大气辐射学课后答案
大气辐射学课后答案解析
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：()()2200200221122872441.4961013676.96106.31610s s s s sr F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===⨯⨯=⨯≈⨯②()228722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s sr F m Wm Wπ-Φ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯③()262226103.1415926 6.371013673.8445104.5310e sm Wm r S Wπ--⨯⨯⨯=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121S S S -是多大。
答案：6.5%同1（1）：221122122112122224414141.471 1.5210.93530.0647d S d S S S SS 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：202/4cos cos sin 2T F L d L d d L πππθθθθϕπ=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()448221 5.66961072732174T 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。
大气物理辐射课后习题Word版
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：()()2200200221122872441.496101367 6.96106.31610s s s s sr F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===⨯⨯=⨯≈⨯②()228722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s sr F m Wm Wπ-Φ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯③()262226103.1415926 6.371013673.8445104.5310e sm Wm r S Wπ--⨯⨯⨯=Φ⨯=⨯答案：①6.3107W/m 2；②3.71026W ；③4.51010, 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=1.47108km ）为S 1，在远日点时（d 2=1.52108km ）为S2，求其相对变化值121S S S -是多大。
答案：6.5%同1（1）：221122122112122224414141.471 1.5210.93530.0647d S d S S S SS 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：余弦弦辐射体+立体角 根据：202/4cos cos sin 2T F L d L d d Lπππθθθθϕπ=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()448221 5.66961072732174T 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=10m 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。
《大气辐射学》期末复习试题及答案
大气辐射复习思考题（王普才）1.大气辐射的基本定律有哪些？Planck定律、Stefan-Boltzmann定律、Kirchhoff定律、Wien位移定律。
2.辐射理论和电磁场理论有什么联系？辐射能量是以电磁波的形式在空间中进行传输的，因此电磁场理论是辐射理论的基石(Maxwell方程组)，对于UV到MW波段的电磁波，在波长较短的范围内辐射理论更广泛使用(Planck定律)而在长波长范围内电磁场理论更加广泛使用(Maxwell方程组)，这是因为在短波长范围内，所关心的更多的是其诸如发射率、辐射出射度等辐射特性，而在长波长范围更多地是研究其诸如偏振等电磁特性。
这是由于电磁波的波粒二象性所决定的。
但总而言之，辐射理论是由电磁场理论得出的，各种辐射特性和理论的物理本质要归结于电磁场与电磁波的各种理论之中。
3.列举测量辐射强度（辐亮度）和辐射通量密度（辐照度）的仪器。
辐亮度：太阳光度计，如AERONET联网的标准CE318或手持式CE312辐照度：总辐射表4.米（Mie）散射有什么特点？分子散射有什么特点？Mie散射发生的条件是波长与粒子尺寸相当时发生的散射，散射强度与波长的平方成反比，且前向散射强度大于后向散射。
在地球大气中，太阳光发生Mie散射的粒子主要是气溶胶。
Rayleigh散射（分子散射）发生的条件是波长远大于粒子尺寸，散射强度与波长的四次方成反比，前向散射与后向散射强度相当。
在地球大气中，太阳光发生Rayleigh散射的粒子主要是气体分子。
5.分子能级包含哪些能级？各有什么特点？根据分子内部原子核或核外电子运动的方式不同可以分为：转动能级、振动能级和电子能级，分别对应发生能级跃迁时转动能、振动能和电子能（一般能级跃迁时不涉及平动能变化）。
转动能级变化所对应吸收或发射的光谱波段位于微波或远红外波段；振动能级则位于中红外波段（很少独立产生，常伴随转动跃迁）；能量最大的电子能级位于可见光和紫外波段。
