大气物理辐射课后习题

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1 习题

1、由太阳常数,0S=1367 W/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：

2200200221122872441.4961013676.96106.31610sssssrFdSdSFrmWmmWm

②

2287226443.14159266.96106.316103.8410sssrFmWmW

③

2622026103.14159266.371013673.8445104.5310esmWmrSW

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121SSS是多大。答案：6.5%

同1（1）： 2 221122122112122224414141.4711.5210.93530.0647dSdSSSSSSdd

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/m2

云体：余弦弦辐射体+立体角

根据：

202/400coscossin2TFLdLddL

又由绝对黑体有4TFTL

所以此云在该地表面上的辐照度为

4482215.66961072732174TEWm

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2m1，31.2 Wm2m1 3 Planck law(5.2.6)+习题1

1）

2202021/25028842211528212112110,580010,5800(e1)6.96103.742710143881.4961010exp11058006.961013293.27861.496100.2877sssCTrFmKFmKdrCdmWmmmKmmmKmWmmmWmm

210/584252110,300(e1)3.7427101438810exp11030031.18CTCFmKWmmmKmmKWmm

5、如果太阳常数增加4%00SS，太阳表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

6、求夏至日在赤道与极点（ = 90°N）大气上界水平面上太阳辐射日总量的比值。

答案：0.73

7、若不考虑日地距离变化，假定d = d0，求出纬度 =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（J m2d1）的数值如下：

纬度春分夏至秋分冬至 4 φ = 0° 3.76107 3.45107 3.76107 3.45107

φ =40° 2.88107 4.33107 2.88107 1.3107

φ =90° 0 4.71107 0 0

2dm0000000sinsincoscoscosπ864001367sinsincoscoscosπcostantan,TQdSinrad

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，射入气层前的辐射通量密度为10Wm-2 m-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5W

m-1。求该气层的吸收率及质量吸收系数（k）。答案：0.7 cm2/g

2205/50%10/aWmmEAEWmm

0,0,',,0',,0,0,,0221ee1'ln1ln0.510.693kulkullEEEEEkuEgcmcmg

或 5 0,'0,22111e0.51'ln0.51ln0.510.693kuAkugcmcmg

9、波长 = 0.6m的平行光束，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(mW cm-2)及F=28.642(mW cm-2)。设云中水滴数密度N（个/cm3）及云滴半径r = 10m各处均一。只考虑Mie的一次散射。求 ① 云层的容积散射系数’=?；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10-3 cm-1；②200个/ cm3；③8.2(mW cm-2)

1）

0,0,,0,0,0,0,0,,01eln1'ln10128.642ln101000.125lkdlllllEEEkdlEEkmEmm

2）

232262210104.720.620.125198.9221010scscscscscrmmQrkNkNcmrm 6 3）

0,0sec,,00.1251022e1008.21zkdzlEEemWcm

10、对于 = 0.32m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总含量uO = 2mm，，太阳天顶角 = 40°时，求整层大气对此波长的透射率。答案：0.254

,,4.05,,0.0088134.05exp802100.00880.321.3037exp0.160.88841.30370.254OROOOOkummeemm

11、地面气压为760mm时，测量在1.5—1.6m波段内的太阳直接辐射S，得到以下数据：

天顶角 40° 50° 60° 70°

S (Wm-2) 13.95 12.55 10.46 7.67

求大气的透明系数P，光学厚度及大气上界处S,0=？

答案：0.68465，0.373，22.31 Wm-2

即为长法求大气顶太阳辐射通量密度。

,,0lnln0mSSm (5.4.39)

yABx (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，可用线性回归求出斜率和截距：

θ： 40 50 60 70

m=secθ： 1.3037 1.5525 1.9927 2.8999

Sλ： 13.95 12.55 10.46 7.67

lnSλ： -3.91202 -4.01738 -4.19971 -4.50986 7 A=3.10932 Sλ0= 22.4058 (Wm-2)

B=-0.3726 (光学厚度)

透明系数：透过率：exp(B)=0.68894

12、由飞机探测得到各高度的水平面上向上、下的辐射通量密度如下表（P为各高度气压值）：

P(hPa) 1010 786 701

)m(W2F 672.9 725.2 751.7

)m(W2F 56.9 82.3 94.1

求各高度间气层的辐射变温率（℃/24h）。答案：1.46℃/24h

各高度E*为：

P(hPa) 1010 786 701

E*（Wm-2） 616 642.9 657.6

)m(W2F 56.9 82.3 94.1

1010-786hPa:

24*2436009.8642.9616243600100478610101001.013/24hpTgEtcpCh

786-701hPa

24*2436009.8657.6642.924360010047017861001.458/24hpTgEtcpCh

13、设有一温度T=300K的等温气层，对于波长=14m的定向平行辐射当只有吸收削弱时，垂直入射气层的透射率Tr=0.6587。试求：①气层对该辐射的吸收率，②若气层的光学质量u=0.4175(g/cm2)求质量吸收系数k；③气层的漫射辐射透射率f，④气层本身的辐射出射度。 8 答案：①0.3416，②1cm/g，③0.5，④229.6 Wcm-2

14、若将某行星表面视为黑体，其外由一层等温大气覆盖，该大气层对短、长波的吸收率分别为A及A1，大气上界与太阳光垂直的水平面上太阳辐射的辐照度为F0，忽略行星-大气系统的反射效率。

（1）当行星-大气系统达到辐射平衡时，计算行星表面的温度Tp；

(2)该大气层一定具有保温作用吗？试分析说明之。

利用P109图5-24和6-36-4式

写出行星表面和大气顶的辐射平衡方程

440aLL440saL1414ppFTATAFATAT

求解可得

0s4L(2)42pFATA

无大气时，行星表面温度为

40e4FT

见书后答案

15、如在夜间地面上空布满云层，设地面为黑体，T0=300K，气压为P0=1000hPa，云底为黑体，温度Tb=280K，气压为Pb=800hpa，中间大气为等温T=285K的灰体，其长波漫射透射率Tf =0.4。试求：（1）地面的有效辐射，（2）中间气层的温度是要增加还是降低，求出变温率?tT(℃/3h),（3）如果云底温度Tb改为260K，则气层温度的变化将如何？

答案：①95.4 Wcm-2，②0.19℃/3h，③0.094

高分子物理课后习题

第1章高分子的链结构

4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？

答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子）σ,实测的无扰均方末端距与自由旋转链的均方末端距之比，σ值愈大，内旋转阻碍越大，柔顺性愈差；

（2）特征比Cn，无扰链与自由连接链均方末端距的比值，Cn值越小，链的

柔顺性越好；

（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。

7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。

解：（1）聚乙烯＞聚氯乙烯＞聚丙烯腈，取代基极性越大，高聚物柔顺性越

差；

（2）聚甲醛＞聚苯醚＞聚苯，主链刚性基团比例越大，柔顺性越差，苯环

柔顺性比亚甲基差；

（3）聚丁二烯＞聚氯丁二烯＞聚氯乙烯；孤立双键的柔顺性较单键主链好，

极性取代基是的聚合物柔顺性变差；

（4）聚偏二氟乙烯＞聚氟乙烯＞聚二氟乙烯，对称取代的柔顺性优于单取

代，取代基比例越大，柔顺性越差；

第2章聚合物的凝聚态结构

3.聚合物在不同条件下结晶时，可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态

的特征是什么？

答：（1）可能得到的结晶形态：单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、串晶、柱晶、

伸直链晶体；

（2）形态特征：单晶：分子链垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有10nm

左右；树枝晶：许多单晶片在特定方向上的择优生长与堆积形成树枝状；球晶：

呈圆球状，在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光，有些出现同心环；纤维

状晶：晶体呈纤维状，长度大大超过高分子链的长度；串晶：在电子显微镜下，串晶形如串珠；柱晶：中心贯穿有伸直链晶体的扁球晶，呈柱状；伸直链晶体：

高分子链伸展排列晶片厚度与分子链长度相当。

4.测定聚合物的结晶度的方法有哪几种？简述其基本原理。不同方法测得的结晶

度是否相同？为什么？

答：（1）密度法，X射线衍射法，量热法；（2）密度法的依据：分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度大于非晶区

