大气物理辐射课后习题
第五章地面和大气中的辐射过程2
地球–大气系统的反照率称为行星反照率，它表示射入地 球的太阳辐射被大气、云及地面反射回宇宙空间的总百 分数。
行星反照率分为各地区行星反照率和全球行星反照率。 因为各地云量和冰雪分布情况不同，
各地区行星反照率的差别较大，赤道地区的行星反照率 约为0.2甚至更小，而极地为0.6甚至达到0.95。 至于全年平均的全球行星反照率，数值可取0.30。这是 由地球表面的平均反照率（约为0.15）、云的高反照率 和大气的后向散射作用的综合结果。
各种温度下地面放射的能量 (eg = 0.95 )
（1）地球与大气都是放射红外辐射的辐射源，通过大 气中的任一平面射出的是具有各个方向的漫射辐射。太 阳直接辐射是主要集中在某一个方向的平行辐射。在红 外波段，到达地面的太阳直接辐射能量远小于地球与大 气发射的红外辐射，常常可不予考虑。 （2）大气对长波辐射的散射削弱极小，可以忽略不计。 有云时，云对长波的吸收作用很大，较薄的云层已可视 为黑体。因而研究长波辐射时，往往只考虑其吸收作用， 忽略散射。 （3）大气不仅是削弱辐射的介质，而且它本身也放射 辐射，有时甚至其放射的辐射会超出吸收部分，因此必 须将大气的放射与吸收同时考虑。
所谓吸收，就是指投射到介质上面的辐射能中的一 部分被转变为物质本身的内能或其它形式的能量。 辐射在通过吸收介质向前传输时，能量就会不断被 削弱，介质则由于吸收了辐射能而加热，温度升高。 大气中各种气体成分具有选择吸收的特性，这是由 组成大气的分子和原子结构及其所处运动状态决定 的。
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：
()
()
22
00
2
0022
11
2
2
8
7
2
441.49610
13676.96106.31610s
s s s s
r F d S d S F r m
W m
m
W m
ππ--Φ
===
⨯⨯=
⨯≈⨯
②
()
2
2
8
72
26
44 3.1415926 6.9610 6.316103.8410
s
s s
r F m
W m
W
π-Φ
==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯
③
()
2
62
2
26
10
3.1415926 6.371013673.844510
4.5310
e s
m
W m
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）：
22
112212
21
121
2
222
4414141.471 1.52
10.93530.0647
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
大气科学练习题及答案..
一、地球大气的成分及分布
1、现代地球大气的主要成分是（C）
A、H2、He和CO
B、CO2、CH4、NH3和H2O
C、N2和O2
3、两块气团的相对湿度分别为36%和78%，其中含有较多水汽的是（C）
A、相对湿度为36%的气团
B、相对湿度为78%的气团
C、条件不足，无法确定
4、未饱和湿空气块绝热抬升，下列湿度参量中随之增大的是（B）
A、露点温度
B、相对湿度
C、比湿
D、水汽压
5、地球大气的演化大体上可分为原始大气、次生大气和现代大气三个阶段，次生大气主要成分是CO2、CH4、(H20)和(NH3)等
7、对于地球大气中对流层臭氧的来源，以下说法错误的是（D）P20
A、平流层臭氧是以扩散和湍流方式输送来的
B、对流层大气中发生的光化学反应
C、雷暴闪电、有机物氧化生成
D、分子氧吸收波长小于0.24微米紫外辐射离解为原子氧，此后原子氧在第三种中性粒子的参与下与分子氧结合形成臭氧。
8、何为干洁大气？若按浓度分类，干洁大气可分为几部分，主要成分分别是？答：除水汽以外的纯净大气即是干结大气。
主要成分、微量成分、痕量成分
9、已知某气块的温度为15℃，气压为1015hPa，混合比为0.01g/g，求该气块的饱和水汽压、水汽压、相对湿度、绝对湿度和比湿的大小。
10、（B）在大气中所占比例很小，却是大气中很活跃的成分
A、惰性气体
B、水汽
C、臭氧
D、气溶胶
11、气溶胶粒子也称为大气粒子。按尺度大小分为三类，不包括以下哪类（A）
A、小核（r<0.1）
B、大核（0.1<r<1）
