为什么太阳能长波辐射平衡模型和地面短波辐射被忽视?

Question

为一个任务我的问题:

解释为什么太阳辐射在大气“长波”被忽视的计算和地球辐射被忽视大气短波”计算。

我意识到认为是短波辐射的波长小于或等于4 \μm美元。我知道我们说随着波长的增加,辐射地球太阳辐射角度的增大而增大。

作为一个结果,为什么太阳和地球的短波辐射长波辐射被忽视?

任何解释都是感谢!

Answer 1

它是因为长波(LW)对应于一个微不足道的一部分太阳辐射和太阳辐射短波对应于一个微不足道的一部分。

你可以自己做一个实验美国宇航局的光辉计算器。通过调整参数地球和太阳的你会得到下面的情节在不同波长的能量通量(红线的辐射光谱太阳和地球的蓝色线)

这个工具很酷的事情,是你可以看到实际的数据(或它作为一个电子表格下载)和估计的总能量通量之间的任何范围的波长(曲线下的面积)。

在这种情况下,西南辐射(0.1 - 4 \μm美元)LW辐射(4 - 100 \μm美元)得到以下数据

太阳LW: $ 1.98 \ * 10 ^ 7 W m ^ {2} {sr} ^ {1} $
太阳西南:$ 1.95 \ * 10 ^ 5 W m ^ {2} {sr} ^ {1} $
孙总:2.00美元\ * 10 ^ 7 W m ^ {2} {sr} ^ {1} $

地球LW: $ 1.24 \ * 10 ^ 2 W m ^ {2} {sr} ^ {1} $
地球反击战》1.82美元\ * 10 ^ W m ^ {1} {2} {sr} ^ {1} $
地球总:1.23美元\ * 10 ^ 2 W m ^ {2} {sr} ^ {1} $

所以的百分比:

太阳:LW SW 99.03%和0.97%

地球LW SW 0.15%和99.85%

这说明我的初始点:LW可以忽略地球对太阳和SW可以忽略不计。因此,在简单的模型你可以忽略这两个太阳能LW和地面西南。

为什么是这样呢?

原因是因为排放的峰值降低温度(根据成反比维恩定律),而总功率增长更快,正比于温度的四次方(根据斯蒂芬玻尔兹曼定律)。太阳更热,产生一个非常大的能量每平方米,但大多数能量传递的波长要短得多。

注意:有趣的是,尽管它可以忽视太阳能LW仍比陆地LW强1580倍。

Answer 2

重要的是要记住黑体近似地球和太阳辐射。注意小长波能量辐射是太阳和地球辐射的峰值。

我推测,这个问题与这一事实有关地球表面是由太阳短波辐射加热,这地球的低层大气加热地球表面。感觉是一种常见的误解,地球的热(长波)来自太阳的“热”。地球是而不是吸收短波辐射然后反射把能源向大气中长波辐射。