詳細介紹
到達地球大氣上界的太陽輻射能量稱為天文太陽輻射量。在地球位于日地平均距離處時，地球大氣上界垂直于太陽光線的單位面積在單位時間內所受到的太陽輻射的全譜總能量，稱為太陽常數。太陽常數的常用單位為瓦/米2。因觀測方法和技術不同，得到的太陽常數值不同。世界氣象組織 (WMO)1981年公布的太陽常數值是1368瓦/米2。地球大氣上界的太陽輻射光譜的99%以上在波長 0.15～4.0微米之間。大約50%的太陽輻射能量在可見光譜區（波長0.4～0.76微米），7%在紫外光譜區（波長<0.4微米）,43%在紅外光譜區（波長>0.76微米），最大能量在波長 0.475微米處。由于太陽輻射波長較地面和大氣輻射波長（約3～120微米）小得多，所以通常又稱太陽輻射為短波輻射，稱地面和大氣輻射為長波輻射。太陽活動和日地距離的變化等會引起地球大氣上界太陽輻射能量的變化。
太陽輻射通過大氣，一部分到達地面，稱為
直接太陽輻射；另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、
散射和反射。被散射的太陽輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達地面，到達地面的這部分稱為散射太陽輻射。到達地面的
散射太陽輻射和
直接太陽輻射之和稱為
總輻射。太陽輻射通過大氣后，其強度和光譜能量分布都發生變化。到達地面的太陽輻射能量比大氣上界小得多，在太陽光譜上能量分布在紫外光譜區幾乎絕跡，在可見光譜區減少至40%，而在紅外光譜區增至60%。
太陽輻射通過大氣，一部分到達地面，稱為直接太陽輻射；另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達地面，到達地面的這部分稱為散射太陽輻射。到達地面的散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。太陽輻射通過大氣后，其強度和光譜能量分布都發生變化。到達地面的太陽輻射能量比大氣上界小得多，在太陽光譜上能量分布在紫外光譜區幾乎絕跡，在可見光譜區減少40%，而在紅外光譜區增至60%。
在地球大氣上界，北半球夏至時，日輻射總量最大，從極地到赤道分布比較均勻；冬至時，北半球日輻射總最小，極圈內為零，南北差異最大。南半球情況相反。春分和秋分時，日輻射總量的分布與緯度的余弦成正比。南、北回歸線之間的地區，一年內日輻射總量有兩次最大，年變化小。緯度愈高，日輻射總量變化愈大。
到達地表的全球年輻射總量的分布基本上成帶狀，只有在低緯度地區受到破壞。在赤道地區,由于多云，年輻射總量并不最高。在南北半球的副熱帶高壓帶，特別是在大陸荒漠地區，年輻射總量較大，最大值在非洲東北部。
太陽輻射是地球表層能量的主要來源。太陽輻射在大氣上界的分布是由地球的天文位置決定的，稱此為天文輻射。由天文輻射決定的氣候稱為天文氣候。天文氣候反映了全球氣候的空間分布和時間變化的基本輪廓。
太陽輻射隨季節變化呈現有規律的變化,形成了四季.
