辐射的作用

　　海陆表面的热能主要来自太阳，太阳辐射能是大气中一切物理过程的原动力。各地气候差异的基本原因是太阳辐射能量在地球上分布不均匀。各地全年所得太阳辐射因纬度而异即随着纬度的增高而减少。各地所得太阳辐射量的季节变化也因纬度而不同，即随纬度的增高季节变化加大。由此可看出都表现在纬度的差异上。

　　如果把地面和上面的空气柱看作是一个整体，那么收入的辐射(地面和大气吸收的太阳辐射)和支出辐射(返回宇宙间的地面和大气的长波辐射)的差额,就是地一气系统的辐射平衡。辐射差额赤道最大，向高纬度逐渐变小由赤道到纬度30°地区为正值，在30°以北变为负值。它的绝对值向高纬度增加而到极地为最大。由此可见，热带和副热带热量收入大于支出，而温度和寒带则支出大于收入，因此必然会发生热量由赤道向两极输送的情况。

　　我们分析一下纬度所引起的辐射因子的最简单的情况，也就是在大气上界的太阳辐射情况，即天文辐射。因为大气上界排除了大气对太阳辐射的影响，那么，太阳光热的分布，只受日地距离、日照时数和太阳高度(即太阳入射角)三个因素的影响，尽管这是一种纯理论研究的理想情况，但它与今天地表面的实际辐射情况大体相似，而且，它是实际辐射情况的基础，是今天世界辐射分布和气候状况的基本轮廓。因此，它是具有现实意义的。

表13-1 水平面上天文辐射日总量（卡／厘米²·日）

纬度日总量日期	90°N	70°N	50°N	30°N	10°N	0°N	10°S	30°S	50°S	70°S	90°S
春分	0	316	593	799	909	923	909	799	593	316	0
夏至	1110	1043	1020	1005	900	814	708	450	170	0	0
秋分	0	312	312	789	898	912	898	789	596	312	0
冬至	0	0	181	480	756	869	962	1073	1089	11145	1195

表13-2 北半球各纬度冬夏半年和全年辐射量（千卡／厘米²）

纬度辐射量日期	0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°
夏半年	160.6	170.0	174.6	174.4	169.7	160.9	149.1	138.7	134.5	133.3
冬半年	160.6	146.8	129.0	107.8	84.0	58.7	33.6	134.4	3.24	0
全年	321.2	316.8	303.6	282.2	253.7	219.6	182.7	152.1	137.8	133.3

　　
　　(1)天文辐射日总量的分布在纬度方向上是不均衡的。在春、秋分日，太阳直射赤道，单位面积上所获得太阳光热最多，而且在南北半球各相当纬度的太阳高度角对称分布，大致相同，日照时间也相等，获得等量的太阳辐射，并向两极逐渐减少。故赤道地区全年有两个最高值(春分日和秋分日)，使低纬度气温的年变化具有"双峰型"的特点。在夏至日，太阳直射北回归线，这时南极圈以内的地区出现极夜，日照时间自南极圈向北逐渐增大；太阳高度自南极圈的0°逐渐向北增大，至北回归线达最高，再向北又逐渐减小。因此，太阳辐射的分布自南极圈起向北递增。在北极圈附近，由于日照时数的增长大于因太阳高度角的减小而少得的太阳辐射，所以到达北极出现了最高值(冬至日情况与此相反)。这样，就使高、中纬度的气温年变化呈现“单峰型”的特点。

　　(2)天文辐射日总量的年变化，是随纬度的增高而加大的。赤道上为109卡/厘
米²·日,极地则为1110卡/厘米²·日,二者相差10倍。这和气温年变化随纬度的增高而加大的特点是一致的。

　　(3)天文辐射的年总量随纬度的增高而递减。最高值出现在赤道，最小值在极地。这正和赤道在一年之内太阳高度角最大，获得的热量最多，气温是随纬度的增高而降低的规律相符合。

　　(4)太阳辐射最高值，夏半年在20°N～30°N附近的地区，由此向南、向北减少，且南北之间的辐射量差异小。这和夏季热赤道随着太阳直射点的北移、南北温差较小的特点相吻合；而冬半年则出现在赤道，随纬度的增高而减小，且南北之间的辐射量相差较大。这与冬半年南北温差较大的特点是一致的。

　　(5)同一纬度地带，日、季、年辐射量到处都相同，这表明天文辐射具有纬向带状分布的特点。这就是气温呈纬向分布的基本原因。

　　天文辐射的纬向分布特点，使地球上出现相应的纬向气候带，如赤道带、热带、副热带、温带、寒带等，都称为天文气候带。这是理想的气候带，而实际气候远为复杂，但这已形成全球气候的基本轮廓。

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