C、巨核（r>1）
第一章 太阳、地面和大气辐射习题
第一章太阳、地面和大气辐射
一、名词解释题：
1. 辐射：物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。
2. 太阳高度角：太阳光线与地平面的交角。是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。
3. 太阳方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的交角。以正南为0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为－90°，正西方为90°。
4. 可照时间：从日出到日落之间的时间。
5. 光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。
6. 太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐射能通量密度。其值为1367瓦•米-2。
7. 大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。
8. 直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。
9. 总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。
10. 光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应（用于光合作用、色素合成、光周期现象和其他生理现象）的太阳辐射光谱成分，称光合有效辐射（380～710nm）。
11. 大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。
12 . 地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。
13.地面辐射差额：在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，称为地面辐射差额。
大气物理课题目
第一单元(1-4章) 课堂练习1(大气学)
1、已知空气温度为26.4℃，露点为9.3℃，求实际水汽压（e ），饱和水汽压（E ），相对湿度（f ）。如果露点不变，空气温度变高了，则答案将怎样变化？如果气温不变，露点变高了，则答案又将怎样变化？
解：将露点温度τ=9.3℃代入马格努斯公式，即求得水汽压e 7.459.3
2359.36.111011.7()e ⨯+=⨯=百帕
将空气温度代入马格努斯公式，即得饱和水汽压E
7.4526.4
23526.46.111034.4E ⨯+=⨯=（百帕）
相对湿度 100%34%e f E =⨯=
如果τ不变，空气温度变高了，则饱和水汽压E 要变大，相对湿度f 要变小。反之，如果气温不变，露点τ变高了，则与露点相对应的水汽压就要增高，所以相对湿度f 要变大。
2、在热带沙漠常常温度高达45℃或更高，而相对湿度却低达2%，而在极地，温度降低到零下40℃或更低，相对湿度近100%，试问哪个地区绝对湿度大，大多少倍？
解：分别求出温度45℃与-40℃时的饱和水汽压E 与她们的实际水汽压e
7.4545
235457.45235406.111096.246.11100.1896.240.02 1.925()0.1810.18()
E E ⨯+⨯-=⨯==⨯==⨯==⨯=热（-40）
极热极（百帕）
（百帕）
e 百帕e 百帕
则
33 1.93217217 1.31(/)
273450.18
2172170.17(/)
27340e a T e a T ===+===-热极克米克米
热带沙漠地区约大7.7倍。
大气物理学题库
大气物理学题库
一、 选择题
1. 下列各项中属于大气常定成分的是（ ）。
A 、水汽（H2O ）
B 、氧气（O2）
C 、氯氟烃(CFCs)
D 、臭氧（O3）
2. 用绝对温标表示的人体平均温度大约为（ ）。
A 、-236 K
B 、0 K
C 、100 K
D 、310 K
#由右图回答3-6题
3.
图上字母标在对流层的是（ ）； 4.
图上字母标在平流层顶的是（ ）； 5.
图上字母标在平流层的是（ ）； 6.
