太阳的紫外辐射

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，zui后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zui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zui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。