大气辐射学课后答案.
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3 习题 1、由太阳常数λ,0S =1367 W/m 2，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/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： ()() 2200200 2 211 2 2 8 72 441.4961013676.96106.31610s s s s s r F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===??= ?≈? ② ()22 8722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s s r F m Wm W π-Φ==?????=? ③ ()2 62 2 2610 3.1415926 6.371013673.844510 4.5310e s m Wm r S W π--???= Φ?=? 答案：①6.3?107W/m 2；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（d 1=1.47?108km ）为S 1，在远日点 时（d 2=1.52?108km ）为S2，求其相对变化值 1 2 1S S S -是多大。 答案：6.5% 同1（1）：
4 221122122 11 2 1222 2 4414141.471 1.5210.93530.0647 d S d S S S S S S d d ππππ=-=-=- =- ≈-= 3、有一圆形云体，直径为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/m 2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 202/4 cos cos sin 2 T F L d L d d L π π πθθθθ?π=Ω == ??? 又由绝对黑体有4T F T L σπ== 所以此云在该地表面上的辐照度为 ()4 482 2 1 5.66961072732 174T E Wm σ--= =???+= 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d 0=1.50×108km 时，求大气上界处波长λ=10μm 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm -2μm -1，31.2 Wm -2μm -1
习题 1、由太阳常数S 0'=1367 W/m 2,请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 5 儿 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/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： -r s F s = 4 - d 0 S dpS g _ 2- 2 1.496 1011 m 1367Wm 8 2 6.96 10 m ：6.316 107Wm ， 2 -4：r s F s =4 3.1415926 6.96 108m 2 6.316 107Wm ， = 3.84 1026W 6 2 _2 二 r e 2S 0 3.1415926 6.37 10 m 1367Wm 26 ：」s 3.8445 10 W 答案：①6.3x107W/m 2；②3.7X1026W ;③4.5汇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（ d 1=1.47 108km ）为3,在远日点 S 1 _ So 时（d 2=1.52 10 km ）为S2,求其相对变化值 一 2 是多大。 答案：6.5% S 1 同 1（ 1）： 「s F s = 4.53 10 40
=1—邑 S S 1 ‘一4二 d； 4nd； 彳1.472 =1 _ 2 1.522 1 —0.9353 70647 3、有一圆形云体，直径为2km，云体中心正在某地上空1km处。如果能把云底表面视为7C 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： 2 二 F T LCOSB」 1 2。. 0./4 Lcos)sin 0 0 _ ■ L _ 2 又由绝对黑体有F T4f L 所以此云在该地表面上的辐照度为 1 _8 4 = 3^5.6696x10 汉（7+273）二仃4Wm， 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’=10」m的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm?im=31.2 Wm<^m^