除太陽本身的變化外，天文輻射能量主要決定于日地距離、太陽高度角和晝長。
地球繞太陽公轉的軌道為橢圓形，太陽位于兩個焦點中的一個焦點上。因此，日地距離時刻在變化。每年1月2日至5日經過近日點，7月3日至4日經過遠日點。地球上接受到的太陽輻射的強弱與日地距離的平方成反比。
太陽光線與地平面的夾角稱為太陽高度角，它有日變化和年變化。太陽高度角大，則太陽輻射強。
白晝長度指從日出到日落之間的時間長度。赤道上四季白晝長度均為12小時，赤道以外晝長四季有變化，23.5°緯度的春、秋分日晝長12小時，夏至和冬至日晝長分別為14小時51分和9小時09分，到緯度66°33′出現極晝和極夜現象。南北半球的冬夏季節時間正好相反。
天文輻射的時空變化特點是：①全年以赤道獲得的輻射最多，極地最少。這種熱量不均勻分布，必然導致地表各緯度的氣溫產生差異，在地球表面出現熱帶、溫帶和寒帶氣候；②天文輻射夏大冬小，它導致夏季溫高冬季溫低。
大氣對太陽輻射的削弱作用包括大氣對太陽輻射的吸收、散射和反射。太陽輻射經過整層大氣時，0.29μm以下的紫外線幾乎全部被吸收，在可見光區大氣吸收很少。在紅外區有很強的吸收帶。大氣中吸收太陽輻射的物質主要有氧、臭氧、水汽和液態水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和塵埃等。云層能強烈吸收和散射太陽輻射，同時還強烈吸收地面反射的太陽輻射。云的平均反射率為0.50～0.55。
經過大氣削弱之后到達地面的太陽直接輻射和散射輻射之和稱為太陽總輻射。就全球平均而言，太陽總輻射只占到達大氣上界太陽輻射的45%。總輻射量隨緯度升高而減小，隨高度升高而增大。一天內中午前后最大，夜間為0；一年內夏大冬小。
太陽輻射能在可見光線（0.4～0.76μm）、紅外線（>0.76μm）和紫外線（<0.4μm）分別占50%、43%和7%，即集中于短波波段，故將太陽輻射稱為短波輻射。
由于地球以橢圓形軌道繞太陽運行，因此太陽與地球之間的距離不是一個常數，而且一年里每天的日地距離也不一樣。眾所周知，某一點的輻射強度與距輻射源的距離的平方成反比，這意味著地球大氣上方的太陽輻射強度會隨日地間距離不同而異。然而，由于日地間距離太大（平均距離為1.5 x 108km），所以地球大氣層外的太陽輻射強度幾乎是一個常數。因此人們就采用所謂 “太陽常數”來描述地球大氣層上方的太陽輻射強度。它是指平均日地距離時，在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位表面積上所接受的太陽輻射能。
通過各種先進手段測得的太陽常數的標準值為1353w/m2。一年中由于日地距離的變化所引起太陽輻射強度的變化不超過上3.4%。
地球表面在吸收太陽輻射的同時，又將其中的大部分能量以輻射的方式傳送給大氣。地表面這種以其本身的熱量日夜不停地向外放射輻射的方式，稱為地面輻射。
由于地表溫度比太陽低得多(地表面平均溫度約為300K)，因而，地面輻射的主要能量集中在1～30微米之間，其最大輻射的平均波長為10微米，屬紅外區間，與太陽短波輻射相比，稱為地面長波輻射。
地面的輻射能力，主要決定于地面本身的溫度。由于輻射能力隨輻射體溫度的增高而增強，所以，白天，地面溫度較高，地面輻射較強；夜間，地面溫度較低，地面輻射較弱。
地面的輻射是長波輻射，除部分透過大氣奔向宇宙外，大部分被大氣中水汽和二氧化碳所吸收，其中水汽對長波輻射的吸收更為顯著。因此，大氣，尤其是對流層中的大氣，主要靠吸收地面輻射而增熱。
太陽能的波長分布可以用一個黑體輻射來模擬，黑體的溫度為5800K。太陽能波長分布在紫外光、可見光和紅外光波段。這些波段受大氣衰減的影響程度各不相同。可見光輻射的大部分可到達地面，但是上層大氣中的臭氧卻吸收了大部分紫外光輻射。
由于臭氧層變薄，特別是南極和北極地區，到達地面的紫外光輻射越來越多。入射的紅外光輻射，有一部分被二氧化碳、水蒸氣和其他氣體吸收，而在夜間來自地球表面的較長波長的紅外輻射大部分則傳到了外空。這些溫室氣體在上層大氣中的積累，可能會使大氣吸收能力增加，從而導致全球氣候變暖和天氣變得多云。雖然臭氧減少對太陽能集熱器的影響甚微，但溫室效應可能會增大散射輻射，并可能嚴重影響太陽能集熱器的作用。
