地球上的能量从源头上说来自太阳辐射到达地面的太阳辐射(假定不计大气对太阳辐射的吸收)一部分被地球表面反射到太空,其余部分
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/10/03 00:19:25
地球上的能量从源头上说来自太阳辐射到达地面的太阳辐射(假定不计大气对太阳辐射的吸收)一部分被地球表面反射到太空,其余部分被地球吸收.被吸收的部分最终转换成为地球热辐射(红外波段的电磁波).热辐射在向外传播过程中,其中一部分会被温室气体反射回地面,地球以此方式保持了总能量平衡.作为一个简单的理想模型,假定地球表面的温度处处相同,且太阳和地球的辐射都遵从斯忒蕃一玻尔兹曼定律:单位面积的辐射功率 J与表面的热力学温度T的四次方成正比,即 J=σT4,其中σ是一个常量.已知太阳表面温度Ts=5.78×103K,太阳半径 Rs=6.69×105km,地球到太阳的平均距离d=1.50×108km.假设温室气体在大气层中集中形成一个均匀的薄层,并设它对热辐射能量的反射率为ρ=0.38.
(1)如果地球表面对太阳辐射的平均反射率α=0.30,试问考虑了温室气体对热辐射的反射作用后,地球表面的温度是多少?
(2)如果地球表面一部分被冰雪覆盖,覆盖部分对太阳辐射的反射率为α1=0.85,其余部分的反射率处α2=0.25.间冰雪被盖面占总面积多少时地球表面温度为273K.
(1)如果地球表面对太阳辐射的平均反射率α=0.30,试问考虑了温室气体对热辐射的反射作用后,地球表面的温度是多少?
(2)如果地球表面一部分被冰雪覆盖,覆盖部分对太阳辐射的反射率为α1=0.85,其余部分的反射率处α2=0.25.间冰雪被盖面占总面积多少时地球表面温度为273K.
(1)根据题意,太阳的总辐射功率为:
PS=4πR2σTS4
设地球半径为rE,地球接收到太阳辐射的总功率为:
P1=σTS4(
RS
d)2πrE2 ①
地球表面反射的总功率为αP1,设地表温度为TE,则地球热辐射的总功率为:
PE=4πrE2σTE4 ②
考虑到温室气体向地球表面释放的热功率,则输入地球表面的总功率为P1+βPE,当达到热平衡时,输入的能量与输出的能量相等,有:
P1+βPE=αP1+PE ③
由以上各式得:
TE=TS
2
2(
1−α
1−β)
1
4(
RS
d)
1
2 ④
代入数据,有:
TE=287K
(2)当地球表面的一部分倍冰雪覆盖后,以α′表示地球表面对太阳辐射的平均反射率,根据题意这时地球表面的平均温度为TE=273°C,利用④式,可以求得:
α′=0.43 ⑤
设冰雪覆盖的地表面积与总面积之比为x,则:
α′=α1x+α2(1-x) ⑥
由⑥⑦两式并代入数据有:
x=30%
答:(1)如果地球表面对太阳辐射的平均反射率α=0.30,考虑了温室气体对热辐射的反射作用后,地球表面的温度是287°C;
(2)如果地球表面一部分被冰雪覆盖,覆盖部分对太阳辐射的反射率为α1=0.85,其余部分的反射率处α2=0.25,冰雪被盖面占总面积30%时地球表面温度为273K.
PS=4πR2σTS4
设地球半径为rE,地球接收到太阳辐射的总功率为:
P1=σTS4(
RS
d)2πrE2 ①
地球表面反射的总功率为αP1,设地表温度为TE,则地球热辐射的总功率为:
PE=4πrE2σTE4 ②
考虑到温室气体向地球表面释放的热功率,则输入地球表面的总功率为P1+βPE,当达到热平衡时,输入的能量与输出的能量相等,有:
P1+βPE=αP1+PE ③
由以上各式得:
TE=TS
2
2(
1−α
1−β)
1
4(
RS
d)
1
2 ④
代入数据,有:
TE=287K
(2)当地球表面的一部分倍冰雪覆盖后,以α′表示地球表面对太阳辐射的平均反射率,根据题意这时地球表面的平均温度为TE=273°C,利用④式,可以求得:
α′=0.43 ⑤
设冰雪覆盖的地表面积与总面积之比为x,则:
α′=α1x+α2(1-x) ⑥
由⑥⑦两式并代入数据有:
x=30%
答:(1)如果地球表面对太阳辐射的平均反射率α=0.30,考虑了温室气体对热辐射的反射作用后,地球表面的温度是287°C;
(2)如果地球表面一部分被冰雪覆盖,覆盖部分对太阳辐射的反射率为α1=0.85,其余部分的反射率处α2=0.25,冰雪被盖面占总面积30%时地球表面温度为273K.
地球上的能量从源头上说来自太阳辐射到达地面的太阳辐射(假定不计大气对太阳辐射的吸收)一部分被地球表面反射到太空,其余部分
太阳辐射到地球的能量没有全部到达地面
地球表面的能量主要来源于 A太阳辐射B大气辐射C地球内部D大气反射
大气受热过程排序:①太阳辐射到达地面②太阳辐射到达地球大气上界.③太阳辐射穿过大气层.④大气吸收地面长波辐射.⑤地球表面
大气和地面哪个对太阳辐射反射的多 为什么
为什么地球大气最重要的能量来源是太阳辐射,而不是地面辐射? 不是太阳辐射只吸收少量,而地面辐射吸收大量吗?
太阳辐射通过大气层到达地面的传播过程中,被部分大气什么或什么
太阳辐射到地球的能量相当于
太阳辐射到地球上的能量是巨大的,但地球只吸收了其中的一小部分
为什么大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的?
青藏高原,地势高,空气稀薄,大气对太阳辐射削弱大还是小,到达地面的太阳辐射多呢?
若大气上界的太阳辐射为100%,那么到达地面的太阳辐射为多少