密度；X射线衍射法的依据：总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度

大气物理辐射课后习题

1 习题

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：

2200200221122872441.4961013676.96106.31610sssssrFdSdSFrmWmmWm

②

2287226443.14159266.96106.316103.8410sssrFmWmW

③

2622026103.14159266.371013673.8445104.5310esmWmrSW

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121SSS是多大。答案：6.5%

同1（1）： 2 221122122112122224414141.4711.5210.93530.0647dSdSSSSSSdd

云体：余弦弦辐射体+立体角

根据：

202/400coscossin2TFLdLddL

又由绝对黑体有4TFTL

所以此云在该地表面上的辐照度为

4482215.66961072732174TEWm

地球物理勘探课后习题

绪论

1、什么是地球物理场及地球物理异常？

答：地球物理场，是指存在于地球内部及其周围的、具有物理作用的物质空间。组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性及导热性等方面存在差异，这些差异将会引起相应的地球物理场在空间(或时间)上的局部变化，这种变化称为地球物理异常。

2、什么是地球物理勘探？

答：地球物理勘探就是通过专门的仪器，观测这些地球物理异常，取得它们(在时间和空间上)的分布及形态等有关地球物理资料，然后结合已知地质资料进行分析研究，推断地下地质构造，或确定岩土介质的性质，从而达到解决地质问题的目的。

3、地球物理勘探如何分类？

答：1）按场分：重、磁、电、震、放、热；2）按工作空间：航空、地面、海洋、井下；3）按目的：金属、石油、煤炭、水文、工程、环境

4、地球物理勘探方法应用的前提是什么？

答：有物性差异、有一定规模、干扰小。

5、地球物理勘探方法能解决哪些地质问题？

答： 1）覆盖层、风化带厚度、基岩起伏形态、潜水位深度；2）断层、破碎带、裂隙带、溶洞等地质体的空间分布，推断含水情况；3）岩土，岩石动弹参数测定，岩体稳定性评价；4）滑坡、陷落柱、洞穴探测，路基、水坝探查；5）桩基检测；6）地下电缆、管道分布探查，检漏；7）地下水资源勘查；8）环境污染及地质灾害监测。

第一章

1. 重力勘探中所谓的“重力”，实际上是哪一个参量？为什么通过测量该参量在不同地点的变化就可以达到研究固体地球、寻找矿产等的目的？

答：重力g

2. 什么是重力异常？引起重力异常的原因是什么？

答：实测重力值与由正常重力公式计算出的正常重力值之差统称为重力异常。造成重力异常的主要原因有： 1）地球的自然表面并不像大地水准面那样光滑，而是起伏不平的；2）地球内部介质密度分布不均匀。这种密度的不均匀性有一部分是地质构造和矿产引起的。所以这类异常是重力勘探所要研究的主要内容。

5. 哪些因素影响重力测量的观测精度？而哪些因素又影响重力异常的精度？

大学物理课后习题

第十章磁场对电流的作用

1、长直电流I2与圆形电流I1共面，并与其一直径相重合如图(但两者间绝缘)，设长直电流不动，则圆形电流将如何运动？

答：在圆形电流上对称取四个电流元，如图，分析四个电流元在长直导线产生的磁场中的受力方向，如图所示，则这四个电流元的合力方向向右，而对电流元积分可知，圆形电流将向右运动。

2、两个同心圆线圈，大圆半径为R，通有电流I1；小圆半径为r，通有电流I2，方向如图．若r << R (大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场)，当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为多少？

解：大圆线圈圆心处磁场大小RIB210，方向垂直于环面向内，小线圈磁矩大小222rISIPm，方向垂直于环面向内，与B的方向相同，故小线圈所受的磁力矩BPMm，其大小为0

3、三条无限长直导线等距地并排安放，导线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别载有1 A，2 A，3 A同方向的电流．由于磁相互作用的结果，导线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ单位长度上分别受力F1、F2和F3，如图所示．则F1与F2的比值为多少？

解：由aIIF2210，设导线间距离为a，向右为正方向。则有：aaaF474312210001

aaaF242212320002

所以：8724470021aaFF

O r

R I1

F1 F2 F3 1 A 2 A 3 A Ⅰ Ⅱ Ⅲ 4、有一N匝细导线绕成的平面正三角形线圈，边长为a，通有电流I，置于均匀外磁场B中，当线圈平面的法向与外磁场同向时，该线圈所受的磁力矩Mm值为多少？

解：磁力矩BPMm，243aNINISPm

所以：224343NIaBaNIM

5、如图所示，一半径为R，通有电流为I的圆形回路，位于Oxy平面内，圆心为O．一带正电荷为q的粒子，以速度v沿z轴向上运动，当带正电荷的粒子恰好通过O点时，作用于圆形回路上的力为多少？作用在带电粒子上的力为多少？

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