大气环境化学思考题与习题参考答案
大气环境化学思考题与习题参考答案一、思考题1、大气环境化学主要研究什么？其研究意义是什么？答：大气环境化学主要研究大气环境中化学污染物的分布、转化、迁移和归宿的规律。
其研究意义在于揭示大气环境污染物变化的原因和过程，为预防和治理大气环境污染提供科学依据。
2、什么是光化学烟雾？其形成机制是什么？答：光化学烟雾是指汽车尾气中的氮氧化物和挥发性有机物在紫外线照射下，经过一系列光化学反应生成的蓝色烟雾。
其形成机制是氮氧化物和挥发性有机物在紫外线照射下，经过一系列光化学反应生成了二次污染物，如臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类等。
3、大气中的哪些化学物质会对人体健康产生负面影响？其作用机制是什么？答：大气中的许多化学物质会对人体健康产生负面影响，如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、挥发性有机物等。
它们的作用机制主要包括刺激呼吸道、引起呼吸道炎症、损伤神经系统、致癌等。
4、什么是大气颗粒物？它对人体健康有哪些影响？答：大气颗粒物是指大气中的固体或液体颗粒状物质，按其粒径大小可分为可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物。
可吸入颗粒物可深入人体呼吸道，对人体健康产生严重影响，如引起呼吸系统疾病、心血管疾病等。
总悬浮颗粒物则主要影响人体皮肤和眼睛。
5、大气中的哪些化学物质会对环境产生负面影响？其作用机制是什么？答：大气中的许多化学物质会对环境产生负面影响，如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等。
它们的作用机制主要包括酸雨、臭氧层破坏、温室效应等。
二、习题参考答案1、下列哪个选项不属于大气环境化学的研究范围？A.大气污染物的排放与分布B.大气污染物的转化与迁移C.大气污染物的生理效应D.大气污染物的治理技术答案：D.大气污染物的治理技术。
大气环境化学主要研究大气环境中化学污染物的分布、转化、迁移和归宿的规律，以及它们对环境和人类健康的影响。
治理技术属于环境保护工程领域的研究范畴，不属于大气环境化学的研究范围。
2、光化学烟雾的主要成分不包括以下哪个？A.氮氧化物B.挥发性有机物C.二氧化硫D.臭氧答案：C.二氧化硫。
第8章大气辐射学
色彩名称 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红
波长范围 0.40～0.43微米 0.43～0.47微米 0.47～0.50微米 0.50～0.56微米 0.56～0.59微米 0.59～0.62微米 0.62～0.76微米
（2） 描述辐射场的物理量
辐射通量（radiant flux）：指单位时间能通过某一平面（或虚拟平面）的 辐射能，也称辐射功率，单位J/S或W。辐射通量也可指单位时间内某个表面 发射或接收的辐射能。以ф表示辐射通量。
E W 4π r2
r
在大气辐射中，把来自太阳的直 接辐射看作平行辐射（平行光）
（2） 描述辐射场的物理量
• 辐射源
面辐射源：面辐射源的特点是它可以向2π立体角中发射辐射能。对面辐射源首
先关心的是其辐出度，即通过单位面积在面源的法线方向射出的能量大小（辐射
出射度）或辐射率。以F表示，其单位是W m2。对于某一波长，可写成 F，并
B(
,T
)
1 π
FB
(λ
,T
)
C1
π5
(e
C2
/T
1)
1
• B(,T)称为普朗克函数，也常写为B(T)。
32
（2）平衡辐射基本规律 斯蒂芬–玻尔兹曼定律
• 1879年斯蒂芬由实验发现，1884年波尔兹曼由热力学理论得出：绝对黑 体的积分辐出度与其温度的4次方成正比，即
FT T 4
• σ称为斯蒂芬 – 波尔兹曼常数
灰体 ：如果物体的吸收率不随波长变化，但小于1。例如，地面对于长 波辐射的吸收率近于常数，故认为地面为灰体。
2 辐射的物理规律
（2）平衡辐射基本规律
自然界任何物体都通过辐射过程交换能量。当物体放射出的辐射能恰好等于 吸收的辐射能时，该物体处于辐射平衡。
第二章 大气辐射学
第2章大气辐射学
2.1 辐射的基础知识
短波辐射 长波辐射
X-rays Ultraviolet (UV) Visible Near-Infrared (Near-IR) Middle-IR Far-IR Microwave
l < 10nm 10 < l < 400nm 0.4 < l < 0.76µm 0.7 < l < 4.0µm 4.0< l < 30µm 30 < l < 100µm 1mm<l<1m
Q
t r r 2 0
1
t2
S l0
sin sin
cos cos cos Pl dt
m
春分
夏至
秋分
冬至
春分
夏至
秋分
冬至
第2章 辐射与热量平衡
2.4 到达地面的太阳辐射
二、到达地面的太阳散射辐射
由于大气的 存在,到达地表的辐射除太阳直接辐射外，还有从天 空各个方向射的太阳散射辐射，又称为天空辐射。 • 太阳散射辐射取决于太阳高度角、大气透明度系数、云量、海拔高 度、及地面反射率。
E * I * T 4
上式称为Stefan-Boltzmann定律。表明物体温度越高，其放射能 力越强。
推论： 根据Stefan-Boltzmann定律计算的温度称为等效黑体温度或 亮度温度（Brightness temperature）TB。
第2章大气辐射学
2.2 辐射的基本定律
三、Wien定律：
附：立体角定义
球坐标系中，立体角定义为球面面积元与 半径平方之比。若立体角元为 d ，球面 面积元ds，则
ds r sin d rd
大气辐射学课后答案.