图上字母标在热层的是（ ）。 7. 有A 、B 两气柱，A 气柱的平均温度比B 气柱的高，假设地面气压都一样，则在同一高度z 处，必有（ ）。
A 、
B A p p > B 、B A p p =
C 、B A p p <
8. 通常长波辐射与短波辐射的分界线为（ ）。
A 、0.1μm
B 、1μm
C 、4μm
D 、10μm
9. 如果地球表面没有大气层，则地面温度会比现在（ ）。
A 、暖一些
B 、冷一些
C 、一样
10. 一日的最低温度通常出现在（ ）。
A 、日出前后
B 、子夜
C 、下午
D 、傍晚
11. 晴朗的天空为蓝色的原因是（ ）。
A 、波长较短的辐射能比波长较长的更容易被散射
B 、波长较长的辐射能比波长较短的更容易被散射
C 、不同波长的辐射能散射是一样的
D 、除了蓝色以外，其它颜色的光被大气吸收了
12. 起始温度相同的一饱和气块和一干气块，均被抬升1公里后温度较高的是（ ）。
A 、饱和气块
B 、干气块
C 、温度仍相同
13.地球大气平流层(Stratosphere)里，含量最大的气体成分是（）。
A、臭氧(O3)
第8章大气辐射学
dt
（2） 描述辐射场的物理量
辐亮度（radiance）： 当我们白昼站在户外，抬头远望天空各个方向时，都可以看到有光 亮，而且也可感觉到不同方向的光亮程度是不相同的。在靠近太阳的 地方，天空要亮一些，而在其反面，天空要暗些。 在大气辐射中把这一亮度称为辐亮度，是反映辐射场特性最重要的 物理量。
26
基尔霍夫（Kirchhoff）定律 当某一物体对该波长为黑体(Al,T = 1)时，其辐出度就等于f (l ,T ) 。现以FB (l ,T )表示黑体的辐出度，则有FB (l ,T )= f (l ,T )。因此，基尔霍夫定律表明： 任何物体的辐出度和它的吸收率之比都等于同一温度下黑体的辐出度FB (l ,T ) 。 而且还可以看出，在相同温度时，黑体的辐出度是最大的，其它物体都 无法超过它。
33
（2）平衡辐射基本规律
维恩（位移）定律
1893年维恩从热力学理论推导出黑体辐射光谱极大值对应的波长max和温度
的乘积为一常数
m
ax
2897.8 T
由此可知，若黑体温度越高，则max 愈小，故称维恩位移定律。若我们知
道一绝对黑体的温度，就可由此求出它辐射最强的波长。反之，由辐射最强的
波长也可以确定绝对黑体的温度，这是用光谱方法测定物体温度的基础。由维
太阳、地球和大气辐射的波长范围基本上在0.1~120μm，即紫外波段、可见光和红
大气物理辐射作业
θ d =0（J·m-2·d-1） θ d =0（J·m-2·d-1） θ d =4.71× 107（J· m-2· d-1） θ d =0（J·m-2·d-1）
综上可列表如下： 单位：J·m-2·d-1
时间
春分
纬度
Fra Baidu bibliotek
夏至
秋分
冬至
0°N 40°N 90°N
3.76× 10 2.88× 10 0
7
3.45× 10 4.33× 10 4.71× 10
δ sc =2 π r2=2×3.14×（1×10-5）≈6.28×10-10（m2）
即在夏至日在赤道与极点大气上界水平面上太阳辐射日总量之比为 0.73 7、若不考虑日地距离变化，假定 d=d0，求北半球纬度 ϕ =0°，40°，90°处，在春分、夏 至、秋分、冬至时大气上界水平上太阳辐射日总量的值（ θ d ） ，并说明这三个纬度上 θ d 年变 化的不同特点。 解:大气上界单位面积上接受到的太阳辐射能日总量
C1
λ5
·( e
C 2 /λ T
-1)
-1
其中
C1=2 π c2h=3.7427×108(W· μ m4·M-2) C2=ch/k=14.388( μ m·k) ∴ 太阳单色辐射出度 FB＇(10，5800)=1.33×104(W·M-2) ∵ 在 10 μ m 波段太阳表面发出的相应辐射能与半径为 d0 处的球面上通过的太阳辐
大气物理学：第四章 地面和大气中的辐射过程 (2)
1辐射场物理量
