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太阳辐射,是指太阳以电磁波的形式向外传递能量 ,太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。太阳辐射所传递的能量,称太阳辐射能。地球所接受到的太阳辐射能量虽然仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一,但却是地球大气运动的主要能量源泉,也是地球光热能的主要来源。
到达地表的全球年辐射总量的分布基本上成带状,只有在低纬度地区受到破坏。在赤道地区,由于多云,年辐射总量并不最高。在南北半球的副热带高压带,特别是在大陆荒漠地区,年辐射总量较大,最大值在非洲东北部。
太阳辐射对地球的影响
1、太阳辐射能是维持地表温度,促进地球上的水、大气、生物活动和变化的主要动力。
地面不同纬度接受太阳辐射不同,谭老师地理工作室综合整理地球上的热量传递主要依靠大气环流和洋流,大气环流和洋流对地理环境的形成和变化有着重要的作用。
2、 太阳辐射能是我们生产、生活的主要能源。
一部分直接来自太阳能:如太阳能发电、太阳灶、太阳能干燥器加工农副产品等。
另一部分是太阳能转化的能源:煤、石油等化石燃料。
太阳活动对地球的影响
1、对地球气候的影响。
太阳黑子与降水的相关性如下:
1) 降水量的年际变化与太阳黑子的相对数的年变化有相关性,二者变化周期大体为11年;
2)不同地区太阳黑子与降水量相关性不完全一致;
2、对地球电离层的影响。
耀斑爆发时发射的电磁波会扰乱地球的电离层;从而导致无线电短波通讯衰减或中断。例如1989年3月发生的几十个强烈耀斑活动,谭老师地理工作室综合整理引起短波通讯15次部分中断,24次全部中断。
3、 对地球磁场的影响。
太阳活动增强时,太阳大气抛出的带电粒子流,会使地球磁场受到扰动,产生“磁暴”现象。磁针不能正确的指示方向。
由于太阳活动对地球的影响很大,各国都重视对太阳活动的观测和预报,以便早作准备,把太阳活动造成的不利影响减少到最低程度。
大气对太阳辐射的削弱作用:
反射——云层;散射——空气分子;吸收——对流层的水汽、二氧化碳吸收红外线,平流层的臭氧吸收紫外线
削弱作用解释太阳能:
(1)高海拔地区——海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,太阳能丰富(农业上就是光照条件好);
(2)内陆地区——大陆性气候,气候干旱,云量少,对太阳辐射的削弱作用弱,太阳能丰富(光照强)
(3)天气状况
我们在解题时,经常会遇到分析某地太阳辐射能量大小的情况,太阳辐射能量大小既取决与以下两个因素:
太阳辐射强弱;太阳辐射时长
其中的太阳辐射时长基本上等同于是昼长(晴天的前提下);而影响太阳辐射强弱的因素就较多了,下面我来着重来分析影响太阳辐射强弱的因素。
影响太阳辐射强弱的因素主要有以下几种:
1.纬度位置
太阳辐射的强弱主要受正午太阳高度的影响。纬度低则正午太阳高度角大,太阳辐射经过大气的路程短,被大气削弱得少,到达地面的太阳辐射就多;反之,则少。
2.天气状况
晴朗的天气,由于云层少且薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;阴雨的天气,由于云层厚且多,大气对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射就弱。如赤道地区被赤道低压带控制,多对流雨,而副热带地区被副高控制,多晴朗天气,所以赤道地区的太阳辐射要弱于副热带地区。
3.海拔高低
海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;反之,则弱。如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区,主要就是这个原因。
4.日照长短
日照时间长,获得太阳辐射强;日照时间短,获得太阳辐射弱。如我国夏季南北普遍高温,温差不大,是因为纬度越高的地区,白昼时间长,弥补了因太阳高度角低损失的能量。
5、其它
(1)大气的透明度:如空气中浮尘多时,则太阳辐射强度弱。
地形:
(2)坡向:阳坡获得多;阴坡获得少。背风坡降水少可能获得的太阳辐射多,迎风坡由于降水多可能获得的太阳辐射少。
(3)坡度:
阳坡
A、随着坡度的增加,获得的太阳辐射先增多后减少;
B、当太阳光线与坡面垂直时,获得的太阳辐射达到最大值,为临界值;
C、临界值时的坡度等于纬差,和正午太阳高度角互余。
阴坡:当阴坡与太阳光线平行时,阴坡获得的太阳辐射量为0。
我国所太阳辐射总量的空间分布规律:谭老师地理工作室综合整理从东南沿海向西北内陆逐渐增强,高值出现在青藏高原,低值出现在四川盆地。
(4)物体所受的遮挡程度
比如乔木下的草本或灌木受太阳辐射弱,绿叶遮蔽中的苹果受太阳辐射少等。
太阳辐射的影响因素及分布
