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大气受热过程
湘教版必修一
第三章-第二节
01
大气对太阳辐射的削弱作用
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
1.太阳辐射的组成
0
2
4
6
8
10
12
0.2
0.4
0.8
1
1.5
2
3
紫外区
可见光区
红外区
波长
(um)
辐射能力[J/(cm2·min·um)]
1.紫外区:波长<0.4
2.可见光区:
波长介于0.4-0.76
太阳辐射能量最集中部分
3.红外区:波长>0.76
温度越高,波长越短
长
短
太阳辐射为短波辐射
太阳高度大,经过大气路程短,削弱少,太阳辐射强;(低纬度地区/正午)
太阳高度小,经过大气路程长,削弱多,太阳辐射弱。(高纬度地区/早晚)
影响因素一:太阳高度
2.大气对太阳辐射的削弱作用存在时空差异
大气
地平线
太阳辐射
大气上界
太阳高度与太阳辐射经过大气路程长短的关系示意
太阳高度与太阳辐射经过大气路程长短的关系示意
太阳高度大,等量的太阳辐射在地表分布的面积小,光热越集中,太阳辐射强;
太阳高度小,等量的太阳辐射在地表分布的面积大,光热越分散,太阳辐射弱。
海拔高,空气稀薄,对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射多。
影响因素二:海拔
2.大气对太阳辐射的削弱作用存在时空差异
西藏拉萨被称为“日光城”
2.大气对太阳辐射的削弱作用存在时空差异
晴天云量少,大气对太阳辐射的削弱作用弱,太阳辐射强。
阴天云量多,大气对太阳辐射的削弱作用强,太阳辐射弱。
影响因素三:天气
参与的大气成分 吸收的太阳辐射 特点
臭氧(平流层)
紫外线
3.大气的削弱作用——吸收
水汽、二氧化碳(对流层)
红外线
有选择性
平流层
对流层
高层大气
臭氧
水汽、二氧化碳等
太阳
辐射
3.大气的削弱作用——反射
平流层
对流层
高层大气
臭氧
水汽、二氧化碳等
太阳
辐射
参与的大气成分 反射的太阳辐射 特点
云层和较大颗粒的尘埃
各种波长
无选择性
3.大气的削弱作用——散射
平流层
对流层
高层大气
臭氧
水汽、二氧化碳等
太阳
辐射
参与的大气成分 散射的太阳辐射 特点
空气分子/微小尘埃(晴天)
可见光中波长较短的蓝紫光
有选择性
空气分子
P74 图3-12 海天一色
2.大气的削弱作用——散射
平流层
对流层
高层大气
臭氧
水汽、二氧化碳等
太阳
辐射
参与的大气成分 散射的太阳辐射 特点
空气分子/微小尘埃(晴天)
可见光中波长较短的蓝紫光
有选择性
较大颗粒尘埃(阴天)
各种波长的太阳辐射
无选择性
空气分子
天空乌云密布
反射作用
晨昏蒙影
散射作用
运用大气对太阳辐射的削弱作用原理解释下列现象
朝霞、晚霞
晨昏蒙影
在日出之前(黎明)和日没以后(黄昏)的一段时间,天空仍然明亮,处于半光明状态。这段时间,既不是真正的白昼,也不是真正的黑夜,是昼夜交替的过渡时期。天文学称之为晨昏蒙影。
这种现象是由大气散射引起的,日出前
和日落后太阳光虽然不能直接照射到地面,
但可以到达地球的大气层。高空大气能够对
太阳起散射作用,从而引起晨昏蒙影。
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,白夜持续的时间越长。
天空乌云密布
反射作用
晨昏蒙影
散射作用
运用大气对太阳辐射的削弱作用原理解释下列现象
朝霞、晚霞
散射作用
朝霞、晚霞
霞是日出、日落前后天空或云层上出现的彩光,由接近地平线的太阳光经大气中尘埃、水汽和空气分子散射后的剩余色光形成。日出、日落时分,太阳光经过大气的路程比正午时分长,更多的蓝光、紫光在进入我们的视野前被散射掉了,剩下主要包括红光、橙光的太阳光。
因为可见光中,波长较长的红光和橙光
不容易被大气散射,而波长较短的蓝光和紫
光容易被大气散射。
通常太阳越接近地平线,水汽和尘埃等
越多,大气散射作用越明显,散射掉的蓝光
和紫光越多,保留下来的红光和橙光越多,
因此霞的颜色就越红。
朝霞、晚霞
朝霞、晚霞还与天气有一定关系,如有“朝霞不出门,晚霞行千里”的谚语。