•辐射通量密度E(radiant flux density)
单位时间通过单位面积的辐射能量，单位为W/m2
。设面元为dA：
d d2Q E
dA dtdA
表示面元接受的辐射时，又称辐照度（ irradiance）
表示从物体表面发射出的辐射，又称辐出度、 辐射度、辐射能力（emittance）,用F表示。
这种情况下，只需要知道平行辐射的方向和辐 射通量密度即可。
地面接收的太阳辐射通量密度
S ' S cos
29
1辐射场物理量
•朗伯体（Lambert）光源
辐射强度不随方向变化的面辐射源---朗伯体 如太阳、陆地表面。
例5.1(朗伯定律)P66
F L
30
§2 辐射的物理规律
2.1 吸收率、反射率和透射率 2.2 平衡辐射的基本规律 2.3 太阳辐射和地球辐射的区别
分米波
波长范围 100埃～0.4微米 0.4微米～0.76微米 0.76微米～3.0微米 3.0微米～6.0微米 6.0微米～15微米 15微米～1000微米 1～10毫米 1～10厘米 10厘米～1米
可见光波长范围
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
关于大气物理学题库_答案
大气物理学题库答案
1.氮气、氧气、氩气（或N2、O2、Ar）
2.原始大气、次生大气、现代大气
3.基尔霍夫定律、普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律。
4.核化（或填异质核化）、凝结、碰并、连锁；
5.水云、冰云、混合云；
6.色；
7.爱根核，大核，巨核；
8.增加空气中的水汽、降温。
9.CO2、O3；
10.瑞利散射，米散射，几何光学散射；
11.宇宙射线地壳αβγ射线作用大气中放射性元素
12.低气压、高气压、低压槽、高压脊、鞍型气压场
13.Kirchhoff （或基尔霍夫）
14.紫外光、红外光
15.辐射平衡、热量平衡，潜热、感热，太阳辐射，大气。
16.高压、低压
17.冷却、增湿、冷却、增湿
18.日地平均距离大气上界
19.比湿、混合比、水汽密度、露点、相对湿度。
20.状态（变化）、层结。
21.对流层、平流层、中层、热层、外层。
22.绝热上升膨胀冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却。（降温过程很多，
写出其中四种即可）
23. 0>∂∂z θ、
0<∂∂z
se
θ 。 24. 大气温度直减率 ，干绝热递减率，湿绝热递减率。
25. TSP 、 降尘 、PM10 。（任意写出其中的三种）（可在TSP 、降尘、PM10、
PM2.5、尘粒、粉尘、灰、飞灰、总灰等中任选三个） 26. 虚温 。 27. 8 ， 等温 。 28.
29. 、分子散射（或瑞利散射）。 30. 波长、红外光、紫外光。 31. 太阳散射辐射，瓦/米2 。 32. 行星反照率 。 33. 热流量。
34.
1000
35. 大气压力是指 单位面积上 直至 大气上界 整个空气柱的 重量 ，是气
大气科学练习题及答案
一、地球大气的成分及分布
1、现代地球大气的主要成分是（C）
A、H2、He和CO
B、CO2、CH4、NH3和H2O
C、N2和O2
2、已知气压为p（hPa），气温为t（℃）时：试求该干空气的密度ρd（kg/m3）的表达式；试求相同温压条件下，水汽压为e（hPa）的湿空气密度ρ（kg/m3）的表达式。
3、两块气团的相对湿度分别为36%和78%，其中含有较多水汽的是（C）
A、相对湿度为36%的气团
B、相对湿度为78%的气团
C、条件不足，无法确定
4、未饱和湿空气块绝热抬升，下列湿度参量中随之增大的是（B）
A、露点温度
B、相对湿度
C、比湿
D、水汽压
5、地球大气的演化大体上可分为原始大气、次生大气和现代大气三个阶段，次生大气主要成分是CO2、CH4、(H20)和(NH3)等
6、已知湿空气气温为t(℃)，比湿为q(g/kg)，其虚温的表达式为
7、对于地球大气中对流层臭氧的来源，以下说法错误的是（D）P20