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：()()2200200221122872441.4961013676.96106.31610s s s s sr F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===⨯⨯=⨯≈⨯②()228722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s sr F m Wm Wπ-Φ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯③()262226103.1415926 6.371013673.8445104.5310e sm Wm r S Wπ--⨯⨯⨯=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121S S S -是多大。
答案：6.5%同1（1）：221122122112122224414141.471 1.5210.93530.0647d S d S S S SS 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：202/4cos cos sin 2T F L d L d d Lπππθθθθϕπ=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()448221 5.66961072732174T 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。
(完整版)题库-大气辐射学复习题
84．晴朗天空呈蓝色的原因(多选)?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【知识点】：4.4【难易度】：C【答案】：AD85．地面辐射差额的定义是（）。
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。
【知识点】：4.6【难易度】：D【答案】：D86．下列哪一种说法不正确：（）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。
【知识点】：4.2【难易度】：C【答案】：C87.大气具有保温效应的原因是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【知识点】：4.7【难易度】：B【答案】：C88.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【知识点】：4.4【难易度】：B【答案】：C89.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<1B.Aλ〈ελ<1C.Aλ〉ελ>1D.Aλ=ελ=1【知识点】：4.1【答案】：A90.一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【知识点】：4.5【难易度】：C【答案】：B91.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【知识点】：4.6【难易度】：C【答案】：B92．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。
大气探测学_南京信息工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
大气探测学_南京信息工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.极轨卫星每天能过境几次？参考答案:22.风廓线雷达回波信号的特点为参考答案:涨落现象十分明显_伴随多种杂波_微弱3.静止轨道卫星所在高度大概为_公里参考答案:360004.水汽饱和时候，气温和露点温度的关系是参考答案:相等5.干湿球温度之差和湿度的关系是：温差（），湿度（）参考答案:越大越小6.晴空的电磁波散射类型参考答案:Thomson散射_Fresnal散射_Bragg散射7.从理论上来讲,气象光学视程的值比人工观测能见度( )。
参考答案:低30%左右8.卫星探测目前主要以主动遥感还是被动遥感?参考答案:被动遥感9.大气消光系数与下列( )因素无关。
参考答案:太阳光强10.由径向速度求解水平风，需要对水平风场的分布做哪些假设？参考答案:线性风场的假设_水平风均匀的假设11.根据天线制式，风廓线雷达可以分为参考答案:抛物面天线雷达_相控阵天线雷达12.根据载体不同，风廓线雷达可以分为参考答案:固定_车载13.本站气压还需要经过_____，方能应用于绘制天气图。
参考答案:海平面气压订正14.为了便于天气分析，需要将气象站不同高度的本站气压值订正到同一高度。
订正后的气压值即为（）参考答案:海平面气压15.在利用气球探测高空温压风湿的过程中，下列哪一种力直接决定了气球的是否能够上升，并且这种力在气球飞行过程中基本保持不变？参考答案:净举力16.卷层云的拉丁简写为( )。