朝霞说明早晨天空有云彩存在,有较多的水汽,大气状态十分不稳定。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,容易造成阴雨天气而不便出行。
相反,晚上由于太阳下山,大气状况
逐渐趋于稳定,对流减弱,云也易于消散,
天气一般晴好,有利于出行。
(2021年1月台州期末)
两小儿辩日的远近。一曰:太阳刚出时像车的伞盖一样大,到了中午时就如同盘子一般小了,这不是远的小而近的大吗?另一曰:太阳刚出来时清清凉凉的,到了中午的时候热得如同把手伸进热水中,这不是近的热,而远的凉吗?右图为太阳高度与太阳辐射经过大气路径长短的关系示意图。完成32、33题。
32.一小儿认为“早晨凉而中午热”,用大气热力原理来解释是由于太阳辐射处于( )
A.① 经过的大气路径短 B.② 受到的大气散射多
C.① 地面的反射比较强 D.② 到达地面的辐射多
33.与霞出现在①时相关的是( )
A.大气反射 B.大气吸收
C.大气散射 D.大气辐射
D
C
02
大气对地面的保温作用
太阳辐射经过大气削弱作用后到达地表
一部分被地面反射
1.地表对太阳辐射的作用
太阳辐射
地面反射
0
50
100
水泥路
沙土
黏土
浅色土
深色土
草地
耕地
新雪
冰
海洋
海洋
40-50
29-35
22-32
20
10-15
26
14
50
7(平均)
2(赤道)
84-95
太阳辐射
活动:不同性质地面的反射率
地面性质
反射率 / %
1.比较不同性质地面的反射率,说一说哪些种类地面的反射率较高,哪些种类地面的反射率较低。
新雪、冰面对太阳辐射的反射率比较高;
海洋、深色土和耕地对太阳辐射的反射率较低。
活动:不同性质地面的反射率
2.分析地面性质与反射率之间的关系。
地面反射率的大小取决于地面的性质和状态。一般来说,深色土壤的反射率比浅色土壤小,潮湿土壤的反射率比干燥土壤小,粗糙表面的反射率比平滑表面小。
活动:不同性质地面的反射率
3.绿色植物对紫外线和可见光的吸收很强,反射很弱,而对近红外线的吸收很弱,反射很强。议一议,根据绿色植物的反射特征,如何利用遥感技术,实时准确地监测森林、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。
活动:不同性质地面的反射率
太阳辐射经过大气削弱作用后到达地表
一部分被地面反射
一部分被地面吸收,导致地面增温,释放地面辐射,因能量集中在红外线,称为长波辐射
1.地表对太阳辐射的作用
太阳辐射
地面反射
地面辐射
地面吸收
2.大气对地面的保温作用
地面辐射小部分射入宇宙空间
绝大部分(75%-95%)被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收,使大气增温
地面是对流层大气主要的直接热源
太阳辐射
地面反射
地面辐射
地面吸收
大气吸收
2.大气对地面的保温作用
太阳辐射
地面反射
地面辐射
地面吸收
大气吸收
①大气增温后,产生大气辐射,也是长波辐射
②一部分向上射向宇宙空间
③大部分向下返还给地面,称为大气逆辐射,对地面起保温作用
大气逆辐射
地 面
地
面
辐
射
大气吸收
“太阳暖大地”
“大气还大地”
“大地暖大气”
大气逆辐射
大气辐射
太阳辐射
大气反射
大气吸收
大气散射
2.大气对地面的保温作用
地面反射
地面吸收
大气上界
大气
射向宇宙空间
射向宇宙空间
地面辐射(长波辐射)是对流层大气的直接热源
短波辐射
长波辐射
地面是对流层大气的直接热源,离地面越远温度越低。
高处不胜寒
运用大气对地面的保温作用原理解释下列现象
晴朗的夜晚,大气保温作用弱,地面辐射散失多,地表降温快。
霜冻多出现在深秋至次年早春的晴朗夜晚(十雾九晴)
太阳短波辐射可以穿过玻璃,进入温室内;地面吸收后转化为地面长波辐射,无法穿过玻璃,因而提高温室内的温度。
玻璃温室
运用大气对地面的保温作用原理解释下列现象
燃烧秸秆增加烟雾、二氧化碳等,增强大气逆辐射,提高地面温度。
燃烧秸秆
Q1:月球基本上没有大气,赤道处中午高达 127 ℃,晚上最低达 -183 ℃。为什么月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多?
