冬至太阳几点升起.docx
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冬至太阳几点升起
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冬至太阳几点升起
【篇一：
一天中太阳入射角变化及其计算方法】
太阳入射角变化规律及其计算方法地面上，以向东为x+,向北为y+,向上为z+,纬度为\theta,天球半径取为1，则北极星位置是（0,cos（\theta）,sin（\theta））.以北极星为y1+方向，仍然以向东为x1+方向，那么，x,y,z与x1,y1,z1的换算关系为x1=x,y1=cos（\theta）y+sin（\theta）z,z1=cos（\theta）z-sin（\theta）y.太阳在一天的t时刻（以太阳日为单位，0:
00点为0）的x1,y1,z1坐标为,（cos（\alpha）*cos（2\pi*t-0.5\pi）,sin（\alpha）,cos（\alpha）*sin（2\pi*t-0.5\pi））,化为x,y,z得
x=cos（\alpha）*cos（2*\pi*t-0.5*\pi）
y=cos（\theta）*sin（\alpha）-sin（\theta）*cos（\alpha）*sin（2*\pi*t-0.5\pi）z=cos（\theta）*cos（\alpha）*sin（2*\pi-0.5*\pi）+sin（\theta）*sin（\alpha）入射角=arccos（z）
太阳方位角
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
太阳方位角的变化
太阳高度角
太阳高度角
4.地球大气中水汽含量一般来说是低纬多于高纬，下层多于上层，夏季多于冬季。
5.大气在铅直方向上按从下到上的顺序，分别为对流层、热成层、中间层、平流层和散逸层。
6.平流层中气温随高度上升而升高，没有强烈的对流运动。
7.热成层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。
答案：
1.对，2.错，3.错，4.对，5.错，6.对，7.对。
四、问答题：
1.为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？
答：
大气中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料。
植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同时，由于生物的呼吸，有机物的分解以及燃烧化石燃料等人类活动，又要产生大量的二氧化碳。
这样就存在着消耗和产生二氧化碳的两种过程。
一般来说，消耗二氧化碳的光合作用只在白天进行，其速度在大多数地区是夏半年大，冬半年小；而呼吸作用等产生二氧化碳的过程则每时每刻都在进行。
所以这两种过程速度的差异在一天之内是不断变化的，在一年中也随季节变化，从而引起二氧化碳浓度的日变化和年变化。
在一天中，从日出开始，随着太阳辐射的增强，植物光合速率不断增大，空气中的二氧化碳浓度也随之不断降低，中午前后，植被上方的二氧化碳浓度达最低值；午后，随着空气温度下降，光合作用减慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗减少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，故近地气层中二氧化碳浓度逐渐增大，到第二天日出时达一天的最大
值。
在一年中，二氧化碳的浓度也主要受植物光合作用速率的影响。
一般来说，植物夏季生长最旺，光合作用最强，秋季最弱。
因此二氧化碳浓度秋季最小，春季最大。
此外，由于人类燃烧大量的化石燃料，大量的二氧化碳释放到空气中，因而二氧化碳浓度有逐年增加的趋势。
2.对流层的主要特点是什么？
答：
对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。
对流层的主要特点有：
（1）对流层集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、雷电等天气现象，都集中在这一气层内；
（2）在对流层中，气温一般随高度增高而下降，平均每上升100米，气温降低0.65℃，在对流层顶可降至－50℃至－85℃；
（3）具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换；
（4）温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的不均匀性而产生的。
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第二章辐射
一、名词解释题：
1.辐射：
物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。
由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。
2.太阳高度角：
太阳光线与地平面的交角。
是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。
在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。
4.可照时间：
从日出到日落之间的时间。
5.光照时间：
可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。
6.太阳常数：
当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐射能通量密度。
其值为1367瓦?