A、平流层臭氧是以扩散和湍流方式输送来的
B、对流层大气中发生的光化学反应
C、雷暴闪电、有机物氧化生成
D、分子氧吸收波长小于0.24微米紫外辐射离解为原子氧，此后原子氧在第三种中性粒子的参与下与分子氧结合形成臭氧。
8、何为干洁大气？若按浓度分类，干洁大气可分为几部分，主要成分分别是？答：除水汽以外的纯净大气即是干结大气。
主要成分、微量成分、痕量成分
9、已知某气块的温度为15℃，气压为1015hPa，混合比为0.01g/g，求该气块的饱和水汽压、水汽压、相对湿度、绝对湿度和比湿的大小。
10、（B）在大气中所占比例很小，却是大气中很活跃的成分
大气辐射(上)
辐射是以电磁波的形式向外放散的。 辐射是以电磁波的形式向外放散的。是以波动 的形式传播能量。无线电波和光波都是电磁波。 的形式传播能量。无线电波和光波都是电磁波。 它们的传播速度很快， 它们的传播速度很快，在真空中的传播速度与光 相同， 波(3×108 米/秒)相同，在空气中稍慢一些。 × 秒 相同 在空气中稍慢一些。 太阳辐射波长主要为 微米， 太阳辐射波长主要为0.15-4微米，其中最大辐 波长主要为 微米 射波长平均为0.5微米；地面和大气辐射波长主要 射波长平均为 微米；地面和大气辐射波长主要 微米 微米， 微米。 为3-120微米，其中最大辐射波长平均为 微米。 微米 其中最大辐射波长平均为10微米 习惯上称前者为短波辐射，后者为长波辐射。 习惯上称前者为短波辐射，后者为长波辐射。 短波辐射 长波辐射
3
本章首先叙述有关大气辐射的基本物理概念 基本物理概念和 基本物理概念 基本定律，然后讨论大气对辐射能传输的影响， 基本定律 包括吸收、散射等过程。 第三部分是有关太阳辐射的特性 太阳辐射的特性及其在大气中 太阳辐射的特性 传输的过程。 传输的过程 第四部分研究地球大气自身发射的辐射 地球大气自身发射的辐射及其与 地球大气自身发射的辐射 周围环境取得平衡 平衡的问题。 平衡 最后讨论地球大气系统的辐射平衡 地球大气系统 地球大气系统
21
表示天顶角， 表示方位。 现以θ 表示天顶角，ϕ 表示方位。由上面的 讨论可知，天空辐亮度至少应是观测位置（x, 讨论可知，天空辐亮度至少应是观测位置（ y, z）、观测时间 和观测方向（θ ,ϕ ）的函数。 ）、观测时间 和观测方向（ 的函数。 ）、观测时间t和观测方向 若再考虑到不同颜色的光应有不同的亮度， 若再考虑到不同颜色的光应有不同的亮度， 则应有
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1.氮⽓、氧⽓、氩⽓（或N2、O2、Ar）
2. 原始⼤⽓、次⽣⼤⽓、现代⼤⽓
3. 基尔霍夫定律、普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律。
4. 核化（或填异质核化）、凝结、碰并、连锁；
5. ⽔云、冰云、混合云；
6. ⾊；
7. 爱根核，⼤核，巨核；
8. 增加空⽓中的⽔汽、降温。 9. CO2、O3；
10. 瑞利散射，⽶散射，⼏何光学散射；
11. 宇宙射线地壳αβγ射线作⽤⼤⽓中放射性元素 12. 低⽓压、⾼⽓压、低压槽、⾼压脊、鞍型⽓压场 13. Kirchhoff （或基尔霍夫） 14. 紫外光、红外光
15. 辐射平衡、热量平衡，潜热、感热，太阳辐射，⼤⽓。 16. ⾼压、低压
17. 冷却、增湿、冷却、增湿 18. ⽇地平均距离⼤⽓上界
19. ⽐湿、混合⽐、⽔汽密度、露点、相对湿度。 20. 状态（变化）、层结。
21. 对流层、平流层、中层、热层、外层。
22.
绝热上升膨胀冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却。（降温过程很多，写出其中四种即可）
23.
0>??z
θ
、
25. TSP 、降尘、PM10 。（任意写出其中的三种）（可在TSP 、降尘、PM10、、尘粒、粉尘、
灰、飞灰、总灰等中任选三个） 26. 虚温。
27. 8 ，等温。 28.
