第三节 大气环境
第1课时 对流层大气的受热过程
2014年12月28日早晨,一架亚航QZ8501航班客机从印尼泗水飞往新加坡途中与地面控制中心失去联系后坠毁,机上载有162人全部遇难。这架客机飞行员最后一次与空管中心通话是在清晨6时12分,当时飞行员“要求左转并提升至38000英尺(11582米)避风”,但是空管中心没有立即同意他的请求。同学们,为什么飞行员认为提高飞行高度,飞机会更安全呢?这节课就让我们来探寻大气层的秘密。
1.了解大气的垂直分层结构,理解各层的主要特征及其与人类活动的关系。 2.理解对流层大气的受热过程,掌握温室效应的原理。
一、大气垂直分层
1.对流层:气温随高度增加而① ,空气② 运动显著,天气现象复杂多变。 2.平流层:气温随高度增加而③ ,大气以水平运动为主。 3.高层大气:气温随高度增加先④ 后⑤ 。 二、大气的受热过程
1.大气对太阳辐射的削弱作用 (1)⑥ 吸收
⑦ 吸收波长较短的⑧ ;⑨ 和二氧化碳吸收波长较长的红外线。
(2)散射和⑩ 。 2.地面辐射
(1)地面辐射为长波辐射,是对流层大气增温的直接热源。 (2)影响因素: 因素和下垫面因素。
3.大气逆辐射:射向地面的大气辐射称为大气逆辐射,对地面起到 作用。 【答案】 ①降低 ②对流 ③升高 ④降低 ⑤升高
⑥选择性 ⑦臭氧 ⑧紫外线 ⑨水汽 ⑩反射 纬度 保温
1.可作为“地球的天然屏障”的是哪一层?人类活动对这一层有怎样的影响?
【提示】 平流层中的臭氧层。人类排放大量的氟氯烃,导致臭氧减少。 2.玻璃温室的保温原理是什么?
【提示】 温室顶棚的玻璃窗(塑料薄膜)对太阳辐射几乎是透明的,太阳辐射可以顺利地进入温室内部,温室内部接收太阳辐射以后,也要向外放出地面辐射,但这种地面长波辐射却难以穿透温室顶棚的玻璃窗(塑料薄膜),使得从太阳辐射那里获得的能量得以保存在大棚内部。
1.诗句“我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒”反映的是( )。
A.平流层大气的逆温现象
B.对流层大气垂直方向上气温变化
C.海拔越高,空气越稀薄,大气吸收的太阳辐射越少 D.海拔越高,气压越高,到达的地面辐射越少
【解析】 “高处不胜寒”是关键词,体现了对流层大气垂直方向上气温递减的现象。 【答案】 B
2.由于大气的散射作用而产生的自然现象有( )。
①晴朗的天空呈蔚蓝色;日落后和日出前仍有一段时间天空是明亮的 ②夏天天空多云,白天气温不太高 ③阴天的室外和晴天的室内,没有太阳光的直接照射也是明亮的 ④多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些
A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 【解析】 夏天白天多云,反射强,气温不高;多云的夜晚因大气逆辐射强,气温比晴朗的夜晚高。
【答案】 C
读大气受热过程图,回答3~4题。
3.下列使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序,正确的是( )。
A.①—②—③ B.①—④—② C.②—③—④ D.③—④—②
4.影响对流层大气温度随高度升高而递减的是箭头( )。
A.① B.② C.③ D.④
【解析】 第3题,读图可以看出,①是太阳辐射,②是地面辐射,③是大气逆辐射,④是到达地面的太阳辐射。近地面大气温度升高的热量传递的顺序是①→④→②。第4题,地面辐射是对流层大气的直接的主要热源,因此应该为箭头②。
【答案】 3.B 4.B
探究一 大气的垂直分层
[互动探究] 结合教材图2-23“大气的垂直分层示意”及下图,回答下列问题。
(1)说出大气垂直分层中A、B、C三层的名称。
(2)A层气温如何变化?B层气温如何变化?原因分别是什么?
(3)二氧化碳和臭氧分别有什么作用?人类活动对其含量有何影响? (4)简述平流层适宜飞机飞行的原因。
(5)燃烧矿物燃料、毁林等使大气中的二氧化碳浓度升高,这会有何影响?会带来什么问题?
