3.2大气受热过程学案（教师版）

必修一 十雾九晴
3.2 十雾九晴
——大气受热过程
课标：运用示意图等，说明大气受热过程原理，并解释相关现象。
主要概念：反射、散射、地面辐射、大气逆辐射
趣味话“地”
迟雾阴，早雾晴，半夜来雾雨不停
“迟雾阴，早雾晴；半夜起雾雨不停”，反映了老辈人对天气变化的一种认识，因此，民间有了“看雾知天”的说法。
雾有的兆雨，也有的兆晴，但秋冬季节的雾往往能预报明天的好天气，有“十雾九晴”之说。
那么，十雾九晴的判断依据是什么呢？带着这个问题我们来学习大气受热过程。
二、按图索“地”
图9—1（教材图3—11），回答问题。
1.指出大气对太阳辐射削弱作用的形式有哪些？
吸收、反射和散射
2.什么是大气的反射？如何解释白天阴天气温较低？
反射：大气中的云层和较大颗粒的尘埃，将投射其上的太阳辐射的一部分，有射回宇宙空间。
白天，阴天云层较厚，将太阳辐射反射会宇宙空间，获得太阳辐射能较少，导致气温较低。
3.什么是大气的散射？并指出大气散射的特点？
散射：当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时,太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方弥散,这种现象称为大气的散射。
特点：具有选择性，最易散射蓝、紫光。
4.指出“海天一色”（教材图3—12）的成因。
海水是蓝色的，而大气散射具有选择性，可见光中的蓝、紫光最易被散射，因此，晴天天空呈现为蓝色，和海水相互辉映，浑然一体，呈现出“海天一色”。
5.指出大气对太阳辐射吸收的选择性的特点，并说明为什么说太阳辐射不是对流层大气的主要的直接热源？
大气对太阳辐射吸收具有选择性，臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线，而对占太阳辐射能量一半以上的可见光基本不吸收，因此，在太阳辐射到达地面的过程中，大气受热有限，太阳辐射不是对流层大气主要的直接热源。
6.读图9—2（教材图（3—13），结合已学内容，指出到达地面的太阳辐射的分布规律是什么？并运用大气对太阳辐射削弱原理说明其原因。
规律：太阳辐射由低纬向高纬递减。
原因：低纬度地区的太阳高度大，太阳辐射经过大气的路程短,被大气削弱得少,到达地面的太阳辐射多；两极地区的情况则相反。
读图9—3（教材图3—15），阅读教材《大气对地面保温作用》，回答问题。
7.什么是地面辐射？指出太阳辐射和地面辐射的差异？为什么说地面辐射是对流层大气主要的直接热源？
概念：地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同时又持续向外(主要是向大气层)释放辐射能量,形成地面辐射。
差异：由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短;反之越长。由于地面的温度比太阳低得多，因此地面辐射的波长比太阳辐射要长得多，其能量主要集中在红外线部分。通常根据辐射波长的差异,将太阳辐射称为短波辐射，而将地面辐射称为长波辐射。
对流层大气中的水汽和二氧化碳等，可强烈地吸收地面辐射。地面辐射释放的能量，除极少一部分透过大(返回宇宙空间外，绝大部分( 75%~95%)都被截留在对流层大气中，使大气增温。所以说，地面是对流层大气主要的直接热源。
8.什么是大气辐射和大气逆辐射？指出大气逆辐射的作用是什么？
大气辐射：大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量，称为大气辐射。
大气逆辐射：射向地面的大气辐射，其方向与地面辐射相反，称为大气逆辐射。
大气逆辐射作用：对地面的保温作用
9.据图9—3（教材图3—15），描述大气受热过程，并完成下列连线。
（1）描述过程：