29. 。
30. 31. 太阳散射辐射，⽡/⽶2 。 32. ⾏星反照率。 33. 热流量。 34. 1000
35. ⼤⽓压⼒是指单位⾯积上直⾄⼤⽓上界整个空⽓柱的重量，是⽓象学中极其重要
的⼀个物理量。常⽤的单位有： Pa 、 hPa 、毫巴（标准⼤⽓压）等。标准⼤⽓状态下，我们假设海平⾯⽓压为 1000hPa ，1.5km ⾼度⽓压为 850 hPa ，5.5km ⾼度⽓压为 500hPa 。
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一、 选择题
1. 下列各项中属于大气常定成分的是（ ）。
A 、水汽（H2O ）
B 、氧气（O2）
C 、氯氟烃(CFCs)
D 、臭氧（O3）
2. 用绝对温标表示的人体平均温度大约为（ ）。
A 、-236 K
B 、0 K
C 、100 K
D 、310 K
#由右图回答3-6题
3.
图上字母标在对流层的是（ ）； 4.
图上字母标在平流层顶的是（ ）； 5.
图上字母标在平流层的是（ ）； 6.
图上字母标在热层的是（ ）。 7. 有A 、B 两气柱，A 气柱的平均温度比B 气柱的高，假设地面气压都一样，则在同一高
度z 处，必有（ ）。
A 、
B A p p > B 、B A p p =
C 、B A p p <
8. 通常长波辐射与短波辐射的分界线为（ ）。
A 、0.1μm
B 、1μm
C 、4μm
D 、10μm
9. 如果地球表面没有大气层，则地面温度会比现在（ ）。
A 、暖一些
B 、冷一些
C 、一样
10. 一日的最低温度通常出现在（ ）。
A 、日出前后
B 、子夜
C 、下午
D 、傍晚
11. 晴朗的天空为蓝色的原因是（ ）。
A 、波长较短的辐射能比波长较长的更容易被散射
B 、波长较长的辐射能比波长较短的更容易被散射
C 、不同波长的辐射能散射是一样的
D 、除了蓝色以外，其它颜色的光被大气吸收了
12. 起始温度相同的一饱和气块和一干气块，均被抬升1公里后温度较高的是（ ）。
A 、饱和气块
B 、干气块
C 、温度仍相同
13.地球大气平流层(Stratosphere)里，含量最大的气体成分是（）。
A、臭氧(O3)
《大气物理学》题库
大气物理学题库
一、 选择题
1. 下列各项中属于大气常定成分的是（ ）。
A 、水汽（H2O ）
B 、氧气（O2）
C 、氯氟烃(CFCs)
D 、臭氧（O3）
2. 用绝对温标表示的人体平均温度大约为（ ）。
A 、-236 K
B 、0 K
C 、100 K
D 、310 K
#由右图回答3-6题
3.
图上字母标在对流层的是（ ）； 4.
图上字母标在平流层顶的是（ ）； 5.
图上字母标在平流层的是（ ）； 6.
图上字母标在热层的是（ ）。 7. 有A 、B 两气柱，A 气柱的平均温度比B 气柱的高，假设地面气压都一样，则在同一高
度z 处，必有（ ）。
A 、
B A p p > B 、B A p p =
C 、B A p p <
8. 通常长波辐射与短波辐射的分界线为（ ）。
A 、0.1μm
B 、1μm
C 、4μm
D 、10μm
9. 如果地球表面没有大气层，则地面温度会比现在（ ）。
A 、暖一些
B 、冷一些
C 、一样
10. 一日的最低温度通常出现在（ ）。
A 、日出前后
B 、子夜
C 、下午
D 、傍晚
11. 晴朗的天空为蓝色的原因是（ ）。
A 、波长较短的辐射能比波长较长的更容易被散射
B 、波长较长的辐射能比波长较短的更容易被散射
C 、不同波长的辐射能散射是一样的
D 、除了蓝色以外，其它颜色的光被大气吸收了
12. 起始温度相同的一饱和气块和一干气块，均被抬升1公里后温度较高的是（ ）。
A 、饱和气块
B 、干气块
C 、温度仍相同
13.地球大气平流层(Stratosphere)里，含量最大的气体成分是（）。
A、臭氧(O3)
大气物理课题目
第一单元(1-4章) 课堂练习1(大气学)
1、已知空气温度为26.4℃，露点为9.3℃，求实际水汽压（e ），饱和水汽压（E ），相对湿度（f ）。如果露点不变，空气温度变高了，则答案将怎样变化？如果气温不变，露点变高了，则答案又将怎样变化？
解：将露点温度τ=9.3℃代入马格努斯公式，即求得水汽压e 7.459.3
2359.36.111011.7()e ⨯+=⨯=百帕
将空气温度代入马格努斯公式，即得饱和水汽压E
7.4526.4
23526.46.111034.4E ⨯+=⨯=（百帕）
相对湿度 100%34%e f E
=⨯= 如果τ不变，空气温度变高了，则饱和水汽压E 要变大，相对湿度f 要变小。反之，如果气温不变，露点τ变高了，则与露点相对应的水汽压就要增高，所以相对湿度f 要变大。
2、在热带沙漠常常温度高达45℃或更高，而相对湿度却低达2%，而在极地，温度降低到零下40℃或更低，相对湿度近100%，试问哪个地区绝对湿度大，大多少倍？