运用大气受热过程原理解释下列现象
大气受热过程
削弱作用
保温作用
弱
提高白天温度
降低夜晚温度
增大昼夜温差
弱
Q2:从大气受热过程角度分析,晴朗和多云的天气,哪一天气温日较差小?为什么?
白天,大气对太阳辐射的削弱(反射)作用强,气温不会太高;
夜晚,大气对地面的保温作用强(大气逆辐射作用强),气温不会太低。
多云天气
大气热力作用的意义(温室效应)
地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用,既降低了白天的最高气
温,又提高了夜间的最低气温,从而减小了气温日较差,使得地面因昼夜交替而导
致的温度波动趋于缓和。特别是大气的保温作用,才使得地球表面平均气温提高到 15 ℃左右,形成适宜人类生存的温度环境。
学以致用
秋词
刘禹锡
自古逢秋悲寂寥,我言秋日胜春朝。
晴空一鹤排云上,便引诗情到碧霄。
山明水净夜来霜,数树深红出浅黄。
试上高楼清入骨,岂如春色嗾人狂。
s u
大气的散射作用
大气逆辐射弱
对流层气温特点
1.由于大气的热力作用( )
①霜冻多出现在晚秋多云的夜晚 ②夏季多云的夜晚,气温比晴天低
③产生温室效应,适宜人类生存 ④“高处不胜寒”
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
2.气象谚语有“露重见晴天”的说法,就此观察,下列叙述正确的是( )
A.天空云量少,大气保温作用强 B.地面辐射强,地表降温慢
C.空气中水汽少,地表降温慢 D.大气逆辐射弱,地表降温快
3.右图为“大气受热过程示意图”。大气中( )
A.臭氧层遭到破坏,会导致①增加
B.二氧化碳浓度降低,会使②减少
C.可吸入颗粒物增加,会使③增加
D.出现雾霾,会导致④在夜间减少
练习
D
D
B
电视剧《闯关东》中的场景:“主人公朱开山为了避免所种的庄稼遭受霜冻危害,在深秋的夜晚带领全家及长工们在田间地头点燃了柴草……”。结合大气受热过程示意图,完成4-5题。
4.图中a、b、c所代表的内容,叙述正确的是( )
A.a代表大气的直接热源
B.a、b、c所代表的辐射波长的长短关系是aC.b代表的辐射主要被大气中的臭氧吸收
D.c代表的辐射与天气状况无关
5.朱开山一家燃烧柴草防御霜冻的做法,有利于( )
A.增强a辐射 B.增强b辐射 C.增强c辐射 D.改变b的辐射方向
a
b
c
大气上界
练习
B
C
某学校地理兴趣小组做了如下实验:做两个相同规格的玻璃箱(如图),甲底部放一层土,中午同时把两个玻璃箱放在日光下,十五分钟后,同时测玻璃箱里的气温,结果发现底部放土的比没有放土的足足高了3℃。完成6-7题。
6.该实验主要目的是测试( )
A.大气主要的直接热源 B.大气的热力运动
C.一天中最高气温出现的时刻 D.大气的温室效应
7.甲箱温度比乙箱温度高的原因是( )
A.太阳辐射强弱差异 B.地面辐射强弱差异
C.大气吸热强弱差异 D.大气辐射强弱差异
支架
支架
玻璃箱
土层
乙
甲
练习
A
B