米-2。
7.大气质量数：
太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。
8.直接辐射：
以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。
9.总辐射：
太阳直接辐射和散射辐射之和。
10.光合有效辐射：
绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。
11.大气逆辐射：
大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。
12.地面有效辐射：
地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。
13.地面辐射差额：
某时段内，地面吸收的总辐射与放出的有效辐射之差。
二、填空题：
1.常用的辐射通量密度的单位是
（1）。
2.不透明物体的吸收率与反射率之和为
（2）。
3.对任何波长的辐射，吸收率都是1的物体称为（3）。
4.当绝对温度升高一倍时，绝对黑体的总辐射能力将增大（4）倍。
5.如果把太阳和地面都视为黑体，太阳表面绝对温度为6000k，地面温度为300k，则太阳表面的辐射通量密度是地表面的（5）倍。
6.绝对黑体温度升高一倍时，其辐射能力最大值所对应的波长就变为原来的（6）。
7.太阳赤纬在春秋分时为（7），冬至时为（8）。
8.上午8时的时角为（9），下午15时的时角为（10）。
10.冬半年，在北半球随纬度的升高，正午的太阳高度角（14）。
11.湖北省在立夏日太阳升起的方位是（15）。
12.在六月份，北京的可照时间比武汉的（16）。
14.由冬至到夏至，北半球可照时间逐渐（18）。
15.光照时间延长，短日照植物的发育速度就会（19）。
16.在干洁大气中，波长较短的辐射传播的距离比波长较长的辐射传播距离（20）。
17.随着太阳高度的降低，太阳直接辐射中长波光的比（21）。
18.地面温度越高，地面向外辐射的能量越（22）。
20.地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为（26）。
答案：
（1）瓦.米－2
（18）延长；（19）减慢；（20）短；（21）增加；（22）多；（23）减小；（24）增大；（25）减小；（26）地面辐射差额。
三、选择题：
（说明：
在四个答案中，只能选一个正确答案填入空格内。
）
1.短日照植物南种北引，生育期将________。
a.延长；b.缩短；
c.不变；d.可能延长也可能缩短。
2.晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光________较多的结果。
a.吸收；b.散射；c.反射；d.透射。
3.对光合作用有效的辐射包含在________中。
a.红外线；b.紫外线；
c.可见光；d.长波辐射。
4.在大气中放射辐射能力最强的物质是________。
a.氧；b.臭氧；
c.氮；d.水汽、水滴和二氧化碳。
5.当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将____。
a.加快；b.减慢；c.不变；d.取决于气温。
答案：
1.a；2.b；3.c；4.d；5.a。
四、判断题：
1.对绝对黑体，当温度升高时，辐射能力最大值所对应的波长将向长波方向移动。
2.在南北回归线之间的地区，一年有两次地理纬度等于太阳赤纬。
4.北半球某一纬度出现极昼时，南半球同样的纬度上必然出现极夜。
5.白天气温升高主要是因为空气吸收太阳辐射的缘故。
6.光合有效辐射只是生理辐射的一部分。
7.太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。
8.地面辐射和大气辐射均为长波辐射。
9.对太阳辐射吸收得很少的气体，对地面辐射也必然很少吸收。
10.北半球热带地区辐射差额昼夜均为正值，所以气温较高。
答案：
1.错；2.对；3.错；4.对；5.错；6.对；7.错；8.对；9.错；10.错。
五、计算题
1.任意时刻太阳高度角的计算
大致分三步进行：
（3）求反正弦函数值h，即为所求太阳高度角。
2.正午太阳高度角的计算
根据公式：
也可用上述后一公式直接得
3.计算可照时间
大致分三步：
例计算11月25日武汉的可照时间。
4.计算水平面上的太阳直接辐射通量密度
根据公式：
rsb=rsc?
amsinh
大致分三步进行计算：
（1）计算太阳高度角的正弦sinh（参看第1，2两部分）。
（2）计算大气质量数，一般用公式m=1/sinh
（3）计算rsb
m=1/sinh=1/0.352825=2.8343
m=1/sinh=1.00657
5.计算坡面的太阳直接辐射通量密度
坡面上的直接辐射通量密度计算式为：
由此题可知冬季南坡暖而北坡冷的一个重要原因在于rsb南坡和rsb北坡的差别。
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