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时间:2018-10-30
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1、习题1、由太阳常数=1367W/m2,请计算:①太阳表面的辐射出射度;②全太阳表面的辐射通量;③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。①辐射出射度(P66):辐射通量密度(W/m2)任意距离处太阳的总辐射通量不变:②③答案:①6.3´107W/m2;②3.7´1026W;③4.5´10-10,约占20亿分之一。2、设大气上界太阳直接辐射(通量密度)在近日点时(d1=1.47´108km)为S1,在远日点时(d2=1.52´108km)为S2,求其相对变化值是多大。答案:6.5%同1(1):3、有一圆形云体,直径为
2、2km,云体中心正在某地上空1km处。如果能把云底表面视为7℃的黑体,且不考虑云下气层的削弱,求此云在该地表面上的辐照度。174W/m2云体:余弦辐射体+立体角根据:又由绝对黑体有所以此云在该地表面上的辐照度为4、设太阳表面为温度5800K的黑体,地球大气上界表面为300K的黑体,在日地平均距离d0=1.50×108km时,求大气上界处波长l=10mm的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。答案:0.286Wm-2mm-1,31.2Wm-2mm-1Plancklaw(5.2.6)+习题11)2)5、如果太阳常数增加4%,太阳表
3、面有效温度升高多少度,地球表面有效温度升高多少度(行星反射率为0.3)。答案:58K,2.6K解:设太阳、地球表面有效温度为T日e、T地e,地球半径为r,行星反射率为R(1)因为以日心为中心,以太阳半径R⊙和日地平均距离d0为半径的两个球面上通过的太阳辐射通量应该相等,即对(1)式两边取对数求微分,整理得当比较小时,可以用差分(增量)去近似微分,于是上式可近似为所以(2)当地气系统达到辐射平衡时,有得到与前面类似,对(2)两边取对数微分,再用差分近似微分,则有所以太阳表面有效温度升高57.77度,地球表面有效温度升高2.55度
4、6、求夏至日在赤道与极点(j=90°N)大气上界水平面上太阳辐射日总量的比值。答案:0.73如第7题,夏至日在赤道与极点(j=90°N)大气上界水平面上太阳辐射日总量分别为3.45´107Jm-2d-1、4.71´107Jm-2d-1,二者比值为(3.45´107)/(4.71´107)=0.737、若不考虑日地距离变化,假定d=d0,求出纬度j=0°、40°、90°处,在春分、夏至、秋分、冬至时大气上界水平面上太阳辐射日总量的值(Qd)。说明这三个纬度上Qd年变化的不同特点。答案:Qd(Jm-2d-1)的数值如下:纬度春分夏
5、至秋分冬至φ=0°3.76´1073.45´1073.76´1073.45´107φ=40°2.88´1074.33´1072.88´1071.3´107φ=90°04.71´10700春分δ=0;夏至δ=23O27‘;秋分δ=0;冬至δ=-23O27‘8、设有一气层,可只考虑其吸收作用,有一平行辐射,波长为l,射入气层前的辐射通量密度为10Wm-2mm-1,经气层中吸收物质的含量u=lg/cm2的吸收后,辐射通量密度为5Wmm-1。求该气层的吸收率及质量吸收系数(kl)。答案:0.7cm2/g或9、波长l=0.6mm的平行光
6、束,垂直入射10m厚的人工云层,射入前及透过云层后的辐照度分别为:F0=100(mWcm-2)及F=28.642(mWcm-2)。设云中水滴数密度N(个/cm3)及云滴半径r=10mm各处均一。只考虑Mie的一次散射。求①云层的容积散射系数bl’=?;②云中水滴数密度N;③若光束与云层法线成60°角入射,则射出云层后的辐照度F=?。答案:①1.25´10-3cm-1;②200个/cm3;③8.2(mWcm-2)1)2)3)10、对于l=0.32mm的太阳辐射,若只考虑大气的气体分子散射与O3的吸收,当地面气压为1个大气压,O3
7、总含量uO=2mm,,太阳天顶角q=40°时,求整层大气对此波长的透射率。答案:0.25411、地面气压为760mm时,测量在1.5—1.6mm波段内的太阳直接辐射SDl,得到以下数据:天顶角q40°50°60°70°SDl(Wm-2)13.9512.5510.467.67求大气的透明系数PDl,光学厚度tDl及大气上界处SDl,0=?答案:0.68465,0.373,22.31Wm-2即为长法求大气顶太阳辐射通量密度。(5.4.39)(5.4.40)假定不同太阳天顶角时大气性质不变,则透过率为常数。当测得几组观测值后,可用线
8、性回归求出斜率和截距:θ:40506070m=secθ:1.30371.55251.99272.8999Sλ:13.9512.5510.467.67lnSλ:-3.91202-4.01738-4.19971-4.50986A=3.10932Sλ0=22.4058(Wm-2)B
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