射，散射辐射 二、计算题： 40分 1、如果把0.48μm 作为太阳黑体辐射的发射峰值，求太阳发射的辐射通量密度是多少W/m2 ？如把0.72μm 作为太阳黑体辐射的平均波长，求太阳发射的光量子通量密度是多少Ei/(m2.s) ？ 2、某物体温度为20℃，发射率为0.93，同时物体受到辐射通量密度为320w/m2的大气长波辐照，用红外测温仪测此物体的温度时，误把它的发射率当作1.0处理，问红外测温仪测得的此物温度是多少？与此物实际温度相比，是偏低还是偏高？ 三、简答题：30分 1.提高大田作物光能利用率的途径有哪 些？（如何提高大田作物光能利用率？）null已知：λmax=0.48 μm， 求： 辐射通量密度Е＝？ 解： 由λmax=2897/T得：T=2897/ λmax=2897/0.48=6035.42(K) E=εδT4=1 × 5.67×10-8 × 6035.424=7.52 ×107 (W/m2) 已知 解：一个光量子携带的能量e=hc/ λ=6.63 ×10-34 ×3 ×108/(0.72 ×10-6)=2.76 ×10-19(J) 一个爱因斯坦值Ei=6.02 ×1023 ×2.76 ×10-19=1.66 ×105(J) 光量子通量密度＝E/Ei=(7.52 ×107)/(1.66 ×105)=4.53 ×102 (Ei/(m2 .s))= 4.53 ×108 ( μ Ei/(m2 .s)) null已知：T实=20 ℃ , ε实=0.93, RLd=320 (W/m2), ε测＝1.0 求： T测＝？，ΔT=? 解： 物体实际发射的辐射通量密度 　E实＝ εδT4 =0.93 × 5.67×10-8 × (273+20)4=388.6 (W/m2) 物体反射到达它表面的大气长波辐射通量密度 　　　　E反＝ rRLd =(1-0.93) × 320=22.4 (W/m2) 红外测温仪测得的辐射通量密度 　　　　　　　E测= E实+ E反=411 (W/m2) 由E测＝ ε测δT测4 = 5.67×10-8 ×T4=411 (W/m2) 　　　得T测＝291.8（K）＝291.8-273＝18.8 （℃） ΔT=T测－ T实＝18.8-20＝-1.2（ ℃ ） 答：红外测温仪测得物体温度为18.8 ℃ ,比实际物体温度低，低1.2 ℃。