1.影响太阳辐射强弱的因素
2.我国年太阳辐射总量的空间分布
我国年太阳辐射总量的分布,从总体上看是从东部沿海向西部内陆逐渐增强,高值中心在青藏高原,低值中心在四川盆地。谭老师地理工作室综合整理具体分布如下图所示:
二、地方时和区时的计算
1.地方时的计算
地方时的计算依据:地球自转,东早西晚,1度4分,东加西减,经计较,分秒必算。计算时具体可分为四个步骤:一定时,二定向,三定差,四定值。
2.区时的计算
特别提示
(1)求差的技巧——“同减异加”
①经度差:两地同在东(西)经度,取两数之差;一地在东经度,另一地在西经度,取两数之和。
②时区差:两地同在东(西)时区,取两数之差;一地在东时区,另一地在西时区,取两数之和。
(2)求时间的技巧——“东加西减”
先画出表示全球所有经线(或时区)的数轴,标出已知经线(或时区)及其地方时(或区时),再标出所求经线(或时区),计算出两地经度差(或时区差)后,再将其转化为地方时差(或区时差)。如下图所示:
3.与行程(运动)有关的时间计算
例如:若有一架飞机某日某时从A地起飞,经过m小时到达B地,求飞机降落到B地的时间。
可以用两种公式计算:
(1)降落到B地的时间=起飞时A地的时间±时差+行程时间(m)。
(2)降落到B地的时间=起飞时A地的时间+行程时间(m)±时差。
三、明确日期范围的确定方法
方法一:新的一天的范围是从0时所在经线向东到180°经线,旧的一天的范围是从0时所在经线向西到180°经线。解答此类题目的关键是求出0时所在经线并科学绘图。
例如,当北京时间为12时时,与北京属于同一日期的范围为60°W向东至180°(如上图所示),跨240个经度,占全球的2/3。
方法二:180°经线的地方时是几点,进入新的一天的区域所占时间就是几小时;反过来,全球进入新的一天的区域所占时间是几小时,180°经线的地方时就是几点。例如:
①当180°地方时为6时,则新的一天占全球的1/4,旧的一天占全球的3/4。
②当180°经线的地方时为0时时(即180°经线与0时经线重合时),全球为同一天。
③当180°经线的地方时为12时时(即180°经线与0时经线相对时),全球两个日期各占一半。
四、昼夜长短时空分布规律及计算
1.昼夜长短的分布规律
①对称规律:同一纬线上各点昼夜长短相同(同线等长);南北半球同纬度昼夜长短相反。
②递增规律:太阳直射点所在的半球为夏半年,昼长夜短,且纬度越高,昼长越长。另一半球为冬半年,昼短夜长,且纬度越高,夜越长。北半球夏至日,北半球的各纬度昼长达到一年中的最大值,极昼的范围也达到最大,南半球反之。北半球冬至日,北半球各纬度的昼长达到一年中的最小值,极夜的范围达到最大,南半球反之。太阳直射赤道时(即春分、秋分),全球各地昼夜平分。
③变幅规律:赤道全年昼夜平分;纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大。
④极昼、极夜规律:太阳直射点位于北半球,北极四周出现极昼(南极四周出现极夜);直射点位于南半球,南极四周出现极昼(北极四周出现极夜);直射赤道时,全球没有极昼极夜现象发生。极昼(极夜)的起始纬度=90°-太阳直射点的纬度。南、北极圈上,一年中只有一天极昼(极夜),南、北极点各约有半年极昼、半年极夜,纬度愈高,极昼(极夜)出现的天数愈多。北极地区极昼天数多于南极地区。
2.昼夜长短计算
(1)利用已知的日出或日落的地方时来求算
一个地区一天的日出和日落时间反映了该日的昼夜长短状况。白昼以12点为界,上午与下午时间间隔相等;黑夜以午夜(0时或24时)为界,上半夜与下半夜时间间隔相等。
因此已知某地某一天的昼长,可求出该日的日出、日落时间(地方时),其方法为:
相反,根据某地某一天日出日落时间可计算昼长、夜长,其方法为:
某地昼长=日落时间-日出时间=(正午12点-日出时间)×2=(日落时间-正午12点)×2
某地夜长=(子夜24点-日落时间)×2=(日出时间-子夜0点)×2
(2)利用一个地区昼弧所跨的经度范围来计算
方法是:昼长=白昼弧度数/15°(单位:小时),即在日照图上某条纬线与晨昏线有两个交点,两点之间在昼半球的弧度数/15°,就是白昼的小时数。
民用曙暮光时的曼哈顿市中心
相信大家在生活中看见过这样的现象:在日出之前(黎明)和日落以后(黄昏)的一段时间,太阳虽然不在天空中,但天空依旧相当明亮,这时候的天空也十分美丽。
这段时间, 既不是真正的白昼, 也不是真正的黑夜, 是昼夜交替的过渡时期, 现代天文学上叫晨昏蒙影。
昼夜交替
晨昏蒙影是指日出前和日落后的一段时间内天空呈现出微弱光亮的现象,它是晨光和昏影的合称。
这种现象是由地平线下的太阳光线被高层大气及其中的尘埃的散射作用造成,与季节、当地经纬度和海拔高度以及气象条件等有关。
日出前曙光初露的时刻称为晨光始;日没后暮色消失的时刻称为昏影终。
分类
虽然可以只用一个twilight来描述这段时间,但根据适用范围不同,它还有着更细节的分类呢!