《大气探测学》习题参考答案 第1章绪论 1．大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？ 大气探测是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行个别或系统的连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。研究范围是近地层大气、高空大气以及一些特殊区域的大气（如大气边界层，城市热岛环流，峡谷风场，海陆风场等）。大气探测的特点：随着科学技术的发展，大气探测的要素量和空间范围越来越大。分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。近几十年来，作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探测，以及地面微波辐射探测等获得较多信息的大气探测方法，正在逐步进入常规大气探测领域。这些现代大气探测技术应用于大气科学的研究领域，极大的丰富了大气探测的内容。 2．大气探测的发展主要有那几个时期？ ①创始时期。这是在16世纪末发明第一批大气探测仪器以前的漫长时期，这期间发明了相风鸟、雨量器和风压板等，不能对大气现象进行连续记录。 ②地面气象观测开始发展时期。16世纪末，随着气象仪器的发明，开始了气象要素定量测量阶段。 ③高空大气探测的开始发展时期。这时期陆续有人采用系留气球、飞机及火箭携带仪器升空，进行高空大气探测。 ④高空大气探测迅速发展时期。这时期，前苏联、德国、法国、芬兰等国家都开始研制无线电探空仪，以及其他高空探测技术，为高空大气探测事业开辟了新的途径。 ⑤大气探测的遥感时期。1945年美国首次将雷达应用于气象观测，后来发射了气象火箭和探空火箭，把探测高度延伸到了500千米。 ⑥大气探测的卫星遥感时期。这个时期，大气探测不仅从根本上扩大了探测范围，也提高了对大气探测的连续性。 3．简述大气探测原理有那几种方法？ ①直接探测。将探测元件直接放入大气介质中，测量大气要素。应用元件的物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理。 ②遥感探测。根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化，分为主动遥感和被动遥感。 ③施放示踪物质。向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质，利用光学方法或雷达观测其随气流传播和演变规律，由此计算大气的流动状况。 ④模拟实验。有风洞模拟和水槽模拟。风洞模拟大气层边界层风、温及区域流场状况。水槽模拟大气层环流、洋流、建筑物周围环境流场特征。可调控温度场，模拟大气边界层的温度层结。 4．大气探测仪器的性能包括那几个？ ①精确度。即测量值与实际值的接近程度。又包括仪器的精密度和准确度。精密度考察的是连续测量值彼此相互间的接近程度。准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。探测仪器的精确度取决于感应元件的灵敏度和惯性。 ②灵敏度。即单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化。 ③惯性（滞后性）。即仪器的动态响应速度。具有两重性，大小由观测任务所决定。 ④分辨率。即最小环境改变量在测量仪器上的显示单位。 ⑤量程。即仪器对要素测量的最大范围。取决于所测要素的变化范围。 5．如何保证大气探测资料的代表性和可比性？ 代表性分为空间代表性和时间代表性。要保证大气探测资料的空间代表性，原则上要确定台站地形具有典型性。站址的选择、观测站的建立要防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。一般说来，平原地区的台站资料代表性较好，山区、城市台站资料代表性较差。要保证时间代表性，则要保证大气要素观测的同时性。 要保证大气探测资料的可比性，则要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、站台地理纬度、地形地貌条件等的一致性。 第2章云的观测
地面辐射与大气辐射教案
《地面辐射与太阳辐射》教学备课 一、教学设计 1、课程标准：学生掌握太阳辐射、地面辐射、大气辐射和大气逆辐射基本概念和它们之间的作用原理以及大气的保温作用。学生能够运用大气保温作用解释生活中的现象。 2、教材分析：地面辐射与太阳辐射在教材中处于第二章自然环境中的物质运动和能量交换中第一节大气环境的第二大点，在这一节中属于重点部分。教材中在这一部分主要介绍了地面辐射、大气辐射、大气逆辐射及其三者之间的作用关系。 3、学情分析：学生在这次课程之前学习过大气的垂直分层、不同分层大气的特点以及大气对太阳的削弱作用，对于这次课的学习有一定的理论基础。 4、重难点分析：重难点在于太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射三者之间的相互作用关系及大气的保温作用。 5、教学方法：演示法、讲授法 6、教学过程设计： 教学环节教师活动学生活动设计意图 导入新课提出问题，为什么农民会使用 人造烟幕的办法使蔬菜免受 冻害？思考，回答吸引学生兴 趣，导入新的 学习内容 进入新课学生带着问题阅读课本阅读，思考培养学生自主 学习寻找解决 问题的能力 讲授新知请学生回答问题：地面辐射、 大气辐射和大气逆辐射的概 念；并分别进行进一步的阐 述。回答问题带动学生进入 本堂课的学习
第一节 大气环境 一、 对流层大气的受热过程 （二）、地面辐射与太阳辐射 8、教学效果预想：学生通过本堂课的学习掌握了地面辐射、大气辐射、大 气逆辐射的基本概念和它们之间的相互作用关系，理解了大气保温作用的基本原理以及能够运用大气保温的基本原理解释生活中相关的现象。 9、PPT 课件： 大气的保温作用： 1、 大气辐射吸 (少) 太阳辐射 大气辐射 （短波辐射） (大气逆辐射) 补偿 地面辐射 （长波辐射）
