2019-2020学年高中地理 第2章 自然地理环境中的物质运动和能量交换 第1节 大气的热状况与大

-1-第1课时大气的受热过程学习目标：1.了解大气对太阳辐射的吸收、反射作用。2.理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间的关系。(难点)3．掌握大气的受热过程和大气保温作用的基本原理。(重点、难点)1．大气热量的根本来源：太阳辐射。2．大气受热过程的三个环节(1)太阳辐射穿过大气层。(2)太阳辐射到达地面。(3)地面吸收太阳辐射增温的同时，再把热量传给大气。3．大气对太阳辐射的三种削弱作用(1)削弱作用的成因或特性代号削弱作用成因或特性①反射作用大气中的云层和较大的尘埃对可见光的作用②散射作用大气中的空气分子或细小尘埃对可见光的作用③吸收作用具有选择性：臭氧强烈吸收紫外线；水汽和二氧化碳主要吸收红外线(2)太阳辐射分布不均①表现：由低纬度向两极递减。②原因：低纬度地区太阳高度角大，太阳辐射经过大气层的路径短，被大气削弱的少，地面吸收的太阳辐射多。高纬度地区相反。4．大气对地面的保温作用-2-(1)能量来源：地面是大气主要的直接热源，即大气主要是吸收A地面辐射而增温。(2)保温原理：大气辐射大部分以B大气逆辐射的形式把热量返还地面，对地面起到了保温作用，人们通常称之为大气的“温室效应”。(3)影响：①降低白天近地面的气温，提高夜间温度，缩小了气温日较差。②为生命活动提供了适宜的温度条件。[特别提醒]大气逆辐射始终是存在的，且白天因气温较高，大气逆辐射更强。但夜晚大气逆辐射作用更重要。(1)大气对太阳辐射的吸收具有选择性。()(2)太阳辐射是近地面大气的直接热源。()(3)低纬度太阳高度角大，太阳辐射被削弱的多。()(4)大气逆辐射对地面起到保温作用。()(5)晴天昼夜温差大的原因是()①白天大气削弱作用强②白天大气削弱作用弱③夜晚大气保温作用强④夜晚大气保温作用弱A．①③B．②④C．②③D．①④【提示】(1)√(2)×地面辐射是近地面大气主要的、直接的热源。(3)×低纬度太阳高度角大，太阳辐射被削弱的少。(4)√(5)B大气对太阳辐射的削弱作用“蓝蓝的天上白云飘，白云下面马儿跑，挥动鞭儿响四方，赞歌更嘹亮，要是有人来问我，这是什么地方，我就骄傲地告诉他，这是我的家乡。”——《草原上升起不落的太阳》问题1(综合思维)根据材料分析，晴朗的天空为什么呈蔚蓝色？提示：空气分子对太阳辐射可见光中的蓝色光散射最强。问题2(综合思维)云层对太阳辐射有何影响？-3-提示：云层能反射太阳辐射。云层越厚，云量越多，反射作用越强。问题3(综合思维)为什么大气直接吸收的太阳辐射并不多？提示：因为太阳辐射的能量主要集中在可见光部分，而大气主要是吸收太阳辐射中波长较短的紫外线部分和波长较长的红外线部分，对可见光部分吸收很少。[归纳总结]__大气对太阳辐射的削弱作用作用形式参与作用的大气成分削弱的波长范围作用特点实例吸收臭氧(平流层)紫外线吸收强烈，有选择性，对可见光吸收得很少平流层气温随海拔增加而上升水汽、CO2(对流层)红外线反射较大颗粒尘埃、云层各种波长同样被反射无选择性，云层越厚，反射越强夏季多云的白天，气温不会太高(偏低)散射空气分子、微小尘埃波长较短的可见光(蓝光、紫光)向四面八方散射，有选择性晴朗的天空呈蔚蓝色颗粒较大的尘埃、雾粒、小水滴各种波长同样被散射无选择性阴天的天空灰蒙蒙的三种削弱作用，以反射作用为最强，大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收得很少，大部分可见光能够透过大气透射到地球表面。1．读下图，完成(1)～(2)题。-4-(1)低层大气的主要直接热源是()A．地面B．太阳C．大气D．大气逆辐射(2)大气对地面的保温作用及其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．大气的散射作用——DC．大气的吸收作用——BD．大气的逆辐射作用——C(1)A(2)D[由图示可知A为太阳辐射，B为地面辐射，C为大气逆辐射，D为大气的反射作用。