(6)简述对流层与人类关系最为密切的原因。 【答案】 (1)A.对流层,B.平流层,C.高层大气。
(2)A层气温变化随高度的增加而递减。原因:地面是对流层大气的主要直接热源,离地面越远,气温越低。B层气温随高度增加而升高。原因:该层的气温基本上不受地面影响,而是靠臭氧吸收太阳紫外线而增温的。
(3)二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料,并对地面起保温作用;臭氧能大量吸收太阳紫外线,保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害,被誉为“地球生命的保护伞”。由于人类活动的影响,使得大气中二氧化碳含量不断增加,臭氧总量减少。
(4)平流层中大气以水平运动为主,水汽少,杂质小,能见度好,故非常适宜飞行。 (5)影响:使大气逆辐射增强,近地面气温升高。带来的问题:温室效应、全球变暖。 (6)主要原因:一是人类生活在对流层的底部;二是云、雨、雾、雪等天气现象都发生在对流层。
[归纳总结] 名气温垂直分布规律 主要原因 称 高层随高度增加底部底部热量来源于臭氧层,上部来自氧原子吸收的大量紫外线 大下降,上部上升 气 平随高度增加而上流升,30千米以上22~27千米附近的臭氧层大量吸收紫外线 层 迅速上升 对随高度增加而递流减,垂直递减率地面是对流层大气的主要热源 层 为0.6 ℃/100 m 探究二 对流层大气的受热过程
[互动探究] 1.读教材“大气对太阳辐射的削弱作用”表、图2-24、图2-25、图2-26和阅读材料“大气的温室效应和保温作用”,回答下列问题。
(1)太阳辐射经过大气层时受到哪些削弱作用?
(2)大气中的哪些成分对太阳辐射有吸收作用?这种吸收作用有选择性吗?说明理由。
(3)大气中的哪些成分对太阳辐射有散射作用?在太阳辐射的可见光中,哪种光最容易被散射?
(4)大气中的哪些成分对太阳辐射有反射作用?这种反射作用有选择性吗? (5)地面对穿过大气的太阳辐射有何作用?
(6)教材图2-26反映了太阳辐射在地球上的分布受哪个因素的影响?为什么? 【答案】 (1)反射、散射和吸收。
(2)平流层中的臭氧和对流层中的水汽和二氧化碳。大气对太阳辐射的吸收作用有选择性,因为平流层中的臭氧主要吸收紫外线,而对流层中的水汽和二氧化碳主要吸收红外线。
(3)空气分子和细小尘埃。波长较短的蓝色光。 (4)云层。没有选择性。
(5)大部分被吸收,一小部分被地面反射。
(6)纬度。低纬度地区的太阳高度角大,单位面积获得的太阳辐射能多,且太阳辐射经过大气层的路程短,被大气削弱的少,地球表面吸收的太阳辐射就多;高纬度地区的情况则相反。
2.结合下面几幅示意图,回答下列问题。
(1)直观图解大气对太阳辐射的削弱过程(如下图所示),为什么说“太阳暖大地”?
(2)温度曲线反映大气的受热过程(如下图所示)。
①太阳辐射、地面辐射、大气辐射有何特点? ②“大地暖大气”该如何解释?
(3)直观图解大气受热过程(如下图所示) ,为什么说最终“大气返大地”?
(4)读太阳高度与受热面大小的关系图,分析全球热量由低纬向高纬递减的原因。
【答案】 (1)“太阳暖大地”:太阳辐射能是地球上最主要的能量来源,虽然需要穿过厚厚的大气,但大气直接吸收的太阳辐射能量很少,只有臭氧和氧原子吸收一部分波长较短的紫外线,水汽和二氧化碳吸收波长较长的红外线,而能量最强的可见光被吸收的很少,绝大部分透过大气射到地面,地面因吸收太阳辐射能而增温。
(2)①任何物体都要向外辐射能量,物体的温度越高,辐射中最强部分的波长越短;反之则相反。太阳的温度远远大于地面的温度;大气的温度又略低于地面的温度。所以这三者对比,太阳辐射属于短波辐射,而地面辐射、大气辐射属于长波辐射。
②地面增温的同时向外辐射热量。相对于太阳短波辐射,地面辐射是长波辐射,除少数透过大气返回宇宙空间外,绝大部分(75%~95%)被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收,使大气增温。
(3)大气在增温的同时,也向外辐射热量,既向上辐射,也向下辐射,其中大部分朝向地面,称为大气逆辐射,大气逆辐射把热量还给地面,在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,对地面起了保温作用。
(4)同束光线,太阳高度越大,辐射面积越小,即单位面积太阳辐射越强;太阳高度越大,太阳辐射经过的大气路程越短,大气对其削弱越少,太阳辐射越强。纬度越高,年平均正午太阳高度越小。
[归纳总结] 1.大气对太阳辐射的削弱作用 参与作作用形作用特被削弱用的大形成的自然现象 式 点 的辐射 气成分 云层、各种波无选择反射 较大尘长的太夏季多云的白天,气温不太高 性 埃 阳辐射 空气分波长较散射 选择性 子、微短的蓝、晴朗天空呈蔚蓝色 小尘埃 紫光 臭氧、水汽、紫外线、吸收 选择性 — 二氧化红外线 碳 2.大气受热过程图示
河北省南宫中学2015-2016学年高中地理 第二章 第三节 大气环境 第1课时学案 湘教版必修1