参考答案:Cs17.水银气压表分为（）和（）参考答案:动槽式和定槽式18.水银气压表的本站气压订正包括（）、（）、（）参考答案:仪器误差订正温度订正重力订正19.风廓线雷达监测网的应用参考答案:边界层大气风场、大气折射率结构参数观测；_晴空局地空域气流监测，城市污染气体生消过程监测；_中小尺度灾害性天气的监测，弥补常规高空探测网在时空密度上的不足；_减少数值预报模式中对短时风场预报误差。
大气探测学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
大气探测学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.雾的水平能见度小于1.0km。
参考答案:正确2.全天空成像仪WSI可以实现云量的昼夜连续观测。
参考答案:错误3.云幕灯在白天和夜间均可实现云底高度的测量。
（X）参考答案:错误4.积云云块垂直向上发展不旺盛，厚度小于其水平宽度，从侧面看似小土包，为淡积云。
参考答案:正确5.由于自身冷却或气团沿锋面缓慢抬升而形成的云常呈均匀幕状为（）参考答案:层状云6.在红外波段，以下哪些不是主要的吸收气体？参考答案:氧气（O2）7.在微波波段，氧气的强吸收带位于（）和118GHz附近，通常用来遥感大气温度廓线。
参考答案:60GHz附近8.在微波波段，水汽的强吸收带位于（），通常用来遥感大气湿度廓线。
参考答案:183GHz附近9.降水现象是指（）的水凝（冻）物从空中下落到地面上的现象参考答案:固态_混合态_液态10.利用同一时刻由前向散射仪接收到的（）与雨水检测器接收到的降水强度之比可以区分降水类型。
参考答案:散射光强11.全天空成像仪WSI采用双可见光波段法测量云量，即通过测量天空（）两个窄可见光波段的辐射值确定云量。
参考答案:650nm和450nm12.冷镜式露点仪是目前唯一一种可以在全温湿量程范围内达到较高准确度的测湿仪器，一直作为湿度标准器。
参考答案:正确13.风杯响应风速的变化是一个一阶过程，且响应风速上升和下降的时间常数不同，因此造成“过高效应”。
参考答案:错误14.“日晕三更雨，月晕午时风”描述的下列哪类云的特征？参考答案:卷层云15.下述云中，不属于低云族的是（）参考答案:Ac tra16.激光气象雷达通常由（）等组成。
参考答案:控制与数据处理单元_供电单元_光学接收单元_数据采集单元17.激光气象雷达可以用于探测（）。
参考答案:云底高_风廓线_气溶胶种类_湿度廓线18.散射辐射=总辐射-直接辐射参考答案:正确19.层积云属于一种典型的积状云。
《大气探测学》课后答案
《大气探测学》课后答案《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。
大气辐射学wp01
定义一个尺度参数
x 2a
当x<<1时，称作瑞利（Rayleigh）散射 当x>或≈1时，称作洛仑茨-米散射（Lorenz-Mie） 图1.4
多次散射过程 图1.5 区分单次散射和多次散射 单次散射：移走了一部分入射光，削弱了原来的光强度。 多次散射：两次以上（含）的散射称作多次散射。被单次散 射移走的光有一部分再次回到原来的传输方向，增强了原 来的光。 单次散射+多次散射，综合作用一般情况下还是削弱了原来 的光强度。
思考：大气辐射过程
大气发射、吸收； 大气辐射在路径上的传输过程，遭遇大气吸收、散射、折射、反射； 大气辐射：太阳（短波）辐射，地球大气（长波）辐射；
问题：大气辐射的控制方程是什么？
力学：牛顿三定律（惯性定律、加速定律、 作用与反作用定律） 电磁学：麦克斯韦方程组 量子力学：薛定谔方程 辐射学：？？？
dE I cosddAddt
单位：
单色辐亮度（radiance）图1.3
Wm ster
2 1
1
基本辐射量
单色辐亮度（radiance）图1.3
dE I cosddAddt
Wm ster
2 1
1
单色辐亮度是单位面积、单位时间、单位波长 和单位球面度上所通过的辐射能量。辐射强度 是来自一定方向的辐射流。
F I
由公式计算得到
F I cosd
0 2 2
0
/2
0
I cos sin dd
辐亮度与辐射通量的测量
？？
辐射强度表（辐亮度），辐射通量表
散射和吸收过程
大气辐射复习题
大气辐射复习题大气辐射复习题大气辐射是指地球表面和大气层之间的能量传递过程。
它是地球能量平衡的重要组成部分，对地球的气候和环境起着至关重要的作用。
下面我们来复习一些关于大气辐射的问题。
一、选择题1. 大气辐射主要包括以下哪几种类型？A. 可见光辐射B. 紫外线辐射C. 红外线辐射D. X射线辐射答案：A、B、C2. 大气辐射的传播方式主要有以下几种？A. 平行传播B. 散射传播C. 吸收传播D. 干涉传播答案：B、C3. 下列哪个因素对大气辐射的传播具有重要影响？A. 大气成分B. 大气温度C. 大气湿度D. 大气压强答案：A、B、C4. 大气辐射的主要来源是什么？A. 太阳辐射B. 地球辐射C. 人造辐射D. 宇宙辐射答案：A、B5. 大气辐射的能量主要集中在哪个波长范围内？A. 红外线波段B. 可见光波段C. 紫外线波段D. X射线波段答案：A、B二、判断题1. 大气辐射的传播速度与波长无关。
答案：错误2. 大气辐射的传播路径主要是直线传播。
答案：错误3. 大气辐射在大气层中的传播会发生散射现象。
答案：正确4. 大气辐射的强度与大气成分无关。
答案：错误5. 大气辐射主要是由地球辐射产生的。
