Question

取一个横截面积是3dm²的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能.在太阳光垂直照射2min后，水的温度升高了1℃。

(1) 计算在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。

(2) 已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，由此估算出太阳辐射的功率。

 

Answer 1

【答案】

(1) 4.2J/cm²·min   (2) 4.5×10²⁶J/s.

【解析】（1）0.6kg的水的温度升高1摄氏度需要吸收的热量为,

太阳照射的面积为3dm²，时间为2min，

所以在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量

（2）根据第一问可得太阳光在地球表面每平方米每秒获得的能量为，

而太阳辐射功率P是均匀分布的，在它到达地球时，可认为功率分布在太阳到地球的距离R为半径的一个大球面上，R= ，

所以太阳辐射的功率为 

思路分析：根据公式计算出水升温1℃所需的热量，然后根据面积和时间，就可求出在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量，先求出太阳照射地球的面积，然后求出地球在这么大面积下接受的热量，而这些热量占大气顶层的太阳能的45％，所以可得太阳辐射的功率

试题点评：本题考查了太阳能在地球的辐射能量以及太阳的辐射功率