二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)
1. 大氣的熱力過(guò)程,即大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用和大氣對(duì)地面的保溫作用。
2. 太陽(yáng)輻射、地面輻射和大氣輻射等基本概念的含義、聯(lián)系和區(qū)別。
3. 冷熱不均引起的大氣運(yùn)動(dòng)是重點(diǎn),大氣的水平運(yùn)動(dòng)是難點(diǎn)。
三. 具體內(nèi)容
1. 太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)范圍是0.15~4微米,劃分為三部分:
太陽(yáng)輻射能主要集中在波長(zhǎng)較短的可見光部分,可見光區(qū)差不多占太陽(yáng)輻射總能量的一半。因此,人們把太陽(yáng)輻射稱為短波輻射。
(2)波長(zhǎng)范圍:0.15~4.0微米
(3)太陽(yáng)輻射的能量集中在波長(zhǎng)較短的可見光部分——這與太陽(yáng)本身的溫度有關(guān)。由實(shí)驗(yàn)得知,物體溫度愈高,它的輻射中最強(qiáng)部分的波長(zhǎng)愈短;物體的溫度愈低,輻射中最強(qiáng)的部分波長(zhǎng)愈長(zhǎng)。太陽(yáng)表面溫度高達(dá)6000K,因此它的輻射能主要集中在波長(zhǎng)較短的可見光部分。
同理,由于地球表面平均溫度約300K,對(duì)流層大氣平均溫度約250K,所以地面和大氣的輻射波長(zhǎng)主要集中在3~120微米的波長(zhǎng)范圍,都是人眼不能直接看到的紅外輻射。習(xí)慣上把它們稱為長(zhǎng)波輻射。
2. 大氣受熱過(guò)程:太陽(yáng)輻射到達(dá)地球大氣上界→太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層→太陽(yáng)輻射到達(dá)地表。
大氣的受熱過(guò)程主要表現(xiàn)為大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用和大氣對(duì)地面的保溫作用。
3. 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用:
(1)吸收作用
但是,對(duì)于太陽(yáng)輻射中能量最強(qiáng)的可見光部分卻吸收的很少,大部分可見光能夠透過(guò)大氣射到地面上來(lái)。
(2)反射作用——無(wú)選擇性
反射主體:云和較大的顆粒塵埃。其中云的反射作用最為明顯。
規(guī)律:云層越厚,云量越多,反射作用越明顯。
所以,在夏季,多云的白天,氣溫不會(huì)太高,就是因?yàn)樵频姆瓷渥饔脺p少了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射。
(3)散射作用——有選擇性
當(dāng)太陽(yáng)輻射在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時(shí),太陽(yáng)輻射中的一部分會(huì)以這些質(zhì)點(diǎn)為中心向四面八方散射開來(lái),從而使一部分太陽(yáng)輻射不能到達(dá)地面。
散射作用有一定的選擇性,空氣質(zhì)點(diǎn)有能力散射波長(zhǎng)小于自身直徑的光??梢姴ㄩL(zhǎng)越短的光,越易被散射。所以,可見光中波長(zhǎng)最短的紫色和藍(lán)色光最容易被散射,因此晴朗的天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。
黎明和黃昏,雖然太陽(yáng)在地平線以下,但它的光芒已被空氣中的微粒散射到天空,因此,天空是明亮的。
思考:太陽(yáng)高度與大氣削弱作用的關(guān)系:
4. 大氣對(duì)地面的保溫作用:
地面吸收太陽(yáng)輻射而增溫,向外釋放能量,所以,太陽(yáng)是地面的直接熱源,并且地面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于太陽(yáng)表面溫度,因此地面輻射是長(zhǎng)波輻射。
大氣中的CO2和H2O,強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射而增溫,貯存能量,吸收率:75%~95%。
所以,地面是對(duì)流層大氣主要的直接熱源。
大氣在增溫的同時(shí),也向外釋放紅外線長(zhǎng)波輻射。大氣輻射除一小部分向上射向宇宙空間外,大部分向下射向地面,其方向與地面輻射正好相反,故稱為大氣逆輻射。
所以,大氣以大氣逆輻射的形式將熱量還給了地面,從而完成了大氣的保溫作用。
思考:為什么多云的夜晚比晴朗的夜晚溫暖?
