一天中最高温为何出现在午后2时左右?
太阳辐射能大小与波长有关。短波包括紫外光与可见光,仅可见光一项占太阳辐射总能的50%。长波——红外光占43%。
而且,温高物体辐射时最强部分波长愈短;温低物体辐射时最强部分波长愈长,因此可以得出“太阳辐射为短波辐射,地面辐射相对太阳而言为长波辐射”的结论。
太阳辐射发生时,大气对其吸收的状况如何呢?
答案是具有很强的选择性(平流层的臭氧只吸收紫外线;对流层中的二氧化碳、水汽只吸收红外线)。那么还有50%的太阳辐射能到哪儿去了?
原来,由于大气层中物质对其吸收得极少,使之顺利穿过大气层到达地面,被地面吸收了。
最接近地面的是大气层中的对流层;而对流层中主要成分是二氧化碳、水汽;而二氧化碳和水汽的功能之一是能大量吸收长波辐射(红外线即是)。而不擅长吸收短波辐射。因此,太阳并不能直接使大气迅速增温。
地面吸收了太阳辐射之后,具有将其转化为长波辐射的能力,所以地面放出的辐射为长波辐射。由于二氧化碳和水汽具有吸收长波辐射的能力,故而能将地面放射出的热能大量吸收去。
当然,这只是理想的模式。完全没有考虑反射、散射、逆辐射等等因素。因此我们得出结论说,大气对太没有考虑反射、散射、逆辐射等等因素。
因此,大气对太阳辐射几乎是透明的,地面才是大气的主要的直接热源。而太阳供给地面热能最大值虽在正午12时,但地面将其转为长波辐射再转送给大气需要一个过程,大约历时2小时左右,因此,一天中气温最大值不是正午,而是午后2时左右了。
据此类推,一年中大陆最热月不在6月,推迟1-2月;海洋因热容量比陆地大,还要推迟一段时间。