大气对太阳辐射的直接吸收能力弱，地面才是大气的直接热源。太阳通过太阳辐射“暖”地面，地面利用地面辐射“暖”大气，大气以逆辐射起到了保温作用。]大气对地面的保温作用在古老的神话传说中，月亮上的“广寒宫”终年深冷幽寂，实际上“广寒宫”并不是一直都是深冷幽寂的。在有太阳照射时，“广寒宫”可以达到130°C的高温，在没有太阳照射时，温度下降到－180℃～－170℃。问题1(综合思维)为什么有太阳照射时，“广寒宫”可以达到130℃的高温？【提示】月球上没有大气层，缺少对太阳辐射的削弱作用。问题2(综合思维)为什么没有太阳照射时，温度会下降到－180℃～－170℃？【提示】月球上没有大气层，夜间没有大气逆辐射，缺少大气的保温作用。[归纳总结]__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过程如下图所示：-5-由上图可知，大气对地面保温作用的过程可归纳如下表：图示名称具体过程热量来源Ⅰ太阳暖大地太阳辐射到达地面，地面吸收后增温太阳辐射Ⅱ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，对地面起到保温作用大气逆辐射Ⅲ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辐射地面昼夜温差大小的分析思路分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理，主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析。地势高低地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大天气状况晴朗的天气条件下，白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大下垫面性质下垫面的比热容大→地面增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地2．读图，完成(1)～(3)题。(1)当地面辐射最强时()①地面温度最高②大气接收的热量继续增多③太阳辐射最强④大气逆辐射最强A．①③B．②④C．③④D．①②(2)对地面起保温作用的是()A．aB．bC．cD．d-6-(3)当大气中的云量和水汽含量增加时()①箭头f可能增强②箭头b可能增强③箭头c可能增强④箭头a可能增强A．①②④B．②③④C．①③④D．①②③(1)D(2)C(3)D[第(1)题，地面辐射最强时，地面温度最高；此时，大气继续吸收地面辐射，气温继续上升。第(2)题，大气通过大气逆辐射对地面起保温作用。第(3)题，大气中云量和水汽增加会使地面吸收的太阳辐射减少，箭头a可能减弱，箭头f增强；吸收的地面辐射增多，大气逆辐射增强，即箭头b和箭头c都会增强。]大气的“温室效应”图(教师用书独具)探讨1(区域认知)地面和对流层大气的主要热量来源是否相同，为什么？提示：不相同。地面的热量主要来自太阳辐射。太阳辐射是地球(地面和大气)能量的根本来源。对流层大气通过吸收少量太阳辐射和大量地面辐射而实现受热过程，即地面辐射是对流层大气主要的直接的热源。探讨2(区域认知)大气是如何对地面保温的？提示：大气通过大气逆辐射将热量返还给地面，弥补地面辐射损失的热量，从而对地面起保温作用。探讨3大气保温和玻璃温室保温的原理是否相同？提示：同是保温作用，但二者原理并不相同。大气保温作用主要依赖大气的逆辐射把地面辐射的热量还给地面；而温室的玻璃并不能阻截或吸收地面长波辐射，而在于阻止空气在室内外对流或湍流发生的热交换。据研究，这种阻止空气在室内外热交换的作用，比大气的保温气体吸收长波辐射致暖作用大3～4倍。-7-判读此图，要注意以下几点：1．太阳辐射属于短波辐射，大气辐射和地面辐射属于长波辐射。2．大气对太阳辐射的吸收作用微弱，对地面辐射的吸收作用强烈。3．近地面大气主要、直接的热源是地面辐射。4．大气对太阳辐射具有削弱作用，对地面有保温作用。