分布的入射太阳辐射
温度是由变化的地理变异的阳光落在一平方米的表面,并通过反照率的变化。季节性差异是由地理分布的变化吸收阳光的星球通过它的轨道。因此,任何治疗季节性的起点和地理变化必须研究地球的太阳的光线是如何分布在地球的球面。本节dealso只与入射光的分布,或日晒。吸收阳光的能量的地理分布也影响反照率的分布。反照率的变化也会影响太阳的季节性分布通过季节性变化迫使冰,雪,云和植被。
这将有助于首先考虑一个不通风的星球,这样我们就不会立刻处理成为可能散射的影响阳光的氛围。如果地球远离太阳,因为太阳的半径相比,阳光遇到地球有一束平行射线与通量l .即使地球表面完全吸收,阳光地球拦截不是对其表面分布均匀;单位面积上,这个星球上的一些地方,太阳直接获得大量能量开销,而部分太阳放牧表面浅角接收,因为阳光截获的少量分布在一个较大的区域,如图7.3所示。夜晚一侧的星球,当然,没有收到太阳能在所有。
获得一个通用的分布的表达式入射太阳辐射每单位面积,我们可能地球表面划分成许多小三角形,并考虑每一个个人。太阳能拦截了一个三角形的面积是由三角形所投下的阴影,在屏幕上面向垂直于太阳光束。计算这个区域,假设一个三角形的顶点位于
图7.2:地图July-January表面空气温度的差异。
图7.2:地图July-January表面空气温度的差异。
原点,给出双方来自这个顶点向量r \和r2叉积的定义,三角形的面积是由2 = (rl x r2), n是包含三角形的平面的单位法。获得的阴影三角形的面积,我们应用外积的投影向量r{和r2上飞机。这些预测是由f \ - zr \•z和r2 - zr2•z,其中z是单位向量指向太阳的方向。这两个向量的叉积
(rl - zr {•z) x (r2 - zr ^•z) = r (x r2 - (z x r2) (r (z) - (rl x z) (r2•z) (7.1)
现在,两个向量的叉积在xy平面必须在z轴的方向。因此,我们可以获得高于向量的大小与z点积。这是非常方便的,因为zz的点积与第二两项消失,离开我们
2±= z•(rl x r2) = 2阿兹•n = 2 acos (z) (7.2)
在±阴影的面积和Z是正常片表面之间的角度和太阳的方向。这就是所谓的天顶角。当太阳天顶角为零,直接开销,当它是90度阳光在平行于表面,没有能源。天顶的角度大于90度非物质的,因为他们代表光会通过地球的固体为了照亮表面的底部;这些都是地球上的晚上一边。如果画一条线从地球中心到中心的太阳天顶角将零线相交的地球表面;这是赤道的点。在任何给定时刻,恒天顶角的曲线使一组同心圆集中在赤道的点,天顶距90 o沿大圆这在给定的时刻从阴面分隔地球的光面的。如果表面是处于平衡状态的瞬时入射太阳能通量,赤道的点是地球上最热的地方,温度降至零距离的热点。随着地球旋转通过其日夜周期中,一个给定的表面是横扫热点的距离范围,导致白天的温度变异。随着地球过程中通过它的轨道,昼夜周期将会改变地球的旋转轴的方向变化相对于太阳。只要表面实际上需要一个有限的时间来加热或冷却,昼夜循环将减到一个程度。
作为现实主义下一个步骤,让我们现在考虑一个快速旋转的地球的旋转轴垂直于线连接地球的中心的中心太阳。事实上如果旋转轴垂直的平面轨道,这种情况下全年盛行;否则,条件满足时只在春分和秋分,确实条件定义了春分和秋分。我们假设地球快速旋转到太阳辐射的昼夜差异是平均和相应的温度波动很小。换句话说,一天的长度被认为是短特点相比热响应时间的地球表面,一个概念,定量在7.4节。考虑一块地球表面附近的纬度角宽度如果是地球的半径,然后这个地带的面积是2 d钠cos(^) ^,如果角度是用弧度来度量的。的横截面面积加沙地带从侧面看太阳从确定太阳能通量截获的地带。这个地区是2 a2 cos2 d (^) d ^ ^很小。结果是,单位面积上的入射太阳辐射在纬度^是L cos (^) / n。在赤道,单位面积上的太阳辐射是L / n,这是有些价值大于L / 4,我们在第三章通过平均太阳辐射整个地球表面。如果地球没有运输热或创建一个温室效应,大气平衡温度纬度的函数
在赤道的温度都有其最大,在两极下降为零。
锻炼7.3.1上面描述的几何情况,推导出的表达式余弦天顶角的经度和纬度的函数。推导的日均分布的表达式太阳能吸收通过平均沿纬度圈天顶角的余弦值。
现在我们转向一般情况下,地球的旋转轴不包含轨道垂直于这个平面。垂直于轨道平面之间的夹角,和地球的旋转轴,被称为倾斜,我们称它为7。它可以被视为常数的星球的一年,虽然有长期的变化将在稍后我们感兴趣的。现在的任务是确定太阳天顶角纬度的函数,沿纬度圈位置,和时间。
让点P是地球的中心,和S是太阳的中心。如果我们画一条线从P S,它将表面相交的地球纬度5,叫做太阳的纬度,或有时现世的纬度。它是一个函数的行星轴的方向,并作为描述我们在三月的季节。如果地球的倾斜是7,那么5范围从7在北半球夏至到7南半球的夏季冬至。让问是地球表面的一个点,以其纬度美元和时角”h,这是相对于经度当地中午(最高太阳的位置)是发生在世界各地。对于辐射的目的,我们只需要计算出天顶角Z,先前定义的。天顶距,我们只需要矢量的矢量点积q PQ和向量。要做到这一点,方便引入局部笛卡儿坐标系统集中在P与z轴和旋转轴重合,包含旋转轴的轴躺在飞机和PS和y轴正交于另外两个,选择完成一个右手坐标系。
首先,请注意,点积的定义,
继续阅读:Pq Pq Pq Ps Pq Ps cosZ pqq pqq pqq
这篇文章有用吗?
