Question

太陽與地球的距離為1.5×10¹¹ m，地球半徑為6.37×10⁶ m，太陽光以平行光束入射到地面，地球表面2/3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.設水面對太陽輻射的平均反射率為7%，而且將吸收到的35%的能量重新輻射出去，太陽輻射可將水面的水蒸發(fā)（設在常溫、常壓下蒸發(fā)1 kg水需要2.2×10⁶ J的能量），而后凝結成雨滴降落到地面.

（1）估算整個地球表面的年平均降雨量（以mm表示，地球表面積為4πR²）；

（2）太陽輻射到地球的能量中只有約50%到達地面，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地面，這是為什么？請說明三個理由.

Answer 1

解析：信息給予題，起點高落點低，只要仔細分析篩選信息，加以處理聯(lián)系已有知識加以分析即可.本題首先考慮能量守恒來分析.

（1）據能量守恒定律，吸收的總能量為

W′=W（1-7%）×（1-35%）=1.87×10²⁴×0.93×0.65 J=1.13×10²⁴ J

因蒸發(fā)1 kg水需2.2×10⁶ J的能量，所以蒸發(fā)的水的質量

m= kg=5.14×10¹⁷ kg

m即為年降雨的總質量，其總體積為V=，年降雨量使地球表面覆蓋的一層水的厚度h為：

h= m=1.01×10³ mm

整個地球表面年平均降雨量約為1.01×10³ mm.

（2）太陽輻射到地球的能量要經過大氣層才能到達地面，太陽光經過大氣層時由于大氣層的吸收、大氣層的散射或反射、云層遮擋等，所以太陽輻射到地球的能量沒能全部到達地面.

方法歸納 分析出總吸收能量與蒸發(fā)水的質量的關系；理想化認為蒸發(fā)的水均勻鋪到地球整個表面，年降雨量h=，S是地球表面積.