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太阳的紫外辐射
点击次数:248 发布时间:2021-05-31

太阳辐射到地球外空气层的光是一种连续光谱,其波长在0.7~3000nm之间,穿过大气层时,长波辐射部分被水蒸气和二氧化碳吸收,只有红外辐射的短波部分达到地球表面。波长在175nm以下的短波紫外辐射可被海拔100km以上大气层中的氧气所吸收。175~290nm的紫外辐射在通过15km以上的同温层时,被其臭氧层中的臭氧(海拔25~30km间臭氧浓度zui高)所吸收。太阳光所留下的紫外部分,即300~400nm的辐射,引起聚合物的降解。

除了部分紫外光可被臭氧吸收之外,还必须考虑到大气层中的空气和悬浮粒子(水滴和尘埃)对太阳造成的散射。因此,造成塑料老化的辐射,即达到地球表面的辐射,由太阳的直射光(“太阳辐射”)和散射光(“天空辐射”)两部分组成。光散射能力与波长的四次方成反比(瑞利定理),这意味着在阴天,即使太阳的直射光被云层吸收面减弱,但由于短波的散射光更容易达到地面,因此地表的紫外光反面会增强。

总辐射之强度和频谱分布,大体上是太阳与地球之间随昼夜和季节面变化的相对位置函数。通过其位置,即可确定光纤穿过大气层的厚度以及被吸收的情况。表2-1-1列出垂直照射到地表的数据。从中可见,引起聚合物降解的紫外部分仅占总辐射的6%。

总辐射光谱波长的下限(吸收限),基本取决于同温层中的臭氧层对宇宙线部分的吸收。这种吸收是很陡峭的,即辐射强度在非常窄的波长范围内发生。由于臭氧层浓度随季节和地理位置而不同,短波吸收限的位置和短波辐射的强度也随季节和地理位置而异。图2-1-1所示的是波长为297.5nm的紫外光强度与维度和季节之间的关系,其中光纤的强度时太阳处在相应的不同季节日期的高位置时,以太阳光直射成垂直的地球平面上波长为297.5nm光强的计算值。从中可以看出,在赤道上辐射强度变换很小,而北纬50°的光强随季节的变化可相差三个数级。

除了紫外辐射外,还应考虑温度、湿度和区域气候。这是由于温度升高后,热降解可能与光降解相互重叠,甚至占主导地位。另外,水也可能通过抽提、水解以及参与含有某些颜料的光化学反应而影响降解过程。根据大气的光学性质,还应主要大气中存在各种有机物,其中包括导致生成氧化剂烟雾的光化学产物。这些有机物甚至可以破坏同温层中的臭氧层。

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