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高考申論題 111年 [氣象] 大氣物理學(包括大氣輻射與雲物理)

第 二 題

大氣層頂太陽輻射在天頂角為 0°時的輻射通量密度(flux density)為 1368 Wm-2,假設太陽輻射是各向同性的(isotropic),試估計其輻射強度(intensity)。(10 分) 註:太陽的半徑為 7.0 × 108 m,太陽與地球的距離為 1.5 × 1011 m。
📝 此題為申論題

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看到此題,應立即聯想到輻射通量密度與輻射強度的空間幾何與物理關係。可透過能量守恆(平方反比定律)先推求出太陽表面的輻射通量密度,再利用「各向同性」假設(通量密度為輻射強度的 π 倍)求出輻射強度;亦可從地球觀測者的角度,藉由太陽所佔的立體角進行積分推導。

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【解題思路】利用輻射能量守恆定律(平方反比定律)與各向同性輻射體的特性(出射度 $F_s = \pi I$)進行推導與求解。 【詳解】 已知:

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