太陽輻射與光吸收的物理化學過程

太陽輻射到地球外空氣層的光是一種連續光譜，其波長在0.7~3000nm之間。穿過大氣層時，長波輻射部分被水蒸氣和二氧化碳吸收，zui后只有紅外輻射的短波部分達到地球表面。波長在175nm以下的短波紫外輻射可被海拔100km以上大氣層中的氧氣所收。175~290nm的紫外輻射在通過海拔15km以上的同溫層時，被其臭氧層中的臭氧（海拔25~30km間臭氧濃度zui高）所吸收。太陽光所留下的紫外部分，即300~400nm的輻射，引起聚合物的降解。

除了部分紫外光可被臭氧吸收之外，還必須考慮到大氣中的空氣和懸浮粒子（水滴和塵埃）對太陽光造成的散射。因此，造成塑料老化的輻射，即達到地球表面的輻射，由太陽的直射光（“太陽輻射”）和散射光（“天空輻射”）兩部分組成。光散射能力。

與波長的四次方成反比（瑞利定律），這意味著在陰天，即使太陽的直射光被云層吸收而減弱，但由于短波的散射光更容易達到地面，因此地表的紫外光反而會增強。

總輻射之強度和頻譜分布，大體上是太陽與地球之間隨晝夜和季節而變化的相對位置的函數。通過其位置，即可確定光線穿過大氣層的厚度以及被吸收的情況。下表列出垂直照射到地表的數據。從中可見，引起聚合物降解的紫外部分僅占總輻射的6%。

地表上垂直照射各波長光線之強度

總輻射光譜波長的下限（吸收限），基本取決于同溫層中的臭氧層對宇宙線部分的吸收。這種吸收是很陡峭的，即輻射強度在非常窄的波長范圍內發生。由于臭氧層濃度隨季節和地理位置而不同，短波吸收限的位置和短波輻射的強度也隨季節和地理位置而異。下圖所示的是波長為297.5nm的紫外光強度與緯度和季節之間的關系，其中，光線的強度是太陽處在相應的不同季節日期的zui高位置時，以太陽光直射成垂直的地球平面上波長為297.5nm光強的計算值。從中可見，在赤道上輻射強度變化很小，而北緯50°的光強隨季節的變化可相差三個數量級。

除了紫外輻射外，還應考慮溫度、濕度和區域氣候。這是由于溫度升高后，熱降解可能與光降解相互重疊，甚至占主導地位。另外，水也可能通過抽提、水解以及參與含有某些顏料或鈦粉的光化學反應而影響降解過程。根據大氣的光學性質，還應注意大氣中存在各種有機物，其中包括可導致生成氧化劑煙霧的光化學產物。這些有機物甚至可以破壞同溫層中的臭氧層。

武漢尚測試驗設備有限公司生產的紫外老化試驗箱和氙燈老化試驗箱不但可以模擬這種紫外輻射對材料的影響，設備還具有模擬自然環境的光照、溫濕度、冷凝等現象的功能，加速再現自然環境對材料的老化現象，從而獲得其耐候性能。這兩款設備在非金屬材料的耐陽光和人工紫外線的老化試驗領域內運用極為廣泛！