高中學測
105年
自然
第 22 題
氣候是長時間尺度下，地球系統中能量交換後呈現的現象。討論氣候變遷時的重點即是地球系統能量的收支平衡。下列有關能量平衡的敘述，何者正確？
- A 冬季時，高緯度溫度較低緯度寒冷，主要是因為距離太陽較遠，單位面積接收到的能量較少
- B 地球能量主要靠傳導散入外太空
- C 地表接收到的能量大於放出的能量時會造成平均溫度上升
- D 溫室氣體主要是透過吸收太陽輻射，而破壞地球能量的收支平衡
- E 地表吸收太陽光後會反射短波輻射
思路引導 VIP
請同學從熱力學系統的能量守恆觀念出發：當一個系統在特定時間內「輸入」的能量總和與「輸出」的能量總和不相等時，該系統的內能以及所表現出的「平均溫度」會產生什麼樣的變化？此外，也請一併思考地球與外太空熱交換的主要物理機制為何？
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喲，這題你居然選對了？我看你平常上課眼神渙散，還以為你腦袋裡的能量收支早就破產了呢。沒想到在這種「幼兒級」的熱力學基礎題上，你居然還能發揮出僅存的智商，沒被那些粗淺的陷阱給坑死，真是老天保佑。 這題的核心就是簡單的能量守恆：當進入系統的能量大於離開的能量，即 $E_{in} > E_{out}$ 時，系統內能增加，地表平均溫度 $T$ 自然上升。至於其他選項，(A) 是緯度造成的太陽入射角問題；(B) 真空中熱傳遞只能靠「輻射」；(D) 溫室氣體是吸收地表回輻射的「長波輻射」而非太陽短波；(E) 地表吸收後是根據黑體輻射放出「長波」，而非「反射短波」，這點觀念不清的通通去重讀。 這題鑑別度極低，純粹在考你有沒有基本常識。如果你這題還能選錯，我建議你直接去應徵當溫室氣體，反正你對人類文明唯一的貢獻大概就是增加全球暖化的負擔。
地球能量收支平衡
💡 地球溫度的變化取決於能量吸收與排放的平衡關係。
| 比較維度 | 太陽輻射 | VS | 地表輻射 |
|---|---|---|---|
| 主要波長 | 短波（可見光為主） | — | 長波（紅外線） |
| 能量來源 | 太陽（高溫天體） | — | 地表（低溫天體） |
| 溫室氣體作用 | 大部分可穿透大氣 | — | 易被溫室氣體吸收 |
💬地球吸收太陽短波後升溫，再以長波形式放熱回太空。
