第三章第二节大气受热过程
内容索引基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标
课标导引知识建构课程标准运用示意图等,说明大气受热过程,并解释相关现象。目标导引1.结合图文资料,说出大气对太阳辐射的削弱作用及其影响,解释一些跟其有关的地理现象。(地理实践力)2.结合图文资料,说出大气受热的过程及大气对地面的保温作用,分析大气保温作用在现实生活中应用的原理。(综合思维)
基础落实·必备知识全过关
[必备知识]一、大气对太阳辐射的削弱作用1.反射、散射和吸收作用作用形式作用特点参与作用的大气成分削弱的辐射形成的自然现象反射作用无选择性云层和较大颗粒的尘埃各种波长的太阳辐射夏季多云的白天气温不太高散射作用有选择性空气分子或微小尘埃可见光中波长较短的蓝光、紫光晴朗的天空呈现蔚蓝色吸收作用有选择性水汽和二氧化碳等(对流层)波长较长的红外线—臭氧(平流层)波长较短的紫外线
【实践链接】为什么晴朗的天空多呈现蔚蓝色?提示空气分子或微小尘埃有选择地散射太阳辐射中波长较短的蓝光、紫光,使晴朗的天空呈现蔚蓝色。
2.影响(1)削弱了到达地面的太阳辐射。(2)使到达地面的太阳辐射不均匀分布:由低纬度向两极递减。
二、大气对地面的保温作用数码辐射名称辐射类型辐射方向作用①太阳辐射短波辐射射向地面地面的直接热源②地面辐射长波辐射射向大气和宇宙空间对流层大气主要的直接热源③大气辐射射向宇宙空间—④大气逆辐射射向地面大气逆辐射对地面起到了保温作用
【思考感悟】我国新疆地区流行这样的谚语:“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜。”试分析新疆昼夜温差较大的原因。提示新疆地处欧亚大陆内部,晴天多,降水稀少。白天太阳辐射强,地面获得的热量较多,气温较高;到了晚上,大气逆辐射较弱,保温效果差,地面气温较低。因而昼夜温差大。
[自主检测]1.判断正误。(1)云层越低、越厚,云量越多,反射越强。()(2)大气逆辐射把热量返还给太阳。()提示大气逆辐射把热量返还给地面。(3)可见光中波长较短的红外光易被散射。()提示可见光中波长较短的蓝光、紫光易被散射。(4)吸收作用具有选择性。()(5)空气湿度越大,大气逆辐射越强。()√××√√
2.选择题。读下面大气受热过程图,完成第(1)~(2)题。(1)使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序是()A.①—②—③B.①—④—②C.②—③—④D.③—④—②(2)近地面大气温度随高度升高而递减,其影响因素是箭头()A.①B.②C.③D.④解析第(1)题,近地面大气增温的过程是大部分①太阳辐射穿过大气层到达地面④,地面增温后又以②地面辐射的形式将热量传递给大气,大气吸收地面辐射后增温。第(2)题,近地面大气主要的直接热源是地面。BB
重难探究·能力素养全提升
探究一大气对太阳辐射的削弱作用有哪些形式?[情境探究]歌曲《草原上升起不落的太阳》中唱道:蓝蓝的天上白云飘,白云下面马儿跑……结合材料探究:(1)晴朗的天空为什么是“蓝蓝的”?提示蓝光、紫光波长短,容易被空气分子所散射,所以晴朗的天空是“蓝蓝的”。(2)云层对太阳辐射产生什么影响?提示云层对太阳辐射的反射作用很显著。
[方法突破]1.大气对太阳辐射削弱作用的三种形式形式吸收作用反射作用散射作用作用特点有选择性(臭氧吸收紫外线;水汽和二氧化碳吸收红外线;对可见光吸收很少)无选择性有选择性(波长较短,蓝、紫光向四面八方散射)无选择性(各种波长的太阳辐射向四面八方散射)参与作用的大气成分臭氧、水汽和二氧化碳等云层和较大颗粒的尘埃空气分子或微小尘埃颗粒较大的尘埃等被削弱的辐射紫外线、红外线各种波长的太阳辐射波长较短的蓝光、紫光各种波长的太阳辐射形成的自然现象—夏季多云的白天气温不太高晴朗的天空呈蔚蓝色阴天天空呈灰白色
