Ánh sáng nhìn thấy có bƣớc sóng từ 0,4µm đến 0,8µm , chỉ chiếm một phần rất
nhỏ của phổ sóng điện từ của bức xạ mặt trời. Mặc dù có cùng bản chất là sóng điện từ nhƣng các loại sóng điện từ có bƣớc sóng λ khác nhau thì gây ra các tác dụng lý học, hóa học và sinh học rất khác nhau. Nói riêng trong vùng phổ nhìn thấy đƣợc, sự khác nhau về bƣớc sóng gây cho ta cảm giác màu sắc khác nhau của ánh sáng. Khi đi từ bƣớc sóng dài µm đến giới hạn sóng ngắn µm ta nhận thấy màu sắc của ánh sáng thay đổi
cũng khác nhau. Bảng 2.1 cho thấy quan hệ giữa mật độ năng lƣợng của bức xạ điện từ phụ thuộc vào bƣớc sóng của nó, còn bảng 2.2 là quan hệ giữa màu sắc của ánh sáng và bƣớc sóng của nó. Từ bảng 2.1 ta thấy rằng mật độ năng lƣợng bức xạ mặt trời chủ yếu phân bố trong dải bƣớc sóng từ µm (tử ngoại C, tỷ lệ mật độ năng lƣợng 0,57%) đến µm (hồng ngoại, tỷ lệ mật độ năng lƣợng 1,93%), còn ngoài vùng đó mật độ không đáng kể.
Khi bức xạ mặt trời đi ngang qua tầng khí quyển bao quanh quả đất, nó bị các phân tử khí, các hạt bụi,... hấp thu hoặc bị làm tán xạ, nên phổ và năng lƣợng mặt trời khi đến bề mặt trái đất bị thay đổi rất đáng kể.
Bảng 2.2: Màu sắc và bước sóng của ánh sáng mặt trời
2.1.4. Đặc điểm của bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất 2.1.4.1. Phổ bức xạ mặt trời 2.1.4.1. Phổ bức xạ mặt trời
Quả đất bị bao bọc xung quanh bởi một tầng khí quyển có chiều dày H khoảng 7991 km bao gồm các phần tử khí, hơi nƣớc, các hạt bụi, các hạt chất lỏng, chất rắn và các đám mây,… Vì vậy, khi bức xạ mặt trời xuyên qua lớp khí quyển đó để đến đƣợc mặt đất thì năng lƣợng của nó bị thay đổi đáng kể.
Hình 2. 3: Định nghĩa các vĩ tuyến (a) và kinh tuyến (b)
Ở bên ngoài lớp khí quyển quả đất, năng lƣợng bức xạ mặt trời là hằng số và có giá trị là 1353W/m2. Giá trị này đƣợc gọi là hằng số mặt trời. Phổ của bức xạ mặt trời là một đƣờng cong liên tục có năng lƣợng chủ yếu nằm trong vùng bƣớc sóng từ 0,1µm đến 3
0,48µm và ứng với mật độ năng lƣợng 2.074W/m2
.
Khi các bức xạ mặt trời xuyên vào lớp khí quyển quả đất, gặp các phân tử khí, hơi nƣớc, các hạt bụi, các hạt chất lỏng,…bị tán xạ, phản xạ và hấp thụ nên một phần năng lƣợng của nó không tới đƣợc mặt đất. Đối với những ngày trong sáng thì sự suy giảm năng lƣợng của các tia bức xạ mặt trời do ba quá trình vật lý sau xảy ra một cách đồng thời:
• Sự hấp thụ chọn lọc do các phân tử hơi nƣớc H2O, O2, O3 và CO2 • Sự tán xạ Rayleith trên các phân tử khí, các hạt bụi,..
• Tán xạ Mie.