高中學測
111年
自然
第 7 題
📖 題組：
7-8題為題組 2021年的諾貝爾物理獎聚焦於複雜系統，如：氣候系統。圖3為簡化的地球氣候系統模型圖，圖中實線代表進入系統的太陽輻射，虛線 $F_G^\uparrow$ 代表地面向上發出被大氣所吸收的熱輻射，虛線 $F_A^\uparrow$ 與 $F_A^\downarrow$ 分別代表大氣向外（上）與向內（下）的熱輻射。當太陽輻射的能量進出系統達收支平衡時，大氣內、外長期平均溫度維持恆定。然而，溫室氣體增加，會造成系統能量收支不平衡，長期平均溫度也因而產生變化。 圖4為大氣向外熱輻射功率對熱輻射頻率的曲線圖，5個平滑的細線代表標準的輻射體由克氏（絕對）溫度220 K到300 K，每隔20 K的熱輻射特性曲線。圖4上圖與下圖的黑色波折線，分別代表 $CO_2$ 含量為0與1000 ppm時，地球氣候系統模型預測大氣向外熱輻射功率隨頻率的變化。依據上述圖文資料，回答7-8題。
7-8題為題組 2021年的諾貝爾物理獎聚焦於複雜系統，如：氣候系統。圖3為簡化的地球氣候系統模型圖，圖中實線代表進入系統的太陽輻射，虛線 $F_G^\uparrow$ 代表地面向上發出被大氣所吸收的熱輻射，虛線 $F_A^\uparrow$ 與 $F_A^\downarrow$ 分別代表大氣向外（上）與向內（下）的熱輻射。當太陽輻射的能量進出系統達收支平衡時，大氣內、外長期平均溫度維持恆定。然而，溫室氣體增加，會造成系統能量收支不平衡，長期平均溫度也因而產生變化。 圖4為大氣向外熱輻射功率對熱輻射頻率的曲線圖，5個平滑的細線代表標準的輻射體由克氏（絕對）溫度220 K到300 K，每隔20 K的熱輻射特性曲線。圖4上圖與下圖的黑色波折線，分別代表 $CO_2$ 含量為0與1000 ppm時，地球氣候系統模型預測大氣向外熱輻射功率隨頻率的變化。依據上述圖文資料，回答7-8題。
圖 4 所預測之地球大氣向外熱輻射，最接近攝氏多少度的標準的輻射體，所發出之熱輻射？
- A 270
- B 260
- C 100
- D $-10$
- E $-100$
思路引導 VIP
請仔細觀察圖 4 中代表地球大氣向外輻射的黑色波折線，其整體分佈（撇除吸收帶的凹陷部分）最貼近哪一條代表標準輻射體的平滑基準線？在判讀出該基準線所標示的絕對溫度 $K$ 後，應如何利用熱力學溫標的轉換公式，將其換算成題目要求的攝氏溫度 $t(^{\circ}C)$ 呢？
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5 分鐘快速複習這題考的觀念這題考的觀念
跨科題組（A）：新課綱跨科題組（111～112）
主題特訓：跨科題組・學測・自然
111、112 年依 108 課綱命題的跨科題組
同主題還有跨科題組（B）：新課綱跨科題組（113～115） 5:32・113～115 年的跨科題組（生化合科、地物合科等）
黑體輻射與溫室效應
💡 利用黑體輻射曲線判讀溫度，並理解大氣成分對輻射的吸收。
| 比較維度 | 理想黑體輻射 | VS | 大氣向外熱輻射 |
|---|---|---|---|
| 曲線外觀 | 平滑且連續的鐘形曲線 | — | 具鋸齒狀凹陷的波折線 |
| 影響因素 | 僅受物體溫度影響 | — | 受溫度與氣體成分影響 |
| 物理意義 | 理論最大發射功率 | — | 實際穿透大氣散失的能量 |
💬溫室氣體吸收會使實際輻射量低於同溫度的理想黑體。