第一章大气 一、名词解释题： 1. 干洁大气：除去了水汽和各种悬浮的固体与液体微粒的纯净大气，称为干洁大气。 2. 下垫面：指与大气底部相接触的地球表面，或垫在空气层之下的界面。如地表面、海面及其它各种水面、植被表面等。 3. 气象要素：构成和反映大气状态的物理量和物理现象，称气象要素。主要包括气压、气温、湿度、风、云、能见度、降水、辐射、日照和各种天气现象等。 二、填空题： (说明：在有底线的数字处填上适当内容) 1. 干洁大气中，按容积计算含量最多的四种气体是： (1) 、(2) 、氩和(3) 。 2. 大气中臭氧主要吸收太阳辐射中的(4) 。 3. 大气中二氧化碳和水汽主要吸收(5) 辐射。 4. 近地气层空气中二氧化碳的浓度一般白天比晚上(6) ，夏天比冬天(7) 。 5. (8) 是大气中唯一能在自然条件下发生三相变化的成分，是天气演变的重要角色。 6. 根据大气中(9) 的铅直分布，可以把大气在铅直方向上分为五个层次。 7. 在对流层中，温度一般随高度升高而(10) 。 8. 大气中对流层之上的一层称为(11) 层，这一层上部气温随高度增高而(12) 。 9. 根据大气中极光出现的最大高度作为判断大气上界的标准，大气顶约高(13) 千米。 答案：(1)氮(2)氧(3)二氧化碳(4)紫外线(5)长波(6)低(7)低(8)水汽(9)温度(10)降低(11)平流 (12)升高(13)1200 三、判断题： (说明：正确的打“√”，错误的打“×”) 1. 臭氧主要集中在平流层及其以上的大气层中，它可以吸收太阳辐射中的紫外线。 2. 二氧化碳可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地面空气升温，产生“温室效应”。 3. 由于植物大量吸收二氧化碳用于光合作用，使地球上二氧化碳含量逐年减少。 4. 地球大气中水汽含量一般来说是低纬多于高纬，下层多于上层，夏季多于冬季。 5. 大气在铅直方向上按从下到上的顺序，分别为对流层、热成层、中间层、平流层和散逸层。 6. 平流层中气温随高度上升而升高，没有强烈的对流运动。 7. 热成层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。 答案：1.对，2.错，3.错，4.对，5.错，6.对，7.对。 四、问答题： 1. 为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？ 答：大气中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料。植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同时，由于生物的呼吸，有机物的分解以及燃烧化石燃料等人类活动，又要产生大量的二氧化碳。这样就存在着消耗和产生二氧化碳的两种过程。一般来说，消耗二氧化碳的光合作用只在白天进行，其速度在大多数地区是夏半年大，冬半年小；而呼吸作用等产生二氧化碳的过程则每时每刻都在进行。所以这两种过程速度的差异在一天之内是不断变化的，在一年中也随季节变化，从而引起二氧化碳浓度的日变化和年变化。 在一天中，从日出开始，随着太阳辐射的增强，植物光合速率不断增大，空气中的二氧化碳浓度也随之不断降低，中午前后，植被上方的二氧化碳浓度达最低值；午后，随着空气温度下降，光合作用减慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗减少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，故近地气层中二氧化碳浓度逐渐增大，到第二天日出时达一天的最大值。 在一年中，二氧化碳的浓度也主要受植物光合作用速率的影响。一般来说，植物夏季生长最旺，光合作用最强，秋季最弱。因此二氧化碳浓度秋季最小，春季最大。 此外，由于人类燃烧大量的化石燃料，大量的二氧化碳释放到空气中，因而二氧化碳浓度有逐年增加的趋势。 2. 对流层的主要特点是什么？ 答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有： (1)对流层集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、雷电等天气现象，都集中在这一气层内； (2) 在对流层中，气温一般随高度增高而下降，平均每上升100米，气温降低0.65℃，在对流层顶可降至－50℃至－85℃； (3) 具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换； (4) 温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的
习题 1、由太阳常数λ,0S =1367 W/m 2，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/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： ()() 2200200 2 211 2 2 8 72 441.4961013676.96106.31610s s s s s r F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===??= ?≈? ② ()22 8722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s s r F m Wm W π-Φ==?????=? ③ ()2 62 2 2610 3.1415926 6.371013673.844510 4.5310e s m Wm r S W π--???= Φ?=? 答案：①6.3?107W/m 2；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（d 1=1.47?108km ）为S 1，在远日点 时（d 2=1.52?108km ）为S2，求其相对变化值 1 2 1S S S -是多大。 答案：6.5% 同1（1）：