多云的夜晚與晴朗的夜晚相比,大氣的逆輻射作用較強(qiáng),保溫作用較明顯,氣溫較高,所以,天氣較溫暖。
5. 大氣運(yùn)動(dòng):
(1)冷熱不均引起的大氣運(yùn)動(dòng)
① 大氣運(yùn)動(dòng)的狀況:大氣運(yùn)動(dòng)包括垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng),前者叫對(duì)流,后者叫風(fēng)。
② 大氣運(yùn)動(dòng)的能量:來(lái)源于太陽(yáng)輻射能。
③ 大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因:由于太陽(yáng)輻射對(duì)各緯度加熱的不均勻,造成高低緯間的冷熱差異,這是引起大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因。
④ 大氣運(yùn)動(dòng)的直接原因:冷熱不均引起空氣上升和下沉的垂直運(yùn)動(dòng),空氣的上升或下沉導(dǎo)致了同一水平面上氣壓的差異,氣壓差異又是形成空氣水平運(yùn)動(dòng)的直接原因。
(2)大氣的水平運(yùn)動(dòng)的三種力
① 水平氣壓梯度力:同一水平面上氣壓差而產(chǎn)生的一種力,如果沒有其他外力的影響,風(fēng)向應(yīng)垂直于等壓線,從高壓指向低壓。
② 地轉(zhuǎn)偏向力:由地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的一種力,北半球向右偏,南半球向左偏。受其影響使風(fēng)逐漸偏離了氣壓梯度力的方向,在沒有摩擦力的情況下,風(fēng)可以一直偏轉(zhuǎn)到風(fēng)向平行于等壓線為止。
③ 摩擦力:實(shí)際大氣中,特別是近地面的風(fēng),由于受摩擦力的影響,風(fēng)向與等壓線并不完全平行,而是有個(gè)角度。
【典型例題】
[例1] 下列四幅圖中的地點(diǎn)均為北半球同一緯度、同一季節(jié),其中氣溫最低的是( )
A B C D
解析:本題重在考察學(xué)生對(duì)大氣的熱力作用中云層所起的作用是否理解和掌握。四副反映了四種狀況,無(wú)云的白天和夜晚,有云的白天和夜晚,白天云層可以起到削弱太陽(yáng)輻射的作用,云層越厚,削弱越強(qiáng),到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射量越少,夜晚大氣對(duì)地面輻射起到保溫作用,云層可以加強(qiáng)這種保溫作用,使能量損失的減少,本題通過(guò)圖像的形式考察學(xué)生對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)的理解。
白天與夜晚相比,白天由于太陽(yáng)輻射的因素,因此比夜晚的氣溫高,因此四幅圖中,A、C的氣溫比B、D高,A、C相比,C點(diǎn)有云層遮擋,白天云層對(duì)太陽(yáng)輻射具有削弱作用,因此有云的白天氣溫不會(huì)太高,所以C點(diǎn)氣溫低于A點(diǎn);B、D相比,D點(diǎn)有云層遮擋,夜晚太陽(yáng)已經(jīng)落山,因此大氣熱量主要依靠地面輻射而來(lái),大氣對(duì)地面輻射起保溫作用,而云層的存在使保溫作用加強(qiáng),因此有云的夜晚氣溫高于晴朗的夜晚,因此B點(diǎn)氣溫最低。
答案:B。
[例2] 讀下圖太陽(yáng)輻射隨波長(zhǎng)的分布圖,回答:
(1)太陽(yáng)輻射能量主要集中在_____區(qū),其波長(zhǎng)范圍在______微米至_____微米之間,人們稱太陽(yáng)輻射為_____輻射。