答案：错误三、简答题1. 什么是大气辐射？答：大气辐射是指地球表面和大气层之间的能量传递过程。
它包括太阳辐射和地球辐射两部分。
2. 大气辐射的传播方式有哪些？答：大气辐射的传播方式主要有吸收、散射和透射三种。
其中，吸收是指大气层吸收辐射能量，散射是指辐射能量被大气中的分子和粒子散射改变方向，透射是指辐射能量穿过大气层到达地面。
3. 大气辐射的主要来源是什么？答：大气辐射的主要来源是太阳辐射和地球辐射。
太阳辐射是指太阳发出的能量，地球辐射是指地球表面吸收太阳辐射后再辐射出去的能量。
4. 大气辐射的能量分布情况如何？答：大气辐射的能量主要集中在红外线和可见光波段。
其中，红外线波段的能量占大气辐射总能量的大部分，可见光波段的能量占辐射总能量的一小部分。
T0301-大气辐射学
d sin dd
思考题
地平面以上的半球立体角是多少？ 中华人民共和国的地心立体角有多大？
思考题答案
半球立体角= 2 960 10000 中国立体角：= 4（6370) 4 =0.018825* 4
2
基本辐射量
基本辐射量
dE I cosdAdddt
UV-VIS-IR-MW
电离-电子跃迁-分子振转-分子转动
19世纪，麦克斯韦尔（Maxwell）建立了电磁场 统一理论，阐述了光也是电磁波的本质。 不同波长的电磁波在真空中传播速度是恒定的， 为2.99793*108 m/s。 大气中的光速也非常接近真空光速。 超光速是否存在？如果存在，现有物理学体系就 被打乱了。
得到
mT 0.2897
律。
cm K
最大强度对应的波长与温度的关系称为 Wien 位移定
Rayleigh-Jeans 公式
对于波长较长的微波， 1 mm, h kT , h hc h kT e 1 e h kT 1 kT kT 代入 Planck 公式,
k 是 Boltzmann 常数,
c—
光速 ， T —绝对温度。
几个物理常数
k 是Boltzmann（玻尔兹曼）常数，h是 Planck常数。 k= 1.3806x10-23 J•K-1 h= 6.626x10-34 J•s 关于Planck函数的推导可以参考廖国男 （2004）535页。
子（气溶胶）、云、雨、雾、雪也有一定的 吸收作用。
气体吸收具有强烈的选择性（臭氧的紫外吸
收，水汽、CO2的红外吸收，水汽、氧气的 微波吸收）
散射和吸收对辐射传输的衰减如何 度量？
大气物理辐射课后习题
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：()()2200200221122872441.4961013676.96106.31610s s s s sr F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===⨯⨯=⨯≈⨯②()228722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s sr F m Wm Wπ-Φ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯③()262226103.1415926 6.371013673.8445104.5310e sm Wm r S Wπ--⨯⨯⨯=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121S S S -是多大。
答案：6.5%同1（1）：221122122112122224414141.471 1.5210.93530.0647d S d S S S SS 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：余弦弦辐射体+立体角 根据：202/4cos cos sin 2T F L d L d d Lπππθθθθϕπ=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()448221 5.66961072732174T 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。
大气辐射学课后习题解答
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：()()2200200221122872441.4961013676.96106.31610s s s s sr F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===⨯⨯=⨯≈⨯②()228722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s sr F m Wm Wπ-Φ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯③()262226103.1415926 6.371013673.8445104.5310e sm Wm r S Wπ--⨯⨯⨯=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121S S S -是多大。
