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
📖 題組：
韋恩位移定律的公式如右： $\lambda_{max} = \frac{k_W}{T}$ 其中常數 $k_W = 2897 \, \mu mK$。（每小題 10 分，共 20 分）
韋恩位移定律的公式如右： $\lambda_{max} = \frac{k_W}{T}$ 其中常數 $k_W = 2897 \, \mu mK$。（每小題 10 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
討論太陽與地球輻射的最大放射（emission）波長範圍。
思路引導 VIP
首先，需寫出太陽與地球的典型等效黑體放射溫度（太陽約 5800K，地球約 288K）。其次，將溫度代入韋恩位移定律計算出最大放射波長。最後，務必從大氣物理角度指出兩者分別對應『短波輻射（可見光）』與『長波輻射（熱紅外線）』，並論述其在光譜上不重疊的特性對大氣輻射傳遞與溫室效應的影響。
小題 (一)
試說明韋恩位移定律的意義。
思路引導 VIP
看到這題，首先應從黑體輻射光譜出發，精確點出「峰值波長與絕對溫度成反比」的物理定義。接著，務必結合大氣科學實務，將其應用於太陽（高溫、短波）與地球（低溫、長波）輻射光譜的區分，並進一步延伸至溫室效應與輻射傳遞的物理機制。
韋恩位移與輻射平衡
💡 運用韋恩位移定律計算輻射峰值波長，並區分長短波與溫室效應。
| 比較維度 | 太陽輻射 (短波) | VS | 地球輻射 (長波) |
|---|---|---|---|
| 表面溫度 | 約 5800K | — | 約 288K |
| 峰值波長 | 約 0.5 μm (可見光) | — | 約 10 μm (紅外線) |
| 大氣交互作用 | 大氣透射率極高 | — | 受溫室氣體強烈吸收 |
| 能量角色 | 地球系統主要熱源 | — | 地球降溫與收支平衡 |
💬兩者因溫度差異導致光譜不重疊，是形成溫室效應的關鍵物理機制。