表示太陽輻射強弱的物理量，稱為太陽輻射強度。單位是焦耳/厘米2?分，即在單位時間內垂直投射到單位面積上的太陽輻射能量。
大氣上界的太陽輻射強度取決于太陽的高度角、日地距離和日照時間。太陽高度角愈大，太陽輻射強度愈大。因為同一束光線，直射時，照射面積最小，單位面積所獲得的太陽輻射則多；反之，斜射時，照射面積大，單位面積上獲得的太陽輻射則少。
太陽高度角因時、因地而異。一日之中，太陽高度角正午大于早晚；夏季大于冬季；低緯地區大于高緯度地區。日地距離是指地球環繞太陽公轉時，由于公轉軌道呈橢圓形，日地之間的距離則不斷改變。
地球上獲得的太陽輻射強度與日地距離的平方呈反比。地球位于近日點時，獲得太陽輻射大于遠日點。
據研究，1月初地球通過近日點時，地表單位面積上獲得的太陽輻射比7月初通過遠日點時多7%。
太陽輻射強度與日照時間成正比。日照時間的長短，隨緯度和季節而變化
宇宙微波背景輻射
大氣吸收地面長波輻射的同時，又以輻射的方式向外放射能量。大氣這種向外放射能量的方式，稱為大氣輻射。由于大氣本身的溫度也低，放射的輻射能的波長較長，故也稱為大氣
長波輻射。
大氣輻射的方向既有向上的，也有向下的。大氣輻射中向下的那一部分，剛好和地面輻射的方向相反，所以稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射是地面獲得熱量的重要來源。由于大氣逆輻射的存在，使地面實際損失的熱量比地面以長波輻射放出的熱量少一些，大氣的這種保溫作用稱為大氣的溫室效應。這種大氣的保溫作用使近地表的氣溫提高了約18℃。月球則因為沒有象地球這樣的大氣，因而，致使它表面的溫度晝夜變化劇烈，白天表面溫度可達127℃，夜間可降至-183℃。
紅外輻射的影響
地面和大氣之間以長波輻射的方式進行著熱量的交換，大氣對地面起著保溫作用。這種作用可用地面有效輻射(F0)表示：F0=Fg-δEA
地面有效輻射就是地面輻射和地面所吸收的大氣逆輻射(δEA)之間的差值。通常，地面溫度高于大氣溫度，所以地面輻射要比大氣逆輻射強。
地面有效輻射的強弱隨地面溫度、空氣溫度、空氣濕度及云況而變化。
太陽輻射能量作用
到達地球上的太陽輻射能量只有很小的一部分，但它的作用卻是相當大的。
其一，對地理環境的影響。直接的作用如巖石受到溫度的變化影響而產生風化。間接作用，地球上的大氣、水、生物是地理環境要素，他們本身的發展變化以及各要素之間的相互聯系，大部分是在太陽的驅動過程中完成的。地球表面劃分為五帶。為什么要劃分五帶呢?因為地球表面各個地方的緯度不同，不同緯度地帶獲得的太陽熱量是不一樣的。如熱帶一年中太陽可以直射，獲得的熱量最多；寒帶太陽高度很低，并且有長時間的極夜，所以獲得的熱量最少。也就是因為太陽輻射具有緯度差異導致了各地獲得的熱量也有差異。但是在熱量盈余的地方比如赤道，溫度并沒有越來越高；熱量虧損的地方，比如兩極，溫度也沒有越來越低，而是保持相對穩定。對于整個地表來說，熱量應該是平衡的，因而熱量多余和熱量不足的地方，要發生熱輸送。 其二，太陽輻射為我們的生產和生活提供能量。人們對太陽輻射作用最直接的感受來自于它是人們生產和生活的主要能源。如植物的生長需要光和熱，晾曬衣服需要陽光，工業上大量使用的煤、石油等化石燃料是太陽能轉化來的，被稱為“儲存起來的太陽能”。還有太陽灶、
太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽房、太陽能發電、太陽能電池等。除直接使用的太陽能外，地球上的水能、風能也來源于太陽。 西藏的省會拉薩有一別稱，號稱“日光城”。為什么叫這個名稱呢?因為西藏自治區位于青藏高原上，地勢較高，太陽光到達地表的路程短，空氣稀薄，天空中云量少，損失少，所以太陽輻射強，日照時間長，稱為“日光城”。 直轄市重慶有個別稱，有中國的“霧都”之稱。為什么這個地方一年中多霧呢?這個地方海拔較低，受地形的影響，四川盆地使得水汽積聚不易上升，使水汽增多，而西南季風不可能越過秦嶺；只能影響四川盆地，故帶來大量水汽，并且距海較近，所以一年中陰雨天多，天空中經常陰云密布，所以光照少，太陽輻射能貧乏。所以人們常用“蜀犬吠日”來形容四川盆地的氣候特色。