太阳辐射（短波辐射）经过大气，被大气吸收、反射和散射等方式削弱后到达地面，地面吸收太阳辐射升温（太阳暖大地），产生地面辐射（长波辐射）射向大气，大气吸收地面辐射升温（大地暖大气），产生大气辐射和逆辐射，大气逆辐射对地面产生保温作用（大气还大地）。
（2）连线：
太阳暖大地 地面辐射
大地暖大气 大气逆辐射
大气还大地 太阳辐射
三、问“地”探究
读图9—4（教材图3—10），思考并回答下列问题。
1.越接近地平线，朝霞、晚霞的颜色越红的原因是什么？
越接近地平线，太阳高度角越小，太阳辐射经过大气的路程越长，被大气削弱越多。尤其是散射作用越强，越多的蓝、紫光在到达地面之前被散射削弱，透过大气的太阳辐射以红、橙光越多。因此，越接近地平线，朝霞和晚霞的颜色越红。
2.“朝霞不出门、晚霞行千里”蕴含的道理是什么？
朝霞说明早晨天空有云彩存在，有较多的水汽，大气状态不稳定。随着太阳升高，热力作用增强，对流进一步发展，云也会进一步发展变化，容易造成阴雨天气；晚上由于太阳落山，大气趋于稳定，对流减弱，云也易消散，天气一般晴好，利于出行。
3.思考“晨昏蒙影”的成因是什么？
日出前和日落后的一段时间内,天空呈现出微弱的光亮,这种现象叫作"晨昏蒙影”。这种现象是由于大气散射引起的，日出前和日落后太阳光虽然不能直接照射到地面,但可以照射到地球的大气层中。高空大气能够对太阳起散射作用,从而引起“晨昏蒙影”现象。在高纬度地区,每年有一段时间,当天的晨蒙影与前一天的昏蒙影相接，出现白夜现象。纬度越高,白昼持续的时间越长。
读图9—5（教材图3—14），并阅读75页“活动2”，回答下列问题。
4.比较不同性质地面反射率，指出哪些种类地面反射率较高，哪些种类地面反射率较低？
新雪最高，冰较高；海洋最低，耕地、深色土等较低
5.地面性质与反射率之间的关系？
地面对太阳辐射的反射率大小，取决于地面的性质，如颜色、干湿状况、粗糙程度等。
6.思考为什么北极平均气温比南极平均气温高很多？
北极表面主要为海洋，地面反射率低，获得太阳辐射多，升温幅度大，产生的地面辐射多，大气获得的地面辐射多，气温升温幅度大；反之，南极地区以冰雪为主，地面反射率高，获得太阳辐射少，升温幅度小，产生的地面辐射少，大气获得的地面辐射少，气温升温幅度小。
7.绿色植物对紫外线和可见光的吸收很强，反射很弱；对近红外线的吸收很弱，反射很强。想一想，如何根据绿色植物的反射特征，利用遥感技术实时准确监测森林、草原面积的动态变化。
利用遥感传感器接收森林或草原的某一红外线波段数据，确定该时段森林或草原的面积范围。监测不同时间段该区域的红外线波段数据，即可判断森林或草原面积的动态变化情况。
8.阅读《大气热力作用的意义》，如何利用大气热力作用解释昼夜温差大小？
晴天：云少，白天，大气对太阳辐射的削弱少，获得的太阳辐射多，气温高；夜晚，大气逆辐射弱，对地面的保温作用差，气温低。昼夜温差大。
阴天，云多，白天，大气对太阳辐射的削弱多，获得的太阳辐射多，气温低；夜晚，大气逆辐射强，对地面的保温作用强，气温高。昼夜温差小。
9.绘图解释月球昼夜温差大（白天最高127℃，夜晚最低—183℃）的原因？
四、开疆拓“地”
（一）大气受热过程原理的应用
1.运用大气受热过程原理解释“十雾九晴”的原因。
雾（露、霜）的形成条件是：第一，饱和的水汽；第二，剧烈降温凝结；第三，无风或微风的夜晚。晴天的夜晚，大气逆辐射弱，对地面的保温作用差，降温幅度大，水汽更易凝结成雾。
2.秋冬季节，我国北方农民常用人造烟雾的办法，使地里的蔬菜免遭冻害，如图9—6，同时，利用玻璃温室种蔬菜，如图9—7，运用大气受热过程解释其原因。
人造烟雾可在夜晚增强大气逆辐射，加强对地面保温作用，减轻冻害。
太阳短波辐射能透过玻璃（塑料）进入温室，使温室内地面温度升高；而温室内地面长波辐射很少能穿透玻璃（塑料），从而反把热量保留在温室内，使温室内气温高于温室外。
（二）地面辐射的影响因素
五、一“地”了然受热过程