下面的左图为某同学做的模拟温室效应的小实验示意图，右图为太阳辐射略图。据此完成(1)～(2)题。(1)左图中两支同样的温度计静置在阳光下，一刻钟后，透明玻璃瓶内温度计读数与瓶外的相比()A．大B．小C．相同D．难以判断(2)右图中与全球变暖相对应的大气热力作用是()A．①B．②C．③D．④(1)A(2)D[透明玻璃瓶具有保温作用，故透明玻璃瓶中的温度比瓶外的温度高。④为大气逆辐射，它与全球变暖有关。]地理实践力——茶园风扇松阳县位于浙江省西南山区，自古有“桃花源”的美誉，是国家级生态示范区，著名“茶叶之乡”。近年来，大木山万亩茶园安装了很多像电线杆一样的高的电风扇(下图)，为什么茶园里会有那么多电风扇。风扇顶部有自动控温系统，早春时期，当温度低于4.8摄氏度时，防霜机会自动检测到，从而对前方10米范围内进行吹动，把上层热气导向地表。因为风扇转速每分钟有950转，风力比较大，对地表的低温进行调控，破坏霜形成的条件，达到防止霜降冻伤茶树嫩芽的目的。-8-结合上述资料，推断风扇启动的时间，利用地理知识解释茶园风扇防霜、防冻的原理。提示：启动时间：早春时节，晴朗夜间日出前后原理：大气逆辐射作用弱，近地面形成逆温，利用风扰动近地面空气，把上层较暖空气吹到近地面，提高近地面气温，达到防霜、防冻目的。(教师用书独具)题组1大气对太阳辐射的削弱作用太阳辐射透过大气层时要受到大气的削弱作用。据此回答1～2题。1．关于大气对太阳辐射的吸收作用，下列四组连线中正确的是()A．对流层—水汽—紫外线B．对流层—水汽和二氧化碳—红外线C．平流层—臭氧—红外线D．对流层—二氧化碳—可见光2．下列自然现象中，与大气对太阳辐射的削弱作用无关的是()A．多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些B．夏季天空多云时，白天的气温不会太高C．晴朗的天空呈现蔚蓝色-9-D．低云笼罩的白天，天空仍是明亮的1．B2.A[第1题，大气对太阳辐射的吸收具有选择性：平流层大气中的臭氧吸收波长较短的紫外线；对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收波长较长的红外线。第2题，A项所叙述的现象，原因是多云增强了大气逆辐射，因而气温较高，所以与大气对太阳辐射的削弱作用无关。B项所叙述的是云层的反射作用。C项所叙述的现象是大气的散射作用。D项所叙述的现象也是大气散射作用的结果，因此正确的是A项。]题组2大气对地面的保温作用下图表示大气的受热过程。读图，完成3～4题。3．图示箭头中，代表近地面大气直接热源的是()A．④B．③C．②D．①4．表示大气补偿地面辐射热量的箭头是()A．②B．①C．④D．③3．A4.D[第3题，大气对太阳辐射的吸收很少，而能够吸收大部分的地面辐射，因此地面辐射是近地面大气的直接热源，图示箭头④表示地面辐射。第4题，大气逆辐射与地面辐射相反，有效补偿了地面辐射散失的热量，图示箭头③表示大气逆辐射。]5．下图，昼夜温差最小的是()ABCDD[海洋比陆地的热容量大，增温和降温速度都慢，海洋的温度变化要比陆地小；晴天，白天受热快，夜晚大气保温作用差，降温快，昼夜温差大；阴天，白天云层对太阳反射作用强，增温慢，夜晚，大气层厚保温作用强，降温慢，昼夜温差小。](教师用书独具)教材P34阅读火山喷发出的颗粒物增加了大气对太阳辐射的散射作用，使更大部分的蓝色光在到达你的视野之前就已经被折射掉了，剩下更为集中的红色和橙色的太阳光，从而使日出和日落时的太阳变得更红。-10-教材P35思考晴朗的夜晚，大气逆辐射弱，大气保温作用差，气温较低；阴天的夜晚云较多并能增强大气逆辐射，增强大气保温作用，气温较高，故晴朗的早晨比阴天的早晨寒冷一些。教材P45复习题大气保温作用大致可分为四个过程：①太阳辐射透过大气使地面热量增加而升温；②地面增温后以长波辐射方式将热量传导给大气；③对流层大气中的二氧化碳和水汽吸收了绝大部分地面长波辐射使大气增温；④大气增温的同时也向外辐射热量，其中大部分以逆辐射方式将热量还给地面，大气对地面的保温过程，实质上是其热量以不同辐射方式传导的过程。如下图所示：