221122122 11 2 12222 4414141.471 1.5210.93530.0647 d S d S S S S S S d d ππππ=-=-=-=- ≈-= 3、有一圆形云体，直径为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/m 2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 20 2/4 cos cos sin 2 T F L d L d d L π π πθθθθ?π=Ω == ??? 又由绝对黑体有4T F T L σπ== 所以此云在该地表面上的辐照度为 ()4 482 2 1 5.66961072732 174T E Wm σ--= =???+= 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d 0=1.50×108km 时，求大气上界处波长λ=10μm 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm -2μm -1，31.2 Wm -2μm -1
得分 中国矿业大学 环境科学概论课程考试试卷 考试时间 姓名学号 院系班级 任课教师
我国公众环境意识的现状、影响因素及对策 摘要：本文以温室效应为切入点，主要介绍其对环境的危害及其对人们生产生活的影响。主要内容为温室效应的形成原因、影响、以及一些解决方略，以此来表明部分环境现状，并引起对环境问题的重视。再从一些调查数据描述我国公众的环境意识，提出我国公众在环保意识上的不足。最后，再针对环境问题提出一些应对策略。 关键词：温室效应、；因素；现状；影响；公众环境意识；对策。 1.前言 由于科学技术的迅速发展，人类获得了空前规模上改造自然的能力，这种能力如果明智的体现出来，就会给人类带来开发的利益和提高生活质量的机会。如果使用不当或过于轻率，就会给人类自身以及人类赖以生存的环境带来无法估量的损害。目前，人口、粮食、能源、资源及环境等热门话题，其实质就是反映了人类与环境间的不协调，从而出现了人类生存和发展的一系列矛盾。 环境问题多种多样，归纳起来有两大类：一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，也叫第一环境问题。如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。一类是人类活动引起的次生环境问题，也叫第二环境问题和“公害”。次生环境问题一般又分为环境污染和环境破坏两大类。如乱砍滥伐引起的森林植被的破坏、过度放牧引起的草原退化、大面积开垦草原引起的沙漠化和土地沙化、工业生产造成大气、水环境恶化等。 在此我仅从第二环境问题进行阐述——而在众多的次生环境问题中已经威胁人类生存并已被人类认识到的环境问题主要有：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等众多方面。就当前来看，全球变暖等大气问题也连连被拿上了桌面，足见大气问题在人们心中的重视程度及其对人们生产生活中的影响有多大。本文就以温室效应为切入点对当前的环境问题进行阐述。 2.温室效应介绍 形成原因：温室效应加剧主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。 二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。
84． 晴朗天空呈蓝色的原因(多选)? 【答案】：AD A. 主要是分子散射 B. 主要是粗粒散射 C. 散射能力与波长四次方成正比 D. 散射能力与波长四次方成反比 85．地面辐射差额的定义是（）。【答案】：D A．地面吸收的太阳直接辐射与地面长波出射度之差； B．地面吸收的长波辐射与地面有效辐射之差； C．地面吸收的太阳总辐射与地面长波出射度之差； D．地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差。 86．下列哪一种说法不正确：（）【答案】：C A.物体温度越高，辐射能力越强； B.物体在热辐射平衡条件下，吸收多少辐射，放出多少辐射； C.黑体的辐出度与波长的四次方成正比，与其它因素无关； D.黑体最大放射能力所对应的波长与其绝对温度成反比。 87.大气具有保温效应的原因是【答案】：C A．大气容易吸收太阳短波辐射 B．大气容易发射短波辐射 C．大气对长波辐射吸收多，对短波辐射透明度高 D．大气中水汽含量多 88.下列哪一条不是晴空呈兰色的原因： A.到达人眼的可见光，既非波长太长的光，又非波长太短的光； B.到达人眼的光是不同波长的混合散射光； C.到达人眼的光是不同波长的混合折射光； D.人眼感觉敏锐的色光偏向于绿色【答案】：C 89.温度为T的灰体球，对长波辐射吸收率为Aλ，对短波辐射发射率为ελ，下列关系正确的是（） A.Aλ=ελ<1 B.Aλ〈ελ<1 C.Aλ〉ελ>1 D.Aλ=ελ=1 【答案】：A 90.一年中南京大气上界太阳辐射日总量最大的是（） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日【答案】：B 91.关于长波辐射在大气中传输不同于太阳辐射的特征，下列哪一条不正确（） A.不计散射削弱作用 B.可以不考虑大气本身发射的长波辐射 C.具有漫射性质 D.必须考虑大气本身发射的长波辐射【答案】：B 92．