大氣物理題庫(1).pdf

1 大氣物理題庫 1 曾忠一 2000 年 8 月 1 日 1 溼度 a 溼度的定義是什麼 b 有哪些代表溼度的參數(shù) 請仔細(xì)說明 1 解釋下面的名詞 a 假絕熱過程 b 露點(diǎn)溫度與霜點(diǎn)溫度 c 相當(dāng)溫度與相當(dāng)位溫 d 溼球溫度與溼球位溫 e 條件不穩(wěn)定 f 對流不穩(wěn)定 g 對流凝 結(jié)高度 h 冰溫 陳美岑譯 1999 出賣先知 商周出版 第 43 頁圖 2 3 內(nèi) 1 抬升凝結(jié)高度 a 何謂抬升凝結(jié)高度 b 已知飽和水汽壓隨氣溫變化的表達(dá)式 試述如何計(jì)算出抬升凝 結(jié)高度 1 飽和技術(shù) saturation technique a 大氣中很少觀測到過飽和現(xiàn)象 但在數(shù)值計(jì)算時(shí)常常發(fā)生某些 格點(diǎn)已過飽和了 試述要如何決定該格點(diǎn)的混合比和氣溫 試以示 意圖說明 b 飽和技術(shù)和溼球溫度的決定有何類似之處 1 試用文字說明 Clausius Clapeyron方程的意義 1 解釋或說明下面的陳述 a 溼空氣的氣體常數(shù)比乾空氣大 b 溼空氣絕熱上升時(shí)的溫度下降比乾空絕熱上升慢 c 氣壓大致隨高度呈指數(shù)減小 但海洋中的壓力隨深度呈線性增 加 d 兩種未飽和氣團(tuán)的混合可能產(chǎn)生霧 1 位溫 2 a 試以示意圖說明位溫的定義 此外利用 Poisson 方程證明 若位 溫隨高度增加 則氣溫遞減率小於乾絕熱遞減率 b 位溫和相當(dāng)位溫之間有何關(guān)係 2 雨滴和冰粒子的增殖過程 multiplication process 分別有哪幾種 在 這裏所謂增殖是指個(gè)數(shù)的增加 2 解釋下面的名詞 a 溶質(zhì)效應(yīng) solute effect b 曲率效應(yīng) curvature effect 2 試述凝結(jié)核 condensation nuclei 在凝結(jié)過程中的重要性 2 試討論在雲(yún)滴成長過程中擴(kuò)散作用和併合作用的相對重要性 2 試討論有關(guān)圓形水滴終端速度的各種問題 2 試說明連續(xù)成長模式 continuous growth model 中所做的假設(shè) 並 導(dǎo)出這個(gè)模式的基本方程 2 試以含水量和粒徑的大小說明霧和雲(yún)的相異點(diǎn) 2 試說明冷雲(yún)降水過程 2 根據(jù)黏滯性流體力學(xué)理論 半徑 a 的圓球在均勻流場V 中受到的 阻力為 VaF 6 其 中 為 動(dòng) 力 黏 滯 係 數(shù) dynamic viscosity 其 因 次 為 mass time length 上式就是有名的 Stokes 定律 設(shè)雲(yún)滴在大氣中降 落時(shí)受到的阻力可用 Stokes 公式表示 試寫出終端速度的表達(dá)式 2 雨滴在靜止大氣中也許可以達(dá)到 4 5mm 的半徑 但實(shí)際觀測到的 很少超過 3mm 這是因?yàn)橛甑螘榱?試述雨滴的自發(fā)性碎裂和 碰撞碎裂的幾個(gè)機(jī)制 2 兩顆夠大的水滴互相碰撞的主要機(jī)制有哪些 2 試述隨機(jī)成長模式 stochastic growth model 中所做的假設(shè) 並導(dǎo)出 這個(gè)模式的基本方程 2 試導(dǎo)出降雨強(qiáng)度和雨滴譜 即粒徑分布 終端速度之間的關(guān)係 2 何謂 Bergeron Findeisen過程 3 2 何謂 Hallet Mossop 機(jī)制 2 何謂同質(zhì)成核 homogeneous nucleation 和異質(zhì)成核 heterogeneous nu cleation 2 接觸角 contact angle 可溼的 wettable 親水性的 hydrophilic 恐水性的 hydrophobic 吸水性強(qiáng)的 hygroscopic 等字的意義是什 麼 2 試解釋冰核的作用方式 