Question

太阳与地球的距离为1.5×10¹¹ m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×10²⁴ J，设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到35%的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×10⁶ J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面.

（1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR²）

（2）太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由.

Answer 1

解析：关于降雨量的问题，关键是看水共吸收多少能量变成水蒸气，这些水蒸气在空中凝结成雨滴.

（1）设太阳一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，则W=1.87×10²⁴ J，设凝结成雨滴一年降落到地面上水的总质量为m，则由题意得

m= kg=5.14×10¹⁷ kg

设地球表面覆盖一层水的厚度为h，水的密度为ρ，则有m=ρ·4πR²h，则

h== m=1.01 m=1.01×10³ mm.

（2）太阳辐射到地球的能量没有全部到达地面的原因是大气层的吸收、大气层的散射或反射、云层遮挡等.