分子散射的特点是：（） A．与波长无关，前向散射大；B．与波长成正比，后向散射大； C．与波长四次方成反比，前向后向散射相同； D.与波长四次方成正比，前向后向散射相同。【答案】：C 93．一年中上海正午太阳高度角最小的是（） A.3月22日 B. 6月21日 C. 9月22日 D.12月22日【答案】：D 94．到达地面的短波辐射主要由以下几部分组成（可多选）（） A．大气逆辐射B．太阳直接辐射C．地面有效辐射D．天空散射辐射【答案】：BD 95．到达地面的太阳辐射主要影响因素有（可多选）（） A．太阳常数B．太阳高度角C．大气透明系数D．天空散射辐射【答案】：BC 96．到达地面的辐射主要由以下几部分组成（可多选）（） A．大气逆辐射B．太阳直接辐射C．地面有效辐射D．天空散射辐射【答案】：ABD 97．由于辐射的作用，多年平均来说，大气是净得到能量还是净失去能量（） A．通过吸收地面长波辐射净得到能量B．通过太阳直接辐射净得到能量
大气辐射传输理论 引言 学科定义： 1、大气辐射学研究辐射能在地球-大气系统内传输和转换的规律及其应用，属大气物理学的一个分支。大气辐射学是天气学、气候学、动力气象学、应用气象学、大气化学和大气遥感等学科的理论基础之一。 2、地球－大气系统的辐射差额是天气变化和气候形成及其演变的基本因素，可以说辐射过程与动力过程的作用共同决定了地球的气候环境。 学习、研究的意义 辐射是地气系统与宇宙空间能量交换的唯一方式 数值天气预报中需要定量化考察大气辐射过程 辐射传输规律是大气遥感的理论基础 气候问题——辐射强迫 近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气科学研究热点，其原因也在于人类活动所排放的某些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。 大气辐射学主要研究内容： 一、地-气系统辐射传输的基本物理过程和规律，包括 1、太阳的辐射(97%E在0.3～3μm波段内，λ m=0.5μm附近)； 2、地-气系统辐射(绝大部分E在4～80μm波段内，λ m=10μm附近)； 3、不同地表状态云、气溶胶、水汽、臭氧、二氧化碳等对辐射传输的影响。 二、大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。 辐射传输方程：是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用(吸收、散射、发射等)而使辐射能按一定规律传输的方程，在地球大气条件下，求解非常复杂，只能在一些假定下求得解析解，因此辐射传输方程的求解，一直是大气辐射学研究的重要内容。 三、另外，对辐射与天气、气候关系的研究也是大气辐射学的重要内容，它是从地-气系统辐射收支的角度，来研究天气和气候的形成以及气候变迁问题的。 相关内容： 许多复杂的物理动力气候学问题中，涉及到海洋、极冰、陆地表面的辐射和热状况，大气中的云、气溶胶、二氧化碳等因子在辐射过程中对气候所造成的影响，以及这些过程和大气辐射过程之间复杂的相互作用和反馈关系。 第一章用于大气辐射的基本知识 第一节辐射的基本概念 太阳辐射和地球大气辐射虽具有不同的特性，其本质是相同的，它们都是电磁辐射。电磁辐射是以波动和粒子形式表现出的一种能量传送形式。 1.1.1电磁波及其特性 一、波：波是振动在空间的传播。有横波和纵波的形式之分。 二、机械波：机械振动在媒质中的传播，如声波、水波和地震波。 三、电磁波（ElectroMagnetic Spectrum）：变化电场和变化磁场在空间的传播。 四、电磁辐射: 电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和投射）称为电磁辐射。 五、电磁波的特性： 1、电磁波是横波 2、在真空中以光速传播 3、电磁波具有波粒二相性： 波动性：表现在电磁辐射以波动方式在大气中传播，并发生反射、折射、衍射和偏振等效应。也就是说电
大气科学基础王伟明版课后答案 ——选择题、填充题、简述题1．通常北半球各个纬度地区盛行风。 答：0°-30°低纬：东北信风； 30°-60°中纬：盛行西风（西南风）; 60°-90°高纬：极地东风（东北风） 2．地球的冷热极。 答：冷极：南极乔治峰，最低气温-90° 热极：索马里境内，最高温为63° 3．干洁大气中的成份 答：干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，简称干洁空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99%以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。（P20） 4．一天中太阳高度角变化，最小、最大。 答：变化：0°~90°最小：最大：正午 5.通常一天中相对湿度最值最有可能出现时间。 答：白天温度高，蒸发快，进入大气的水汽多，水汽压就大；夜间相反。每天有一个最高值出现在午后，一个最低值出现在清晨，在海洋上，或大陆上的冬季，多属于这种情况。但是在大陆上的夏季，水汽压有两个最大值，一个出现在9~10时，另一个出现在21~22时。在
