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日志

李博士问答两则

热度 2已有 650 次阅读2010-10-21 10:11 |系统分类:教育教学|

Q:吸收长波的不是二氧化碳和水汽?云层中主要是小水滴呀?

A:吸收长波辐射的是水汽和二氧化碳等其他气体。

Q:云层在夜间的保温作用是吸收地面长波辐射以后加强了大气的逆辐射,还是云层中的反射太阳辐射从而加强了大气的逆辐射? 

A:是前者

有几个概念,您明确一下,这个问题就很好的理解了,第一个是大气对太阳辐射的削弱作用。有三种形式:吸收、反射、散射。在光谱图中,您可以发现,能量最强的部分,是在紫外和可见光区的部分里。而红外光区域并不强。吸收的过程中,紫外光部分是被臭氧(10——30KM分布)所吸收,这也是为什么那部分大气随着温度升高而增加了。在反射的过程中,是所有质点都可以被反射掉的。而散射,情况比较复杂。有两种情况:对于一定大小的分子来说,散射是与波长的四次方成反比;因此,波长较短的蓝紫光被散射的多,这是晴朗的天空呈现蓝色色的原因。而如果遇到直径比波长大的分子时,便形成了所有波长都被散射的情况。这种情况叫米散射,又叫无选择散射。当所有波长都被散射的时候,就是白光了,这就解释了有云的时候,天是白色的原因了。第一种散射,就是质点比波长小很多的那种,被称为瑞丽散射。第二种散射,被称为米散射又叫无选择散射。通过这三种形式,太阳辐射到达地表,被吸收热量。无论白天和夜晚,地表热量吸收之后,增温,同时进行热量交换。在热量交换过程中,有一个叫基尔霍夫定律。公式我打不上去,我说一下大体意思。对不同物体,辐射能力强的物质,其吸收能力也强。对不同物体,辐射能力强的物质,其吸收能力也强。吸收能力强的,辐射能力也强。因此,地表也是一个好的辐射体,向外辐射热量。这样的话,温度低,波长自然就长了。地面辐射被称为长波辐射,太阳辐射被称为短波辐射的原理。这部分地面辐射,同样到大气,也经过三种形式。但这个时候,主要的辐射光谱是长波,几乎都以长波的形式被辐射。长波形式是最容易被水汽和CO2所吸收的。虽然这部分地面辐射,同样到大气,也经过三种形式:吸收、反射、散射。但是,散射几乎不考虑,因为是长波了,波长会比大气的气体分子、尘粒大的多了,所以,基本上不符合散射条件了。而主要的热量刚才已经提到了,是被水汽和CO2所吸收掉了。这就引起了大气中水汽和CO2的增温。在增温过程中,同样进行辐射,其中一部分到地表的,就叫大气逆辐射了。这就是整个原理了。水汽对长波辐射的吸收最为显著,除8-12微米波段的辐射外,其他波段都能吸收,并以6微米附近和24微米以上波段的吸收能力最强。液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿,只是作用更强一些,厚度大的云层表面可当做黑体表面。

有云的时候,仍然是吸收地面长波辐射,从而增温,再进行大气辐射,到达地面的为大气逆辐射。

Q:朝霞和晚霞

A:早晚辐射路径变长,蓝色光等其他波长较短的基本均被散射,红光得以保留。晴天的时候,我们看到的,其实是散色部分的光线。而早晚,我们看到的,朝霞、红日等,其实是看的太阳,而不是看的天空。不是所有的光散射完了,是所有的光都散射,又重新混合。朝霞等有一个条件,在视觉上是在太阳附近。而不是在别的位置,这个时候,红光被云反射,进入视觉的,就是红云,即朝霞和晚霞。路径变长了,其他光线都被散射掉了,剩下红光了。我们看到的物体,肯定是反射光线进入视网膜成像。剩下的就是红光了,被周围云一反射,看到的,就是红云啊。我刚才说的太简略了,我想说看的是太阳(光剩余未被散射掉的光线)。而不是看的天空(天空中散射部分的光线)。

 

 

先问大家一个问题:为什么在高空风向平行于等压线?摩擦力改变了,风向自然就变了,但这个改变,是有原因的。高空上为什么与等压线平行?先必须要把地面上搞清楚,再回头谈高空。要问为什么水平气压梯度力方向与等压线垂直。这个是力学的原理。二者的合力差值,肯定是与等压线垂直的,因为两者的力都是和等压线垂直的。在地面上,最初的状态,是两种力!!请各位老师思考一下,只有气压梯度力和地转偏向力,这两者的合力,是有一个方向的。知道是什么和知道为什么不是一回事。当有合力的时候,会运动(光滑界面)。如果是不光滑的界面,会产生摩擦力,摩擦力是与最初的运动方向相反的。换句话说,在近地面,即使没有摩擦力。最初的两种形式的力,仍然会产生。但是有了摩擦力,会产生什么影响呢?会使得速度降低!!!!这个是最关键的。速度降低又会造成什么影像或者说是后果呢?地转偏向力减少了!!!当这三个力达到平衡的时候,感兴趣的可以自己画一下力的示意图,就会发现,是斜着穿过等压线的。您可能觉得,地转偏向力怎么会变?具体过程我不推导了,时间来不及,我直接告诉你结论:对单位质量的物体,偏向力A=2vw。即:圆盘的角速度w与小球运动速度V的乘积的两倍,就是地转偏向力。这就是近地面为什么斜穿过等压线的原因。下面再说高空的。假设各高度的气压梯度力都相同,由于摩擦力是随着高度的增加而减小的,越高空,空气越稀薄,摩擦系数越小。所以,摩擦力越小。注意这个结论:摩擦力是随着高度的增加而减小的。这会产生什么影响呢?风速会随着高度的增大而增大!!一个力减少了,加速度就大了,所以速度就大了,这个时候,又会产生什么呢?还是我最开始提到的地转偏向力公式:对单位质量的物体,偏向力A=2vw。地转偏向力随着速度的增加而逐渐增大。到摩擦层顶部的时候,就变成了地转偏向力和气压梯度力了。而我们知道,到摩擦层顶部的时候,已经是高空了,这个时候,气压梯度力还有多少呢?其力的大小,与地转偏向力的大小相比较,小得多。但还不能忽略,所以,二者的合力方向,是与等压线近似平行的。基本原理就是这个样子。所以,结论:摩擦力并没有改变风的运动方向。只不过是由于摩擦力的大小发生了变化,乃至到最后,从近地面到高空,摩擦力是逐渐消失的,导致了风的运动速度逐渐加快,这样使得地转偏向力逐渐变大,因此,在合力的方向上最终发生了改变,导致了风在高空方向上变化了。

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发表评论 评论 (2 个评论)

回复 qlzhu2003 2010-10-21 17:27
建华兄最近在忙什么呢?好久不来星韵地理,该罚,呵呵!
回复 a07264126 2010-10-21 20:21
很深奥

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