答案：6.5%同1（1）：221122122112122224414141.471 1.5210.93530.0647d S d S S S SS 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：202/4cos cos sin 2T F L d L d d Lπππθθθθϕπ=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()448221 5.66961072732174T 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。
北航大气辐射导论温习题库参考答案
1、 写出电磁波波长、波数和频率之间的关系。
1v v c λ==（λ是波长，v 是波数，v 是频率） 2、写出立体角的概念。
立体角概念为锥体所拦截的球面积σ与半径r 的平方之比，表示为2sin d d rσθθφΩ==（极坐标中θ为天顶角，φ为方位角），单位为球面度（sr ）。
3、关于各向同性辐射，已知辐射强度为I ，写出其通量密度。
F I λλπ=4、大气的消光作用要紧包括哪些散射和吸收两种作用从介质中传播的光束内移除能量，光束被衰减，咱们称这种衰减为消光。
5、什么是消光截面与粒子的几何面积类似，用来表示粒子从初始光束中所移除的能量大小。
6、简述消光截面、质量消光截面、消光系数之间的关系。
消光系数=消光截面⨯粒子数密度 消光系数=质量消光截面⨯密度7、简述消光截面、吸收截面和散射截面之间的关系。
散射截面是描述微观粒子散射概率的一种物理量，表示单位时刻内粒子被散射到单位立体角内的概率。
消光截面=吸收截面+散射截面（2cm ）。
8、什么是散射尺度参数散射的分类粒子大小对散射的作用能够用一个称为尺度参数的物理项来推求。
关于球形粒子我而言，它的尺度参数概念为粒子周长与入射波长λ之比，即2ax πλ=。
散射的分类：假设1x <<，那么散射称为瑞利散射，当1x ≥，那么散射称为洛伦茨—米散射。
9、 什么是独立散射当大气分子和微粒的间距分开得足够宽，以致每一个粒子散射光的情形严格等同于其他粒子不存在时的情形时的散射，称为独立散射。
10、 什么是单散射和多次散射只发生一次的散射叫做单散射。
多于一次的散射称为多次散射。
11、 简述黑体的物理意义黑体是指能够完全吸收的物质结构。
12、 写出普朗克公式的三种形式。
频率域：322()(1)v hv KThv B T c e=-波长域：22()(1)hc KT hc B T eλλλ=-波数域：232()1v hcv KThc v B T e=-13、 写出斯蒂芬-玻尔兹曼定律。
大气辐射学课后答案
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：()()2200200221122872441.4961013676.96106.31610s s s s sr F d S d S F r m Wmm Wm ππ--Φ===⨯⨯=⨯≈⨯②()228722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s sr F m Wm Wπ-Φ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ ③()262226103.1415926 6.371013673.8445104.5310e sm Wm r S Wπ--⨯⨯⨯=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121S S S -是多大。
答案：6.5%同1（1）：221122122112122224414141.471 1.5210.93530.0647d S d S S S SS 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：202/4cos cos sin 2T F L d L d d Lπππθθθθϕπ=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()448221 5.66961072732174T 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。
辐射剂量学作业课后习题参考答案
第一章1.给出N 、R 、φ、ψ和r 的微分谱分布和积分普分布的定义，并写出用βE 表示这些辐射量的表达式。
解：N 、R 、φ、ψ和r 均存在着按粒子能量分布，如果用Q 代表这些辐射量，用 E 代表粒子能量(不包括静止能)，则Q(E)是Q 的积分分布，它是能量为0—E 的粒子对Q 的贡献，QE 是Q 的微分分布，它是能量在E 附近单位能量间隔内粒子对Q 的贡献，用P E 表示以上辐射量。
dE d P EEΩ=⎰⎰Ωϕ ψ=dE d EP EEΩ⎰⎰ΩR=ααdEd dtd EP EtEΩ⎰⎰⎰⎰Ωr=dE EP EE⎰N=ααdEd dtd p EtEΩ⎰⎰⎰⎰Ω2.判断下表所列各辐射量与时间t 、空间位置γ、辐射粒子能量E 和粒子运动方向Ω之间是否存在着函数关系，存在函数关系者在表中相应位置处划“”，不存在则划“”号。
解：如下表所示3.一个60C 0点源的活度为3.7×107Bq ，能量为1.17Mev 和1.13Mev 的γ射线产额均为100%。
求在离点源1m 和10m 处γ光子的注量率和能量注量率，以及在这些位置持续10min 照射的γ光子注量和能量注量。