9~10时以后，对流发展旺盛，地面蒸发的水汽被上传给上层大气，使下层水汽减少；21~22时以后，对流虽然减弱，但温度已降低，蒸发也就减弱了。与这个最大值对应的是两个最小值，一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候，另一个发生在午后对流最强的时候。而相对湿度的大小，不但取决于水汽压，还取决于温度。气温升高时，虽然地面蒸发加快，水汽压增大，但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些，使相对湿度反而减小。同样的道理，在气温降低时，水汽压减小，但是饱和水汽压随温度下降得更多些，使相对湿度反而增大。所以相对湿度在一天中有一个最大值出现在清晨，一个最小值出现在午后。 6.大冰期一般持续时间。 答：全球已出现过3次大冰期和2次大间冰期。大冰期持续时间约1,000万～2,000万年，气温和雪线下降；大间冰期持续时间约3亿年，气候变暖，冰川退缩，气温和雪线上升，中纬度温度变化幅度高达10℃。 7．我国东部的总体气候特征 答；季风性显著，大陆性强 8．地面和大气所放射的辐射类型 答：太阳辐射是短波辐射，人、地面、大气辐射是长波辐射 10.在夏季影响我国的气团中，影响范围最广的气团是哪个 答：最广的：【热带太平洋气团】（东部地区）、热带大陆气团（西部地区）、赤道气团（长江以南地区）、西伯利亚气团（长城以北、
大气科学概论复习题 ——选择题、填充题、简述题1．通常北半球各个纬度地区盛行风。 答：0°-30°低纬：东北信风； 30°-60°中纬：盛行西风（西南风）; 60°-90°高纬：极地东风（东北风） 2．地球的冷热极。 答：冷极：南极乔治峰，最低气温-90° 热极：索马里境内，最高温为63° 3．干洁大气中的成份 答：干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，简称干洁空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99%以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。（P20） 4．一天中太阳高度角变化，最小、最大。 答：变化：0°~90°最小：最大：正午 5.通常一天中相对湿度最值最有可能出现时间。 答：白天温度高，蒸发快，进入大气的水汽多，水汽压就大；夜间相反。每天有一个最高值出现在午后，一个最低值出现在清晨，在海洋上，或大陆上的冬季，多属于这种情况。但是在大陆上的夏季，水汽压有两个最大值，一个出现在9~10时，另一个出现在21~22时。在9~10时以后，对流发展旺盛，地面蒸发的水汽被上传给上层大气，
使下层水汽减少；21~22时以后，对流虽然减弱，但温度已降低，蒸发也就减弱了。与这个最大值对应的是两个最小值，一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候，另一个发生在午后对流最强的时候。而相对湿度的大小，不但取决于水汽压，还取决于温度。气温升高时，虽然地面蒸发加快，水汽压增大，但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些，使相对湿度反而减小。同样的道理，在气温降低时，水汽压减小，但是饱和水汽压随温度下降得更多些，使相对湿度反而增大。所以相对湿度在一天中有一个最大值出现在清晨，一个最小值出现在午后。 6.大冰期一般持续时间。 答：全球已出现过3次大冰期和2次大间冰期。大冰期持续时间约1,000万～2,000万年，气温和雪线下降；大间冰期持续时间约3亿年，气候变暖，冰川退缩，气温和雪线上升，中纬度温度变化幅度高达10℃。 7．我国东部的总体气候特征 答；季风性显著，大陆性强 8．地面和大气所放射的辐射类型 答：太阳辐射是短波辐射，人、地面、大气辐射是长波辐射 10.在夏季影响我国的气团中，影响范围最广的气团是哪个 答：最广的：【热带太平洋气团】（东部地区）、热带大陆气团（西部地区）、赤道气团（长江以南地区）、西伯利亚气团（长城以北、大西北）、极地太平洋气团（东北地区）
太阳辐射.
太阳辐射 一、太阳辐射光谱和太阳常数 太阳辐射光谱 太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
太阳常数 太阳辐射通过星际空间到达地球表面。当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc (Solar constant)表示，单位为（W/m2）。太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计
影响太阳辐射强弱的因素分析 JGSLJZ 【知识归纳】 太阳辐射强度是指到达地面的太阳辐射的强弱。大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用，大大削弱了到达地面的太阳辐射。但尚有诸多因素影响太阳辐射的强弱，使到达不同地区的太阳辐射的多少不同。影响太阳辐射强弱的因素主要有以下四个因素。 1．纬度位置 纬度低则正午太阳高度角大，太阳辐射经过大气的路程短，被大气削弱得少，到达地面的太阳辐射就多；反之，则少。这是太阳辐射从低纬向高纬递减的主要原因。 2．天气状况 晴朗的天气，由于云层少且薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；阴雨的天气，由于云层厚且多，大气对太阳辐射的削弱作用强，到达地面的太阳辐射就弱。如赤道地区被赤道低压带控制，多对流雨，而副热带地区被副高控制，多晴朗天气，所以赤道地区的太阳辐射要弱于副热带地区。 3．海拔高低 海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；反之，则弱。如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区，主要就是这个原因。如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区，主要就是这个原因。 4．日照长短 日照时间长，获得太阳辐射强；日照时间短，获得太阳辐射弱。如我国夏季南北普遍高温，温差不大，是因为纬度越高的地区，白昼时间长，弥补了因太阳高度角低损失的能量。 【典例精析】 1.读“太阳辐射光谱示意图”，下列因素中与A区（大气上界太阳辐射与地球表面太阳辐射差值）多少无关的是（） A．云层的厚薄B．大气污染程度C．大气密度D．气温 【解析】云层的厚薄、大气污染程度以及大气密度都会影响大气透明度进而影响到达地面的太阳辐射的多少。 【答案】D 2.辐射差额是指在某一段时间内物体能量收支的差值。读“不同纬度辐射差额的变化示意图”，若只考虑纬度因素，则a、b、c三地纬度由高到低的排列顺序为（）