三种晨昏蒙影
根据太阳在地平线下的位置,晨昏蒙影又分为三个时间段:
第一个时间段:太阳在地平线下0~6°,这个时间段被称作民用昏影(晨光);
第二个时间段:太阳在地平线下6~12°,这个时间段被称作航海昏影(晨光);
第三个时间段:太阳在地平线下12~18°,这个时间段被称作天文昏影(晨光)。
民用曙暮光
民用曙暮光时的莫哈韦沙漠一个小镇
在民用昏影(晨光)的这段时间,虽然太阳已经落山,但户外光线的强度对我们的日常活动(如:看书,写字,骑车等)基本没有影响,室内通常也无需照明。这意味着周围的亮度还较高,天空中这个时间段不会出现星星。
航海曙暮光
航海曙暮光时的莫哈韦沙漠一个小镇
在航海昏影(晨光)这段时间内,室内通常需要照明,室外较暗,天空中已经出现了一些亮星,但远方的地平线依旧清晰可辨。谭老师地理工作室综合整理
在这段时间,古代航海的水手既需要依靠天上的星星来辨别方向又需要看清远处海面上的情况,另外,这段时间是航海测星(测定天体的地平高度)最适宜的时机,所以这段时间会被称作航海昏影(晨光)。
天文曙暮光
天文曙暮光时的莫哈韦沙漠一个小镇
在天文昏影(晨光)这段时间内,天空的星星基本已经出现,太阳的余晖对于天文观测的影响已经不大,可以说是属于业余观测者允许的影响范围内,所以被称作天文昏影(晨光)。
一般认为,当太阳落入地平以下18°时,真正的黑夜来临(或结束)。这时, 肉眼可见的最暗淡的星也已经开始显现, 天空完全暗下来, 天文晨昏蒙影告终。
影响因素
智利帕拉纳天文台的黄昏
晨昏蒙影持续的时间主要受经纬度影响,也因季节、空气湿度、云控、大气浑浊度等气象条件影响。其中,经纬度对晨昏蒙影的影响主要表现在:
1、任何纬度中,晨昏蒙影线和晨昏线之间的距离是等长的;
2、纬度越高,相同经度差对应的距离越小,同样的距离,对应的经度数就越大;
3、经度数越大,晨昏蒙影的持续时间就越长。
“白夜”
漠河的“白夜”
“白夜”通常发生在高纬度地区。
夏季时,在高纬度地区,晨昏蒙影持续的时间往往很长,以至于前一天的昏影尚未结束, 后一天的晨光已经开始, 从而整个夜间天空都是明亮的, 这种情况称为“ 白夜” 。白夜出现时, 通宵都会处于晨昏蒙影的状态, 因而没有真正的黑夜。
在祖国最北端的城市——漠河, 每年夏至前后, 白天长达17个小时。一直到晚上11 时, 天空仍然是明亮的, 人们可以坐在白夜里看书、写字。直到午夜后的1~2 时,夜幕才会降临, 然而, 天刚刚黑下来一会, 就又开始放亮了。此时, 晚霞与朝晖在北方的天空上交相辉映, 其情景十分壮观。因此, 游人多称漠河为“不夜城”。
典型的极夜蓝色黄昏,位于北纬78°的Longyearbyen, Svalbard
出现白夜的地区从纬度48°34′起,纬度越高,白夜出现的时期越长,天空也越亮。而到了北极圈(66°34′)以后,就成为极昼。
【地理视野】太阳系行星究竟是怎么运行的?
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【专题设计】太阳高度角和正午太阳高度角的另类解读
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注:本文由谭老师地理工作室综合自我们都爱地理、中学地理研究、中学地理课、匠心地理、轻轻松松学地理、高考地理、讲地又讲理、老丁侃地理、星球地理、如此这般学地理等各地理公众号或文中水印等,在此一并致谢!若引用不当可以随时文末留言联系注明来源或删除,点击阅读原文,获取更多内容。
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