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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.

答案

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.

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