天体物理导论复习总结 天球坐标系结与历法0，天球1，确定方向的参数及其变换2，天球坐标系3，球面三角4，时间标准5，历法 第一章知识要点 1，Hertzsprung-Russell（HR）图 2，银河系，星族（I、II、III） 3，星系的Hubble形态分类 4，星系旋转曲线，暗物质的存在 第二章：辐射0，信息载体与大气辐射窗口1，黑体辐射2，回旋辐射3，同步辐射4，Landau能级与曲率辐射5，Compton散射与逆Compton散射 第三章：等离子体0，什么是等离子体？1，天体磁场的普遍性2，等离子体中的电磁作用3，磁流体力学4，天体磁场的起源5，宇宙线 第四章：恒星 0，什么是恒星？1，恒星演化概貌2，Jeans不稳定与恒星形成3，周光关系4，Lane-Emden方程与“标准模型”5，核燃烧条件6，核合成过程7，恒星结构方程组8，旋转恒星的平衡位形9，恒星质量的测定
第五章：超新星0，什么是超新星？1，超新星观测分类2，核燃烧导致的超新星爆发3，引力塌缩型超新星爆发4，超新星遗迹5，超新星SN1987A 第六章：吸积0，为什么要研究吸积？1，Roche瓣与双星演化2，吸积产能率与光子能量3，球吸积4，盘吸积5，磁中子星的吸积 第七章：白矮星 0，什么是白矮星？1，Fermi子星的研究历史2，零温理想电子气状态方程3，Chandrasekhar质量4，白矮星的结构与冷却5，白矮星的形成 第八章：脉冲星 0，为什么要研究脉冲星？1，脉冲星类天体的观测表现2，脉冲星类天体的形成3，质量-半径关系的计算4，中子星的结构5，奇异夸克星的结构6，转动供能脉冲星 第九章：黑洞0，什么是黑洞？1，相对论的概念2，Schwarzschild时空3，Kerr时空4，黑洞的量子效应5，黑洞可能存在与观测证认 第十章：γ射线爆0，什么是γ射线爆？1，观测现象2，火球模型3，爆发机制
一、太阳辐射强弱的影响因素 1．纬度位置：纬度低则正午太阳高度角大，太阳辐射经过大气的的路程短，被大气削弱得少，到达地面的太阳辐射就强；反之，则弱。这是太阳辐射从低纬向两极递减的原因之一。 2．天气状况：晴朗的天气，由于云层少且薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；阴雨的天气，由于云层厚且多，大气对太阳辐射的削弱作用强，到达地面的太阳辐射就弱。 3．海拔高低：海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；反之，则弱。如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区，主要就是这个原因。 4．日照长短：日照时间长，获得太阳辐射强，日照时间短，获得太阳辐射弱。夏半年，高纬地区白昼时间长，弥补太阳高度角低损失的能量。 二、为何青藏高原太阳辐射强，气温却很低 一个地区获得的太阳辐射的多少，与该地区的纬度位置、海拔高度和大气状况有关。一般是，太阳高度角愈大（纬度愈低）、太阳辐射经过大气的路程愈短（海拔愈高）、被大气削弱的愈少，到达地面的太阳辐射就愈多；反之，则愈少。 青藏高原太阳辐射强的原因 1.青藏高原纬度较低，太阳高度角较大； 2.海拔最高，太阳辐射到达地面前通过大气层的光程较短； 3.高原上大气的密度较小（空气稀薄），大气中的水汽、固体杂质含量较少，云量少，大气透明度好。上述原因，使得太阳辐射的折射、散射和吸收作用大大减弱，从而使太阳辐射增强；夏季时也比其他地区晴天多，日照时间长。 青藏高原气温低的原因 1.由于青藏高原海拔高，高原上空气稀薄，大气层中云量少，大气逆辐射少，大气的保温作用却很差，不能很好地保存地面辐射的热量， 2. 加以高原上风速较大，更不利于热量的积累和保持，所以，即使是夏季，青藏高原大部分地区的平均气温也很低，是我国夏季平均气温最低的地区。 所以，青藏高原是我国太阳年总辐射最高的地区，也是我国夏季太阳辐射强烈的地区。
遥感作业 1、太阳辐射穿过大气，导致其能量衰减的原因是哪些？ 太阳辐射穿过大气与大气发生相互作用，主要有两种基本形式，即大气吸收和大气散射。 太阳辐射穿过大气层时，大气的某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特点。大气中吸收太阳辐射的成分主要有臭氧，二氧化碳，水汽，氧及固体杂志等。太阳辐射大气吸收后变成热能，因而使太阳辐射减弱。大气的吸收主要是发生在紫外和红外区。 太阳辐射穿过大气时能力将减弱的另一个原因是大气的散射作用。太阳辐射与大气中气体分子和微粒相互作用会发生散射现象，散射改变了电磁波传播的方向，使一部分电磁波不能到达地面。受大气散射的太阳辐射会到达地面，也会返回太空被传感器接收，称为叠加在目标地物信之上的噪音，降低了遥感数据的质量，造成影像的模糊，影响遥感数据的判读。大气散射主要发生在可见光区，因此大气的散射作用是造成太阳辐射衰弱的主要原因之一。 2、何为大气窗口？常用于遥感的大气窗口有哪些？ 