2.大气对太阳辐射的削弱作用随纬度、时间而变化(1)随纬度变化(图1)纬度越低,太阳高度越大,太阳辐射经过大气的路程越短,被大气削弱得越少,到达地面的太阳辐射越多;纬度越高,太阳辐射被大气削弱得越多,到达地面的太阳辐射越少。(2)随时间变化(图2)正午太阳高度越大,太阳辐射经过大气的路程越短,被大气削弱得越少;反之,被大气削弱得越多。
【例题1】读地球表面受热过程示意图,完成下列各题。(1)图中箭头②比①细的主要原因是()A.大气逆辐射B.大气削弱作用C.地面反射D.地面削弱作用(2)大规模的火山爆发可能造成地表温度下降。其合理的解释是火山爆发导致()A.大气二氧化碳浓度增加B.高纬度地区极光现象减少C.地球表面长波辐射增强D.到达地面的短波辐射减弱BD[应用体验]
解析第(1)题,太阳辐射穿过大气层时,受大气层的吸收、反射和散射等削弱作用,使到达地面的太阳辐射有所减少。第(2)题,大规模的火山爆发所产生的火山灰进入大气层,会通过反射、散射和吸收等形式削弱到达地面的太阳短波辐射,使地表温度下降。
思维导引
探究二如何理解大气对地面的保温作用?[情境探究]阳光房也称为玻璃房,是采用玻璃与金属框架搭建的全明非传统建筑,为达到享受阳光、亲近自然的目的。阳光房是国内外追求自然、时尚人士所推崇的建筑。阳光房为人们创造了一个舒适的氛围,即使在严寒的天气和雨季也能够让我们享受到春天的舒适,不会感受到寒冷。
结合材料探究:(1)请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。
提示
(2)寒冷的冬季白天,阳光房内温度较高的原因是什么?提示大部分太阳辐射能够透过玻璃射到地面上,使地面增温;玻璃阻隔地面长波辐射,阻止阳光房内(暖)外(冷)空气以对流或湍流方式的热交换,使阳光房内温度高于房外。(3)探讨北半球中纬度地区的植物园可采取什么措施使热带植物安全越冬?提示建造阳光房(玻璃温室),在适宜的时间将热带植物移入其中,或者加盖薄膜、草帘等建造温室大棚等。
[方法突破]大气的受热过程和保温作用太阳辐射是大气热量的根本来源,热量在地面与大气之间的传递:太阳辐射→地面增温→地面辐射→大气增温→大气逆辐射→地面保温。如下图所示。
由上图可知,大气的受热过程可归纳为下表。过程具体过程热量来源1太阳暖大地太阳辐射到达地面,地面吸收后增温太阳是地面的直接热源2大地暖大气地面增温后形成地面辐射,大气吸收后增温地面是近地面大气的直接热源3大气还大地大气增温后形成大气辐射,其中向下的部分称为大气逆辐射,它将大部分热量还给地面通过大气逆辐射把热量还给地面要点笔记大气逆辐射是大气辐射的一部分,属于长波辐射,白天晚上都存在,且白天强于夜晚。
【例题2】读下图,完成下列各题。(1)近地面大气主要的直接热源是()A.地面辐射B.太阳辐射C.大气辐射D.大气逆辐射(2)大气对地面的保温作用以及在图中对应字母的组合,正确的是()A.到达地面的太阳辐射—aB.大气的反射作用—dC.大气的吸收作用—bD.大气逆辐射—cAD[应用体验]
解析第(1)题,太阳辐射到达地面之前,先经过大气的削弱作用,到达地面后使地面增温,地面增温的同时产生地面辐射把热量传递给大气,使大气增温。因此近地面大气主要的直接热源是地面辐射。A项正确。第(2)题,大气辐射中向下的那一部分,刚好和地面辐射的方向相反,所以称为大气逆辐射。大气逆辐射把热量传给地面,在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,对地面起到了保温作用。A、B、C三项错误,D项正确。