2 何謂結(jié)淞過程 它和水滴之間的彼此碰撞有何不同 2 試說明乾成長和溼成長的意義 2 試用文字說明 Koehler方程的意義 2 令n a 為雲(yún)滴譜 即雲(yún)滴粒徑分布 試寫出雲(yún)滴總濃度 N 即單位 體積的雲(yún)滴總數(shù) 雲(yún)滴平均半徑a 和雲(yún)中含水量 w 的表達(dá)式 3 為何我們見到的輻射傳遞方程都是診斷方程 prognostic equation 到底輻射場會不會隨時(shí)間變化 3 試說明要如何把輻射場納入動(dòng)力方程 如原始方程或完全可壓縮模 式 中 3 解釋下面的名詞 a Lyman 系 b 色溫 color temperature c 有效溫度 effective tem perature d Kirchhoff 定律 e 長波和短波輻射 3 完整的輻射傳遞方程在何種假設(shè)下可簡化為 Beer 定律 在何種假 設(shè)下變成 Schwarzschild 方程 3 解釋或說明下面的陳述 a 灰體表面的輻射平衡溫度和吸收率無關(guān) b 雖然金星 Venus 離太陽比地球近 但金星的有效溫度卻比地球 低 c 恆星的顏色與它們自己的溫度有關(guān) 而行星的顏色卻與溫度無 關(guān) d 在大部分情況下 太陽輻射與行星輻射可分別處理 e 溫度比太陽低的行星在較長波處放出最大的輻射 4 f 太陽的色溫和有效溫度的值並不完全相同 g 月全蝕發(fā)生時(shí) 月亮在地影內(nèi)並非完全看不見 而是呈現(xiàn)出赤 銅色的黯淡月面 3 設(shè)s 0和ss 1處兩個(gè)平面間有吸收介質(zhì) 其密度和吸收係數(shù)分別 為 和k 又設(shè)這兩平面的反射率為R 現(xiàn)在入射於s 0處的輻 射強(qiáng)度為I 0 試用Beer定律求出Is 1 必須注意 平面的正反 兩面反射率都是R 故必須考慮多次反射 3 寫出下面常數(shù)的數(shù)值 a 空氣中的光速 b 可見光的波長範(fàn)圍 c 太陽常數(shù) 3 考慮一圓形的雲(yún) 其半徑為 r 假設(shè)它是無限薄的黑體 其溫度為 T 試問它向地面放出多少能量 假如在雲(yún)中心正下方的地面上有 一平板輻射計(jì) 試問這輻射計(jì)能截收到多少輻射通量密度 設(shè)雲(yún) 和地面的距離為 h 而且雲(yún)和地面間的大氣中吸收 散射和放射等 過程都可忽略不計(jì) 3 寫出BT B T 和B T 這三個(gè) Planck 函數(shù)之間的關(guān)係 3 下面一段話是有幾年高中地球科學(xué)教科書上對散射的敘述 各位 會不會認(rèn)為太離譜了 請加以改正 二 散射 大氣既由微小質(zhì)點(diǎn)所組成 這些質(zhì)點(diǎn)便構(gòu)成輻射進(jìn)行中的障礙 使本來以一定方向進(jìn)行的輻射能遇到質(zhì)點(diǎn)後向四面八方散開 這 種現(xiàn)象就是散射 散射的性質(zhì)和質(zhì)點(diǎn)大小 輻射波長都有關(guān) 如果質(zhì)點(diǎn)大於波長 只會產(chǎn)生吸收或反射作用 而沒有散射現(xiàn)象 質(zhì)點(diǎn)小於波長時(shí) 像 可見光遇到空氣分子時(shí)才會散射 而且波長越短 散射作用越強(qiáng) 這種性質(zhì)可用來說明我們仰望蒼穹 為什麼會有如此澄澈的藍(lán)天 和瑰麗的朝暉夕霞 國立臺灣師大科教中心主編 吳大猷總指導(dǎo) 主持人王執(zhí)明 1986 高級中學(xué)地球科學(xué)第三冊 國立編譯館 臺北 市 第 18 頁 3 下面一段話某些地方似乎有點(diǎn)問題 請說明 5 1 4 3 施瓦茲恰爾德 Schwarzschild 方程和它的解 考慮一個(gè)無散射介質(zhì) 它是一個(gè)黑體且處於局部熱力平衡 當(dāng) 強(qiáng)度I 的射束通過它時(shí)將被吸收 但同時(shí)也發(fā)生物質(zhì)的發(fā)射 這 時(shí)的源函數(shù)由普朗克函數(shù)給出 表示為 JBT 1 54 因此 傳輸方程可寫為 