大气窗口是指太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:微波波段（0.8~25cm），热红外波段（8~14um），中红外波段（3.5~5.5um），可见光和近红外波段（0.4~2.5um）。3、比较几种地物（植被、水、沙、雪）的反射光谱特征有何不同？ 自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值.土壤的反射光谱特征主要受到土壤中的原生矿物和次生矿物、土壤水分含量、土壤有机质、铁含量、土壤质地等因素的影响. 水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定,同时又受到各种水状态的影响.地表较纯洁的自然水体对0.2.5μm 波段的电磁波吸收明显高于绝大多数其它地物.在光谱的可见光波段内,水体中的能量-物质相互作用比较复杂,光谱反射特性概括起来有一下特点：
太阳辐射在大气中的减弱 太阳辐射通过大气时，分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、氧和臭氧以 及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大气上界的 太阳辐射不能完全到达地面。 太阳辐射穿过大气层时，大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特 性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。 太阳辐射被大气吸收后变成热能，因而使太阳辐射减弱。 水汽虽然在可见光区和红外区都有不少吸收带，但吸收最强的是在红外区，从 0.93-2.85微米之间的几个吸收带。最强的太阳辐射能是短波部分，因此水汽从总 的太阳辐射能里所吸收的能量是不多的。据估计，太阳辐射因水汽的吸收可以减弱 4-15%。所以大气因直接吸收太阳辐射能而引起的增温并不显著。大气中的主要气体是氮和氧，只有氧能微弱地吸收太阳辐射。在波长小于0.2微米处为一宽的吸收带，吸收能力较强；在0.69和0.76微米附近，各有一个窄吸收带，吸收能力较弱。 臭氧在大气中含量虽少，但对太阳辐射的吸收很强。0.2-0.3微米为一强吸收带，使小于0.29微米的太阳辐射不能到达地面。在0.6微米附近又有一宽吸收带，吸收能力虽然不强，但因位于太阳辐射最强烈的辐射带里，吸收的太阳辐射还是相当多的。 二氧化碳对太阳辐射的吸收比较弱，仅对红外区4.3微米附近的辐射吸收较强，但这一区域的太阳辐射很微弱，被吸收后对整个太阳辐射影响不大。 此外，悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质，也能吸收一部分太阳辐射，但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多(如有沙暴、烟幕或浮尘)时，吸收才比较显著。 大气对太阳辐射的吸收是具有选择性的，因而使穿过大气的太阳辐射光谱变得极不规则；由于大气主要吸收物质(臭氧和水汽)对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域，因而吸收对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说，大气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对于对流层大气来说。所以，太阳辐射不是大气主要的直接热源。 大气对太阳辐射的吸收 太阳辐射穿过大气层时，占大气体积99％以上的氮、氧的吸收作用微弱，而含量不多的水汽、二氧化碳、臭氧等的吸收作用较强。这种吸收作用具有选择性。 大气对太阳辐射的吸收带均位于太阳光谱两端能量较小的区。臭氧能强烈吸收波长较短的紫外辐射；水汽和二氧化碳主要吸收波长较长的红外辐射。由此可见，大气吸收作用对太阳辐射减弱不大。大气因吸收太阳辐射而增温也不显著。所以，太阳辐射并不是大气增温的直接热源。 大气对太阳辐射的反射 大气中云层和较大颗粒的埃尘能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间去。其中反射最明显的是云。不同的云量，不同的云状，云的不同厚度所发生的反射是不同的。高云平均反射25%，中云平均反射50%，低云平均反射65%，很厚的云层反射可达90%。笼统地讲，云量反射平均达50～55%。假设大气层顶的太阳辐射是100%。那么太阳辐射通过大气后发生散射、吸收和反射(反射云量反射表示)，向上散射占4%，大气吸收占21%,云量吸收占3%,云量反射占23%。 大气对太阳辐射的散射 太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。但散射并不像吸收那样把辐射能转变为热能，而只是改变辐射方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播开来。经过散射之后，有一部分太阳辐射就到不了地面。如果太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气分子，则辐射的波长愈短，被散射愈厉害。其散射能力与波长的对比关系是：对于一定大小的分子来说，散射能力和波长的四次方成反比，这种散射是有选择性的。例如波长为0.7微米时的散射能力为1，波长为0.3微米时的散射能力就为30。因此，太阳辐射通过大气时，由于空气分子散射的结果，波长较短的光被散射得较多。雨后天晴，天空呈青蓝色就是因为辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射的缘故。如果太阳辐射遇到直