Question

太陽與地球的距離為1.5×10¹¹ m，太陽光以平行光束入射到地面，地球表面的面積被水面所覆蓋，太陽在一年中輻射到地球表面水面部分的總能量W約為1.87×10²⁴ J，設(shè)水面對(duì)太陽輻射的平均反射率為7%，而且將吸收到35%的能量重新輻射出去，太陽輻射可將水面的水蒸發(fā)（設(shè)在常溫、常壓下蒸發(fā)1 kg水需要2.2×10⁶ J的能量），而后凝結(jié)成雨滴降落到地面.

（1）估算整個(gè)地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面積為4πR²）

（2）太陽輻射到地球的能量中只有約50%到達(dá)地面，W只是其中的一部分，太陽輻射到地球的能量沒能全部到達(dá)地面，這是為什么？請(qǐng)說明兩個(gè)理由.

Answer 1

解析：關(guān)于降雨量的問題，關(guān)鍵是看水共吸收多少能量變成水蒸氣，這些水蒸氣在空中凝結(jié)成雨滴.

（1）設(shè)太陽一年中輻射到地球水面部分的總能量為W，則W=1.87×10²⁴ J，設(shè)凝結(jié)成雨滴一年降落到地面上水的總質(zhì)量為m，則由題意得

m= kg=5.14×10¹⁷ kg

設(shè)地球表面覆蓋一層水的厚度為h，水的密度為ρ，則有m=ρ·4πR²h，則

h== m=1.01 m=1.01×10³ mm.

（2）太陽輻射到地球的能量沒有全部到達(dá)地面的原因是大氣層的吸收、大氣層的散射或反射、云層遮擋等.