解：先求在离点源1m 处γ光子注量和能量注量率1262721.10892.5114.34%100107.34%100--⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=s m r A πϕ 2131372211114.34%)10010602.133.1%10010602.117.1(107.34%100)(⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⨯+=r E E A πψ 220.10108.1m w ⨯=在离点源10m 处γ光子注量和能量注量率1242722.10892.5104%100103074%100--⨯=⨯⨯⨯=⨯=s m r A ππϕ21821372212.10108.1104%)10010602.133.117.1(107.34%100)(--⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯+=m w r E E A ππψ由于o c 60半衰期比较长，可以忽视为10min 内无衰减则：在离点源1m 处持续10min 照射的γ光子注量和能量注量286210532.560010892.5-⨯=⨯⨯==Φm t ϕ 222182.1000.760010108.1-⨯=⨯⨯==ψm J t ψ4.平行宽电子束垂直入射到散射箔上，其注量为Φ0，设电子束无衰减的穿过散射箔后沿与入射成600角的方向射出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：-rs Fs = 4- d 0 SdpS g_ 2-21.496 1011m1367Wm8 26.96 10 m：6.316 107Wm ，2-4：r s F s=4 3.1415926 6.96 108m 2 6.316 107Wm ， = 3.84 1026W6 2_2二 r e 2S 0 3.1415926 6.37 10 m 1367Wm26：」s3.8445 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 1040=1—邑SS1‘一4二d； 4nd；彳1.472=1 _ 21.5221 —0.9353706473、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」12。
. 0./4Lcos)sin0 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^Pla nek law(5.2.6)+习题 1 1)2F 0 10」m,5800K~^F s 10」m,5800K d o r s 2C i _do '5(e C 2/'T -1)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 d 。
为半径的两个球面上通过的太 阳辐射通量应该相等，即4 2 — 2；「T 日e 4R- = S° 4二d ° .... ⑴对（1）式两边取对数求微分，整理得2) 8423.7427 10 W lm m 1.496 1011m 2105 5 exp8 26.96 108m上 1213293.2786Wm J m _11 厶1.496 1011m 2 1=0.2877Wm J m3.7427 108^ J m 4m^『14388 PmK , --- ------------- -15.____(10 P m ) lexp I ' ..... [l10Pm><300K 丿^31.18Wm <l m J5、如果太阳常数增加地球表面有效温度升高多少度（行星反射率为 0.3 ）。
答案：58K ，2.6K11 2(1.496 10 ) 1367〔 5.6696 10-8 (6.96 108)2= 5777(K)86.96 10 m 14388#mK J0»m 汉 5800K太阳表面有效温度升高多少度,dT日 e dS 0T日 e4S 0当垒、曇比较小时，可以用差分（增量）去近似微分，于是上式可近似为T 日 e S o壬 5=1% T 日 e 4 S o所以：T 日e =1% T 日e =1% 5777 =57.77（K ）（2）当地气系统达到辐射平衡时，有22 4S o 二r 2（1-R ）=4「：rf e - - - （2）与前面类似，对（2）两边取对数微分，再用差分近似微分，则有•汀地e =1% T 地e -1% 255 =2.55(K)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 如第7题，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分别为 3.45 107 J m'd'、4.71 107 J m 廿，二者比值为（3.45 107）/（4.71 107）=0.737、 若不考虑日地距离变化，假定 d = d 0,求出纬度甲=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（ Q d ）。
说明这三个纬度上 Q d 年变化的不同特点。
