反照率

反照率albedo/)通常是指物體反射太陽輻射與該物體表面接收太陽總輻射的兩者比率或分數度量,也就是指反射輻射與入射總輻射的比值[1]

漫反射太陽光的百分比相關於不同的表面條件。

反照率反射係數,是從拉丁文的“白反照”("albedo whiteness"),或“反射的陽光”衍伸出來的,意思是漫反射或是表面反射的能力。

它是從表面反射輻射與入射輻射的比率,是無量綱量。其性質以百分比來表示,度量上從完全黑的表面反照率為0,至表面完美的白色反照率為1。

註解:因為它是以全部的反射輻射對入射輻射,所以包括漫反射和鏡面反射。射輻射對入射輻射的它將包括彌漫性和鏡面反射輻射反映。它們共同承擔表面的反射,然而我們通常假設只有完全漫射或只有完全的鏡面反射,以簡化計算。

反照率取決於輻射的頻率。當引用時未加說明,通常是指適當且平均跨越可見光的光譜。一般情況下,反照率取決於入射輻射的方向分布,除了朗伯表面,其分散是以餘弦函數輻射在所有的方向上,因此反照率是獨立分布的事件。在實務上,雙向反射分布函數(BRDF)可能需要精確的表面特徵的散射特性,但反照率是非常有用的一次近似值。

反照率在氣象學天文學是非常重要的概念,在LEED可持續系統性的評量建築物,計算表面的反射率。地球的整體平均反照率,是行星反照率,因為雲層的覆蓋,是30到35%,但由於不同的地質環境特徵,局部的表面有廣泛的不同[2]

約翰·海因里希·朗伯在1760年將Photometria這個名詞引入光學

陸地的反照率

標本反照率
表面 典型的
反照率
新製出的瀝青 0.04[3]
陳舊的瀝青 0.12[3]
針葉林
(夏天)
0.08,[4] 0.09到0.15[5]
落葉樹 0.15 to 0.18[5]
裸土 0.17[6]
綠草地 0.25[6]
荒蕪的沙漠 0.40[7]
新混凝土 0.55[6]
海冰 0.5–0.7[6]
新雪 0.80–0.90[6]

在可見光範圍的典型反照率,可以從新雪的0.9到黑色木炭的0.04,深邃洞穴的暗處,有效反照率可以接近0,達到理想的黑體。當從遠處觀察,海洋表面如同多數的森林,具有低的反照率,而沙漠地區和一些地貌有著最高的反照率;大部分土地地區的反照率在0.1至0.4之間[8]地球的平均反照率大約是0.3[9],這主要是因為雲層所做的貢獻遠高於海洋。

2003年至2004年的晴空和全天的年均反照率。

地球表面的反照率是由 地球觀測衛星的感測器,像是NASA安裝在 Terra 和 Aqua等太空船上的MODIS儀器定期觀測取得的。由於衛星不能直接測定反射輻射的總量,BRDF的 數學模組被應用在將衛星測量反射樣本組估計的定向半球反射率翻譯成雙半球反射率的估計(e.g.[10])。

地球的平均表面溫度由於其反照率和溫室氣體效應,目前約是15℃。如果地球完全被冰凍(因此會有更高的反射率),地球的平均溫度將下降到低於 −40℃[11]。如果只有大陸土地被冰川覆蓋,地球的平均溫度將降至約0℃[12]。相對的,如果整個地球都被水覆蓋著,所謂的水行星,在地球上的平均溫度將上正略低於27℃[13]

白色天空和黑色天空的反照率

結果顯示有許多的應用程式涉及地面的反照率,特別是 太陽天頂角θi的反照率,可以是合理且近似對稱的兩個術語項的總和: 在太陽天頂角的定向半球反射率 α ¯ ¯ {\displaystyle {\bar {\bar {\alpha }}}} ,所占比例和被定義為瀰漫性照明所占比例有關。

反照率可以表示為:

定向半球反射率有時會作為黑色天空反照率,而 雙向半球反射率有時可能會做為白色天空反照率。這些條款是重要的,因為它們允許任何給定的光照條件表面計算了解內在特性[14]

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