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1、第一章 空气环境卫生,由于学时限制和本校基础课授课内容与其他院校有所不同，统编教材中的内容和顺序和课堂教学内容及顺序有很大差别，这一部分包括了教材中的温热环境、光环境和空气环境三部分，是三个部分的综合，并有一定的更新和补充，故请同学们做好笔记。,大气圈概述 一、大气的垂直范围：由于地球的引力作用,使空气聚集在地球周围，构成了大气圈，并随着地球的运动而运动。 大气的底界是地面，上界则是模糊的。随着海拔高度的增加，空气变得越来越稀薄，最后地球大气就和“星际气体”联结起来了。 “星际气体”是宇宙中各个星体之间密度极小，类似气体的弥漫物质。,大气圈概述若以大气密度接近星际气体的密度之高度估计大气的上界
2、，按人造卫星探测的资料推算，大气上界约在2000-3000公里的高度。而以极光高度计，则所谓的物理上界为1200公里。二、大气的垂直分层：根据气温的垂直分布，大气可分为对流层、平流层、中间层和热成层等大的层次。,大气圈概述（一）对流层： 对流层是大气最底的一层，它的底界就是地面，其厚度，低纬度地区约为17-18公里，中纬度地区平均10-12公里，度纬度地区平均为8-9公里。 这一层集中了大气中四分之三的质量和几乎全部的水汽。 该层有三个特征：,大气圈概述1、气温随高度的增高而降低，每升高100米，气温下降约0.65； 2、空气具有强烈的垂直混合。有对流和乱流，对成云致雨有重要作用。 3、温度、
3、湿度的水平分布不均匀。主要是由地表性质差异造成。,大气圈概述（二）平流层： 位于对流层顶之上，顶界约伸展到50-55公里，在平流层内，气温随高度升高而上升，这种气温分布特征，是和它受地面影响较小，并且存在大量臭氧能够直接吸收太阳辐射有关。 水汽、尘粒少，气流平稳，天气晴好，适于飞行。,大气圈概述这一层的两个典型特点是： 1、气温随高度的增加而上升。 2、空气处于高度电离状态。（受到太阳紫外线、宇宙射线的强烈作用所致。） 无线电波可绕地球曲面传播，即是有电离层存在的缘故。 （五）散逸层。在800公里以上，和星际气体联接，处于游离状态。,三、气象及其对机体的影响： （一）气象的概念： 气象是指每时
4、每刻发生在大气层中的物理过程和物理现象。 （二）气象要素： 为描述大气物理过程及物理现象的定量特征而采用的一些特征量，称为气象要素。 主要有：1、太阳辐射；2、气温；3、气压；4、气流；5、气湿；6、云况；7、降水。,与舍饲家畜环境关系最密切的是前五个，它们将是我们重点介绍和学习的内容。 区分气象、天气、气候和小气候几个概念的异同。 （三）气象要素对动物机体产生的影响： 1、直接的影响： 主要指太阳的直接辐射，气温、气压等气象因素的变化直接引起恒温动物机体的各种生理指标发生变化。特别是热调节机能。 高等恒温动物的热平衡公式：,M-EFCdCvR=0 M：代谢产热；E：蒸发；F：食物或饮水； C
5、d：热传导； Cv：对流；R：辐射。 只有达到热平衡状态，动物机体才能保持恒定的体温。 2、间接的影响： 气象要素影响动植物生长，寄生虫、微生物的繁殖等，间接地对动物体产生影响。,第一节、太阳辐射 一、辐射的概念： 以电磁波或粒子的形式向周围放射和输送能量，称为辐射。 任何温度在绝对零度以上的物体，都在不停在放射和吸收着电磁波。,与辐射相关的几个光度学概念（一）辐射通量： 设在时间t内，由光源发出的、垂直地通过某一面积的光能为W，则比值W/t叫做通过该面积的光的辐射通量。 用符号“”表示，单位为瓦特。,与辐射相关的几个光度学概念（二）立体角： 以O点为球心，以任意长r为半径作一个球面，在此球面
6、上任取一面积元S，则由球心O发出的投射到S边缘上的全部直线段就构成一个锥面，此锥面所包围的空间大小，或所张开的空间角度，被称为面积元S对O点张开的立体角。 即 =S/r2,与辐射相关的几个光度学概念（二）立体角：,O,S,r,与辐射相关的几个光度学概念（二）立体角： 其单位为球面度。因为球面积为4r2，所以整个球面对O张开的立体角为4个球面度。,与辐射相关的几个光度学概念（三）辐射强度： 设一点光源在给定方向的很小立体角内所发出的辐射通量为，则比值/定义为该点光源在给定方向的辐射强度。 在数值上它等于点光源在给定方向的单位立体角内所发出的辐射通量，单位为“瓦/球面度”。 辐射强度描述的是光源在
7、某个方向辐射光能的强弱，可以用来比较不同的均匀光源的辐射强弱。,与辐射相关的几个光度学概念（四）辐照度： 设由光源发出的，投射到某一被照体面积元S上的辐射通量为，则比值/S定义为该被照体上的辐照度。 它在数值上等于被照体单位面积上所投射的辐射通量。单位：瓦/米2,与辐射相关的几个光度学概念（五）视见函数（视觉灵敏度）： 不同波长的光，即使辐射通量相同，也会引起不同的明亮感觉。根据对许多正常人眼的研究，求出对各种波长的平均相对灵敏度。表征这种平均相对灵敏度与波长之间的函数关系，叫做视见函数，又叫视觉灵敏度。 一般以符号v()表示。,与辐射相关的几个光度学概念平均来说，人眼对黄绿光(555nm)最
