大气物理辐射课后习题..doc

习题 1、由太阳常数=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： ② ③ 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： 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?=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 Planck law(5.2.6)+习题1 1） 2) 5、如果太阳常数增加4%，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 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 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 或 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） 2） 3） 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 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。 (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 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