(2)從窗口射入室內(nèi)的太陽(yáng)光屬圖中A、B、C中的_______部分太陽(yáng)輻射;晴空呈蔚藍(lán)色是_____部分太陽(yáng)輻射經(jīng)大氣作用所致;平流層中的臭氧吸收太陽(yáng)輻射中的______部分;對(duì)流層中的水汽和二氧化碳主要吸收太陽(yáng)輻射中的_______部分。
(3)由上圖所示,請(qǐng)說(shuō)出物體的溫度與輻射波長(zhǎng)特點(diǎn)的關(guān)系:__________。
解析:使學(xué)生掌握太陽(yáng)輻射在不同波段的輻射能力是有差別的。
答案:(1)可見光(或B);0.4;0.76;短波
(2)B(可見光);B;A(紫外區(qū));C(紅外區(qū))
(3)物體的溫度愈高,輻射中最強(qiáng)部分的波長(zhǎng)愈短,反之則愈長(zhǎng)。
[例3] 大氣對(duì)地面的保溫作用主要是因?yàn)椋?nbsp; )
A. 大氣能大量吸收太陽(yáng)輻射 B. 近地面的大氣大量吸收地面輻射
C. 大氣逆輻射把熱量還給地面 D. 大氣散射把熱量還給地面
解析:對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳,對(duì)太陽(yáng)短波輻射的吸收能力很差,但對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的吸收能力很強(qiáng)。據(jù)觀測(cè),地面輻射的75—95%都被貼近地面的大氣所吸收,使近地面大氣增溫,近地面大氣又以輻射、對(duì)流等方式,把熱量傳給高一層大氣,從而使地面放出的熱量絕大部分保存在大氣中。大氣在增溫的同時(shí),也向外輻射熱量,大部分向下射到地面,稱為大氣逆輻射,大氣逆輻射起到了保溫作用。所以大氣對(duì)地面的保溫作用主要是:近地面的大氣大量吸收地面輻射,大氣逆輻射把熱量還給地面。從上述分析可知,弄清幾種輻射間的關(guān)系,是揭示大氣熱狀況的關(guān)鍵。
答案:BC
【模擬試題】
一. 填空題:(其中19、20兩題為雙選)
1. 對(duì)流層大氣的直接熱源是( )
A. 太陽(yáng)輻射 B. 地面輻射 C. 大氣輻射 D. 大氣逆輻射
2. 對(duì)流層大氣中對(duì)太陽(yáng)輻射起散射作用的主要是( )
A. 二氧化碳和水汽 B. 云層和較大顆粒的塵埃
C. 臭氧和氧原子 D. 空氣分子和微小塵埃
3. 晴朗的天空所以呈藍(lán)色是由于太陽(yáng)光穿過(guò)大氣層時(shí)( )
A. 直接到達(dá)地面的藍(lán)色光比重大
B. 空氣分子使藍(lán)色光發(fā)生散射作用
C. 高層大氣分子大量吸收藍(lán)光
D. 到達(dá)地面的藍(lán)紫光又完全被反射到高空
4. 大氣的保溫作用體現(xiàn)在( )
A. 溫室效應(yīng) B. 反射作用
C. 散射作用 D. 大氣逆輻射作用
5. 霜凍多出現(xiàn)在晴朗的夜里是因?yàn)椋?nbsp; )
A. 空氣中的水汽多 B. 太陽(yáng)輻射弱
C. 地面輻射弱 D. 大氣逆輻射弱
6. 大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因是( ?。?div style="height:15px;">
A. 不同緯度間的溫度差異 B. 海陸之間的熱力差異
C. 同一水平面上氣壓差異 D. 地球自轉(zhuǎn)引起的偏向力
7. 有關(guān)風(fēng)的敘述正確的是( )
A. 大氣的運(yùn)動(dòng)即是風(fēng)
B. 地面的冷熱不均是形成風(fēng)的直接原因
C. 風(fēng)是大氣運(yùn)動(dòng)的一種最簡(jiǎn)單的形式
D. 風(fēng)向就是風(fēng)的來(lái)向
8. 近地面風(fēng)向是( ?。?div style="height:15px;">