8、灵敏，对红光和紫色较不灵敏，而对红外光和紫外线，则无视觉的反应。 为产生同等强度的视觉，视见函数值v()与所需的辐射通量成反比。 如：555nm黄绿光和420nm紫光，产生同等强度的视觉，则后者所需辐射通量是前者的250倍。,各光波的视见函数值,各光波的视见函数值,与辐射相关的几个光度学概念（六）光通量： 在视觉标准中，用来描述光源的客观辐射通量对人眼所引起的视觉强度的物理量，叫光通量。用符号“F”表示。 光通量F跟入射光的辐射通量和视见函数值v()的乘积成正比。即： F=Kmv() （以单色光为研究对象）,与辐射相关的几个光度学概念光通量F的单位通常用流明（lm）。 Km =683流明/瓦
9、对于复色光： F=Kmv(1) 1+ v(2) 2+= Kmv(n) n如果两种光波的光通量相等，则在视觉上引起的明亮程度就一定相同。 （而在相同面积上不同波长的辐射通量相等时，所引起的主观明亮程度是不同的。,与辐射相关的几个光度学概念（七）发光强度： 设一点光源在某一方向的一个很小的立体角内发出的光通量为F，则点光源在该方向的发光强度定义为： I= F/ 发光强度在数值上等于点光源在单位立体角内所发出的光通量。,与辐射相关的几个光度学概念若光源为均匀发光的点光源，则I=F/ 由于整个空间的立体角为=4球面度，代入上式则得到均匀发光的点光源在所有方向上发出的总光通量为： F=4I,（八）发光强
10、度的单位（坎德拉）： 1979年国际度量衡会议上规定： 一坎德拉（Cd）是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为5401012HZ（即=555nm）的单色辐射，且在这个方向上的辐射强度为1/683瓦/球面度。,与辐射相关的几个光度学概念（一流明恰好等于发光强度为一坎德拉的点光源在一个球面度的立体角内所发出的光通量。） 发光强度过去常用“烛光”作单位。1坎德拉=0.98新烛光。,与辐射相关的几个光度学概念（九）发光效率： 如果是电光源，光源发出的总光通量与其输入的电功率之比叫做该光源的发光效率。其单位为“流明/瓦”。,下表是常用电光源的发光效率,与辐射相关的几个光度学概念（十）照度： 设
11、投射到被照体表面某面积元S上的光通量为F，则该面积元上的照度定义为： E=F/S 照度在数值上等于垂直投射到单位面积上的光通量。照度的常用单位为勒克司，符号为“lx”，1 lx=1 lm/m2,与辐射相关的几个光度学概念设一均匀发光的点光源，其发光强度为I，被照面是以点光源为球心的球面，光源与被照面之间的距离为r，则在球面上的照度为： E=F/S=4I/4r2=I/r2,与辐射相关的几个光度学概念（十一）照度定律： 设有一束平行光倾斜地投射于被照体的表面AC上，其表面积为SAC，入射的光通量为F， 为此平行光投射于AC面上时的入射角，另有一被照体AB与平行光束垂直，其表面积为SAB，入射到该表
12、面上的光通量也为F，被照体表面AC和AB均垂直于纸面。如图：,A,B,C,F,与辐射相关的几个光度学概念由图知： SAB=SACcos SAC(倾斜照射)上的照度为：E=F/SAC SAB(垂直照射)上的照度为：E0=F/SAB 故：E/E0=SAB/SAC=cos 因此：E=E0cos 若把E0=I /r2代入上式，得：E=Icos/r2 这就是一般的照度定律。,与辐射相关的几个光度学概念（十二）太阳高度角： 太阳光的入射方向与地平面之间形成的夹角，称为太阳高度角。设为h，且太阳直射时的辐照度为E0，则任一时刻太阳对地面的辐照度为： E=E0*sinh 由于在0，/2区间上，sinh是增函数
13、，所以h越大，则E越大，当h=/2时，太阳对地面的辐照度达到最大。,（十三）不同工作情况下的照度值：,二、太阳辐射： （简介太阳） 太阳辐射是地球上光和热的主要来源。太阳是一个直径相当于地球直100倍的进行着剧烈的热核反应的炽热气体星球，其直径约为140万公里，质量约2000亿亿亿吨，是地球质量的33万倍。太阳是离我们最近的恒星，处于太阳系的中心，其中心温度达1500万2000万，边缘温度也达6000。其能量只有1/22亿到达地球。 氢核聚变 氦核+能量,（一）太阳辐射光谱：太阳不断地向周围辐射出巨大的能量，但穿过地球大气层时，被大气分子吸收、散射，以及受雾和云的质点反射而衰减。大气上界的太阳辐射光谱是一个波长为零至无穷大的连续光谱，但其99%的能量集中在170-4000nm的范围内。,最大能量的波长为475nm，各部分光线所占的能量比例，紫外光（波长290-389nm）占7%，可见光（波长380-760nm）占47%，红外光（波长760-4000nm）占46%。太阳辐射以直接辐射和散射辐射的形式到达地球时，由于通过了大气层的作用，太阳光谱发生了变化，700nm的红外线也大量被吸收。,