思维导引
(综合思维)温室大棚,又称暖房,能透光、保温(或加温),是用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节,多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。
(1)建温室大棚主要是改善农作物生长的什么条件?提示热量。(2)温室大棚的原理是什么?提示太阳短波辐射大部分透过塑料薄膜或玻璃被地面吸收,地面增温后放出地面长波辐射,塑料薄膜或玻璃对地面长波辐射是阻隔的,从而把热量保留在大棚里。
学以致用·随堂检测全达标
1.温室大棚是目前进行蔬菜反季节种植的主要技术手段。菜农们有时会设法增加棚内CO2浓度。若温室大棚中CO2增加,可提高蔬菜生长速度,原因是()A.CO2能防止病虫害发生B.CO2的保温作用可提高夜间温度C.CO2可提高土壤的肥力D.CO2是蔬菜光合作用的主要原料解析CO2属于温室气体,能够强烈吸收地面长波辐射,并通过大气逆辐射将地面损失的热量返还地面,起到保温的作用。B
《齐民要术》中有这样一段描述:“凡五果,花盛时遭霜,则无子……天雨新晴,北风寒切,是夜必霜。此时放火作煴,少得烟气,则免于霜矣。”据此完成第2~3题。2.造成“是夜必霜”的原因是()A.雨后的夜晚,气温必定很低B.受冷气团影响,加之晴朗夜晚,大气逆辐射弱C.晴朗夜晚,地面辐射减弱D.晴朗夜晚,地面辐射增强3.“放火作煴,少得烟气,则免于霜矣”的原因是()①“烟气”使大气逆辐射增强,使地面温度不至于过低②“烟气”的成分主要是CO2,对地面有保温作用③“放火作煴”直接把地面烤热④“放火作煴”直接把大气熏热A.①②B.③④C.①③D.②④BA
解析第2题,“是夜必霜”意思是这一晚必定有霜,原因是受冷气团影响,加之晴朗夜晚,大气逆辐射弱。第3题,“放火作煴,少得烟气,则免于霜矣”的原因是“烟气”使得大气逆辐射增强,使地面温度不至于降得过低;“烟气”的主要成分为二氧化碳,对地面有明显的保温作用。
4.矿物能源的大量使用,会使大气中二氧化碳的浓度不断升高;开发利用新能源,可以减少二氧化碳的排放,降低大气中二氧化碳的浓度。下面甲、乙两图反映的是开发利用新能源的两种途径。据此完成下列各题。图甲我国某社区的新型“阳光居室”图乙英国Seapen潮汐能发电机
(1)冬季晴天时,在未采用任何取暖设备的条件下,图甲所示“阳光居室”室内的最高气温可达22℃。请分析“阳光居室”是如何达到这一保温效果的。(2)开发利用新能源,能够减缓全球变暖。请根据“温室效应”的原理,解释其原因。答案(1)大部分太阳辐射能透过“阳光居室”的玻璃到达室内地面,地面吸收太阳辐射而增温,并以长波辐射的形式把热量传递给室内大气,地面长波辐射不能穿透玻璃而被反射回地面,从而将热量保留在居室内。同时,封闭的空间也隔绝了室内外热量的交换,加强了保温效果。(2)开发利用新能源使大气中二氧化碳减少,大气吸收的地面辐射也会减少,大气逆辐射会变弱,大气的保温作用减弱,使气温增高趋势减缓。
解析第(1)题,“阳光居室”的保温原理与大气的保温作用有相似之处,都是地面吸收太阳辐射而增温,并以长波辐射的形式把热量传递给大气,但也有独特之处:地面长波辐射不能穿透玻璃而被反射回地面,从而将热量保留在居室内,其保温作用比自然条件下要好很多。第(2)题,从二氧化碳吸收地面长波辐射和大气逆辐射补偿地面热量损失两方面考虑。开发利用新能源使大气中二氧化碳减少,大气吸收的地面辐射也会减少,大气逆辐射会变弱,大气的保温作用减弱,使气温增高趋势减缓。
本课结束
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