答案：Q d （ J m^d 4）的数值如下:得到丁地⑴叮隈Z= 255(K)T 2 -Qd m S 0 /0sin :sin 、 cos :cos 、cos 0n864001367 iv 0sin :sin 、. cos 「cos 、, cos 0 ncos ・o = -tan 、tan ； 0 in rad 春分8=0;夏至8=23027 ‘；秋分3=0;冬至 A23O278、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/cm 2的吸收后，辐射通量密度为 5W Mm "1。
求该气层的吸收率及质量吸收系数（k 朮。
答案：0.7 cm 2/gE,0k'。
,.」ln FuI E “2 In 0.51gcm1=0.693cm gkj 」ln0.5uIn 0.5 1gcm1二 0.693cm g5W / m 22=50%E °10W / m -me^o, •u1d'0，'u0.5E,lE,l9、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：F °=ioo (mW cm -2)及F=28.642(mW cm -2)。
设云中水滴数密度 N (个/cm 3)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 旳•.=?；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：① 1.25 10-3 cm -1 :② 200 个/ cm 3;③8.2(mW cm -2) 1)E,llrR i 、e dl = -ln/u 1 i E^o }二 0.125m2)k sc = N；- sc3)= 8.21 mWcm'10mlnE,I10m ln f28.642 ) 100二三卫—04.720.6 50.12522"198.9cm "2- 10 10^m= 100eq 125》10 2P(hPa) 1010 786 70110、对于入=0.32 Mm 的太阳辐射，若只考虑大气的气体分子散射与 03的吸收，当地面气压为1个大气压，03总含量uO = 2mm ,,太阳天顶角二=40时，求整层大气对此波长的透射二exp ［「［80m ‘ 2 10^m 0.0088 0.32°051.3037= exp ［「［0.16 0.8884 1.3037 725411:天顶角e 40° 50 ° 60° 70° -2s 饭(Wm ) 13.95 12.55 10.46 7.67,0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。
In S 』“nS,,。
-叶，0(5439)y = A Bx (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:0: 40 50 60 70 m=sec 01.3037 1.5525 1.99272.8999 S x ： 13.9512.5510.46 7.67 InS x ： -3.91202 -4.01738-4.19971-4.50986A=3.10932S xo 22.4058 (Wm -2)B=-0.3726 (光学厚度,.) 透明系数：透过率：exp(B)=0.6889412、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）:率。
答案：0.254 .,O••虽也吓心二Uom O :：；0.0088 .-'05m②由透射率公式■二 exp （-k a ，U ），求得 k a ，=ln ■ In 0.6587 0.4175=1cm 2 / g求各高度间气层的辐射变温率（C/24h ）。
各高度E*为：P(hPa)1010 786 701 2E*( Wm )616 642.9 657.6 F (W m ')56.982.394.11010-786hPa:竺 642・9 -61624 3600 1004 786-1010 100= 1.013C/24h786-701hPaT24 3600t 24h C p p9.8 657.6-642.91004 701-786 100 =1.458 C / 24h13、设有一温度T=300K 的等温气层，对于波长 =1^l 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/cm 2）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。
答案：① 0.3413，② 1cm 2/g ，③ 0.5,④ 229.6 Wcm -2 ①因为只有吸收削弱，所以吸收率为, -1 - 0.6587 =0.3413F"Wm=) 672.9 725.2 751.7 F (W m 356.982.394.1答案：1.46 C /24hT-t 24hg E C p p24 360024 3600③气层的漫射辐射透射率一f = ( . )1.66=0.65871.66=0.5④气层本身的辐射出射度F (1- .仁)汀4=0.5 5.6696 10” 3004=229.6(W/m2)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及几，大气上界与太阳光垂直的水平面上太阳辐射的辐照度为F。