TBI dsk dI 1 55 這一方程稱為施瓦茲恰爾德方程 它的右邊第一項(xiàng)表示由於吸收 作用造成的輻射強(qiáng)度的減弱 而第二項(xiàng)表示由於物質(zhì)的黑體發(fā)射 造成的輻射強(qiáng)度增大 周詩健等譯 1985 大氣輻射導(dǎo)論 氣象出 版社 中國北京 23 24 頁 3 試解釋 Helmholtz互反定理的意義 3 何謂通量透射率 flux emissivity 在何種情況下通量透射率才和入 射輻射強(qiáng)度無關(guān) 3 何謂光譜分離 spectral separation 它有何意義 3 太陽輻射 長波輻射和微波對空氣分子 氣溶膠 雲(yún)滴和雨滴的散 射總共可分為 12 個(gè)情況 試問這 12 種散射分別屬於幾何光學(xué) 米 氏散射 雷氏散射中的那一類 3 何謂漫射因子 diffusivity factor 試證對各向同性輻射來說 光學(xué) 上很薄的氣層漫射因子等於 2 3 寫出下面物理量的因次 a 光子分布函數(shù) b 線強(qiáng) c 分子數(shù)目密度 d 放射係數(shù) emission coefficient e 散射分布函數(shù) f 方向吸收率 g 半球吸收率 4 關(guān)於下面一份剪報(bào) 各位有什麼意見 可是喀什也夜得太晚一些 中原標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間晚上 7 點(diǎn) 熾熱的太 陽還高掛著 9 點(diǎn)紅日西沈 而天色依舊明亮 1994年 8月 6日中 國時(shí)報(bào) 標(biāo)題為我踽踽獨(dú)行在 6 4 解釋下面的名詞 a Maunder極小期 b 等溫寬帶通量透射率 c 灰色近似 d 均質(zhì) 大氣 homogeneous atmosphere 4 太陽大氣的兩個(gè)區(qū)域是 光球 色球 日冕 A B C D 以上皆非 4 冬至?xí)r北迴歸線處中午的太陽天頂角約為 A o 5 23 B o 0 43 C o 0 47 D o 5 66 4 北回歸線通過下面的哪兩個(gè)地方 池上 瑞穗 豐濱 水里 A B C D 4 春分那天嘉義市中午的太陽天頂角大約為 A o 5 23 B o 0 43 C o 0 47 D o 5 66 4 地球軌道有哪些變動(dòng) 它們和氣候變遷有何關(guān)係 4 試求出春分時(shí)北迴歸線上白晝時(shí)間的長短 並決定日出 中午和日 落時(shí)太陽的天頂角和方位角 4 一般所謂日射量 insolation 是指 A 輻射強(qiáng)度I B 單色通量密度F C 總通量密度 F D 輻射功 率 f 4 試求出冬至?xí)r北迴歸線上白晝時(shí)間的長短 並決定日出 正午和日 落時(shí)太陽的天頂角和方位角 4 何謂太陽風(fēng) 為何太陽風(fēng)會改變地球的磁場 4 下面一份剪報(bào)似乎有點(diǎn)問題 請說明 一到冬天 烏拉圭就醒了 但是到了冬天 烏拉圭的觀光利基就出現(xiàn)了 第一 她冬 季的氣溫不冷不熱 非常宜人 第二 她的旅館也開始降價(jià)了 這 裏的 11 月 氣溫在 15 到 21 度之間 中國時(shí)報(bào) 1997 年 11 月 15 日 5 試說明Rayleigh散射和Mie散射的差異 並以散射理論說明為何天 空通常呈現(xiàn)藍(lán)色 而雲(yún)卻呈現(xiàn)白色 5 太陽輻射穿透大氣層到達(dá)地表前會受到削弱 試問基本的削弱因 7 子有哪些 5 解釋下面的名詞 a Poincar 球 b Stokes參數(shù) c 天空偏振 d 中性點(diǎn) 5 無偏振光 線性偏振光和圓形偏振光的 Stokes參數(shù)分別是多少 5 試述太陽常數(shù)觀測的長時(shí)間法的原理和缺點(diǎn) 5 試簡述臭氧層形成的光化學(xué)過程 5 討論下面 Rayleigh 散射的問題 a 散射強(qiáng)度和入射波長的關(guān)係 b 散射強(qiáng)度和散射角的關(guān)係 c 散 射波的偏振問題 5