解：分别求出温度45℃与-40℃时的饱和水汽压E 与她们的实际水汽压e
7.4545
235457.45235406.111096.246.11100.1896.240.02 1.925()0.1810.18()
E E ⨯+⨯-=⨯==⨯==⨯==⨯=热（-40）
极热极（百帕）
（百帕）
e 百帕e 百帕
则
33 1.93217217 1.31(/)
273450.18
2172170.17(/)27340e a T e
a T ===+===-热极
克米克米
热带沙漠地区约大7.7倍。
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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
44 1.4961013676.96106.31610s 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
6
2
2
2610
3.1415926 6.371013673.844510
4.5310e s
m Wm r S W
π--⨯⨯⨯=
Φ⨯=⨯
答案：①107
W/m 2
；②1026
W ；③
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=108km ）为S 1，在远日点时
（d 2=108
km ）为S2，求其相对变化值
1
2
1S S S -是多大。
答案：%
同1（1）：
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
πθθθθϕπ=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=×108
km 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。
答案： Wm
2
m 1， Wm
2
m 1
Planck law 习题1 1）
()()
()
()()()
()
22
020
21/25028842
2
11
52
8212
11
21
10,580010,5800(e 1)
6.9610 3.742710143881.4961010exp 11058006.961013293.27861.496100.2877s s s C T r F m K F m K d r C d m W m m mK m m m K m Wm m m Wm m λμμλμμμμμμ-----==-⨯⨯=
⎡
⎤⎛⎫⨯-⎢⎥ ⎪⨯⎝⎭⎣
⎦⨯=
⨯⨯=
2)
()()2
1
0/5842
521
10,300(e 1)
3.7427101438810exp 11030031.18C
T
C F m K W m m mK m m K Wm m λμλμμμμμ---=
-⨯=⎡
⎤⎛⎫-⎢⎥ ⎪⨯⎝⎭⎣⎦=
5、如果太阳常数增加4%⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛∆00S S ，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）。
答案：58K ，
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：
7、若不考虑日地距离变化，假定d = d 0，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（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 2d 1
）的数值如下：
纬度
春分
夏至
秋分
冬至
φ = 0° 107
107
107
107
φ =40° 107 107 107 107 φ =90° 0
107
()()2
d m 0000000sin sin cos cos cos π864001367sin sin cos cos cos π
cos tan tan ,T Q d S in rad ωϕδϕδωωϕδϕδωωδϕω=
+=⨯⨯+=-
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/cm 2
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： cm 2/g
()()
2
205/50%10/a W m m E A E W m m μμ⋅===⋅ 0,0,',,0',,0
,0,,02
21
e e
1'ln 1
ln 0.510.693k u
l k u
l l E E E E E k u E gcm
cm g λλλλλλλλ
λ-⋅-⋅--==
⎛⎫=-
⎪ ⎪⎝⎭
=-
= 或