太陽(yáng)平日放出來(lái)的光譜主要來(lái)自太陽(yáng)表面開爾文約為六千度的黑體輻射,這是太陽(yáng)大氣的特質(zhì)。我們?cè)诘厍蛏蠝y(cè)得的太陽(yáng)光譜受到了太陽(yáng)大氣層和地球大氣層的共同影響。但是太陽(yáng)是主,地球是次,畢竟太陽(yáng)才是發(fā)出光譜的主體。
太陽(yáng)光譜(The solar spectrum)指太陽(yáng)輻射經(jīng)色散分光后按波長(zhǎng)大小排列的圖案,包括無(wú)線電、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等幾個(gè)波譜范圍。
光譜介紹
太陽(yáng)光的極為寬闊的連續(xù)譜以及數(shù)以萬(wàn)計(jì)的吸收線和發(fā)射線,是一個(gè)極為豐富的太陽(yáng)信息寶藏。太陽(yáng)光譜屬于G2V光譜型,有效溫度為5770 K。太陽(yáng)電磁輻射中99.9%的能量集中在紅外區(qū)、可見光區(qū)和紫外區(qū)。
太陽(yáng)輻射主要集中在可見光部分(0.4~0.76μm),波長(zhǎng)大于可見光的紅外線(>0.76μm)和小于可見光的紫外線(<0.4μm)的部分少。在全部輻射能中,波長(zhǎng)在0.15~4μm之間的占99%以上,且主要分布在可見光區(qū)和紅外區(qū),前者占太陽(yáng)輻射總能量的約50%,后者占約43%,紫外區(qū)的太陽(yáng)輻射能很少,只占總量的約7%。
在地面上觀測(cè)的太陽(yáng)輻射的波段范圍大約為0.295~2.5μm。短于0.295 μm和大于2.5 μm波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射,因地球大氣中臭氧、水氣和其他大氣分子的強(qiáng)烈吸收,不能到達(dá)地面。
光譜顏色
太陽(yáng)平日所放出來(lái)的光譜主要來(lái)自太陽(yáng)表面開爾文約六千度的黑體輻射(黑色 Body 放射線)光譜可見光的波長(zhǎng)范圍在770~390納米之間,看不見的波段從770~11590納米。波長(zhǎng)不同的電磁波,引起人眼的顏色感覺不同。770~622nm,感覺為紅色;622~597nm,橙色;597~577nm,黃色;577~492nm,綠色;492~455nm,藍(lán)草色;455~390nm,紫色。
功率分布
太陽(yáng)是能量最強(qiáng)、天然穩(wěn)定的自然輻射源,其中心溫度為1.5*10^7K,壓強(qiáng)約為10^16Pa。內(nèi)部發(fā)生由氫轉(zhuǎn)換成氦的聚核反應(yīng)。
太陽(yáng)聚核反應(yīng)釋放出巨大能量,其總輻射功率為3.8*10^26W,其中被地球接收的部分約為1.7*10^17W。太陽(yáng)的輻射能量用太陽(yáng)常數(shù)表示,太陽(yáng)常數(shù)是在平均日地距離上、在地球大氣層外測(cè)得的太陽(yáng)輻射照度值。從1900年有測(cè)試數(shù)據(jù)以來(lái),其測(cè)量值幾乎一直為1350W/㎡。對(duì)大氣的吸收和散射進(jìn)行修正后的地球表面值約為這個(gè)值的2/3。
通常假定太陽(yáng)的輻射溫度為5900K,則其輻射溫度隨波長(zhǎng)的增加而降低。根據(jù)黑體輻射理論,當(dāng)物體溫度升高時(shí),發(fā)出的輻射能量增加,峰值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)。
太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)范圍復(fù)蓋了從X射線到無(wú)線電的整個(gè)電磁波普。在大氣層外,太陽(yáng)和5900K黑體的光譜分布曲線相近。受大氣中各種氣體成分吸收的影響,太陽(yáng)光在穿過大氣層到達(dá)地球表面時(shí)某些光譜區(qū)域的輻射能量受到較大的衰減而在光譜分布曲線上產(chǎn)生一些凹陷。
光譜利用
利用太陽(yáng)光譜,可以探測(cè)太陽(yáng)大氣的化學(xué)成分、溫度、壓力、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)模型以及形形色色活動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制與演變規(guī)律,可以認(rèn)證輻射譜線和確認(rèn)各種元素的豐度。利用太陽(yáng)光譜在磁場(chǎng)中的塞曼效應(yīng),可以研究太陽(yáng)的磁場(chǎng)。
太陽(yáng)光譜的總體變化很小,但有的譜線具有較大的變化。在太陽(yáng)發(fā)生爆發(fā)時(shí),太陽(yáng)極紫外和軟X射線都會(huì)出現(xiàn)很大的變化。利用這些波段的光譜變化特征可以研究太陽(yáng)的多種活動(dòng)現(xiàn)象。因此,提高對(duì)太陽(yáng)光譜的空間分辨率和拓展觀測(cè)波段,可以大大增強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)和太陽(yáng)活動(dòng)的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)在已探測(cè)到了完整的,稱之為第二太陽(yáng)光譜的偏振輻射譜。利用第二太陽(yáng)光譜,又可以進(jìn)一步開展多項(xiàng)太陽(yáng)物理研究,也可能成為探測(cè)太陽(yáng)微弱磁場(chǎng)和湍流磁場(chǎng)的有效方法。
參考資料 >