太阳光谱

太阳光谱属于G2V 光谱型，有效温度为5770 K。太阳电磁辐射中99.9%的能量集中在红外区、可见光区和紫外区。
　　太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），红外光（>0.76μm）和紫外光（<0.4μm）的占比较少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外光区，可见光占太阳辐射总能量的约50%，红外光占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
　　在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0.295～2.5μm。<0.295μm和>2.5 μm波长的太阳辐射，被大气层中的臭氧、水汽和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面。

在上图中，横坐标是波长，纵坐标是太阳辐射强度。图中的外包络线（Energy atthe top of the atmosphere）是太阳发射光谱，内包络线（Energy at the sealevel）是经过了大气层的吸收与散射的光谱。

上图中，外包络线和内包络线比较后，可以看出：通过大气层后，太阳总辐射能有明显地减弱：波长短的辐射能减弱得最为显著：辐射能随波长的分布变得极不规则。

产生这些变化有以下几方面原因：

1 大气对太阳辐射的吸收

太阳辐射穿过大气层到达地面时，要受到一定程度的减弱，这是因为大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。

大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、液态水、二氧化碳、氧、臭氧及尘埃等固体杂质等。太阳辐射被吸收后变成了热能，因而使太阳辐射减弱。

水汽吸收最强的波段是位于红外区的 0.93～2.85μm，据估计，太阳辐射因水汽的吸收可减弱约4%～15%。

氧只对波长小于0 2μm的紫外线吸收很强，在可见光区虽然也有吸收，但较弱。

臭氧在大气中的含量很少，但在紫外区和可见光区都有吸收带，在0.2-0.3μm波段的吸收带很强，由于臭氧的吸收，使小于0.29μm波段的太阳辐射不能到达地面，因而保护了地球上的一切生物免遭紫外线过度辐射的伤害。臭氧在0.44～0.75μm还有吸收，虽不强，但因这一波段正好位于太阳辐射最强的区域内，所以吸收的太阳辐射量相当多。

二氧化碳对太阳辐射的吸收比较弱，仅对红外区2.7μm和4.3μm附近的辐射吸收较强，但该区域的太阳辐射较弱，被吸收后对整个太阳辐射的影响可忽略。

悬浮在大气中的水滴、尘埃、污染物等杂质，对太阳辐射也有吸收作用，大气中这些物质含量越高，对太阳辐射吸收越多，如在工业区、森林火灾、火山爆发、沙尘暴等，太阳辐射都有明显减弱。

总之，大气对太阳辐射的吸收，在平流层以上主要是氧和臭氧对紫外辐射的吸收，平流层至地面主要是水汽对红外辐射的吸收。被大气成分吸收的这部分太阳辐射，将转化为热能而不再到达地面。

由于大气成分的吸收多位于太阳辐射光谱两端，而对可见光部分吸收较少，因此可以说大气对可见光几乎是透明的。

2 大气对太阳辐射的散射

太阳辐射进入大气时将遇到空气分子、尘粒、云雾滴等质点，都要产生散射现象。

散射不像吸收那样是把辐射转变为热能，而只是改变辐射的方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播，使原来传播方向上的太阳辐射减弱。

如果太阳辐射遇到的散射顶点的直径比入射辐射的波长要短（如空气分子），则对入射辐射中波长较短的辐射的散射强，也即辐射波长愈短，散射愈强；而对波长较长的辐射散射弱。对于一定大小的分子来说，散射能力与波长的四次方成反比。这种散射是有选择性的，称为分子散射，也叫瑞利（Rayleigh）散射。

当大气中的水汽、尘粒等杂质较少时，主要是瑞利散射，太阳辐射中波长较短的蓝紫光被散射得多，所以晴朗的天空呈蔚蓝色。日出、日落时，因光线通过大气路程长，可见光中波长较短的光被散射得更彻底，所以看上去太阳呈桔红色。

当太阳辐射遇到的散射质点的直径是比入射的波长大的粗粒质点，辐射虽然也被散射，但

这种散射是没有选择性的，即辐射的各种波长都同样地被散射，这种散射称粗粒散射，也称米(Mie)散射。例如当空气中污染较严重或存在较多的雾粒或尘埃等杂质时，一定范围的长短波都同样地被散射，使天空呈灰白色。

3 大气对太阳辐射的反射

大气中的云层和较大颗粒物能将部分太阳辐射反射回宇宙空间。其中云的反射能力最强。

云的反射能力随云状、云量和厚度的不同而不同。一般情况下云的平均反射率为0.50～0.55。如果按地球平均云量为5计算，太阳辐射就有近25%被云反射回空间，因此云的反射作用对太阳辐射影响很大。

上述提到的大气对太阳辐射的衰减三种方式中，以反射作用最为垂要，尤其以云层对太阳辐射的反射最为明显，散射作用次之，吸收作用相对最小。