1.2 太阳对地球的影响 课件 2024-2025学年高一上学期地理人教版（2019）必修一

第二节 太阳对地球的影响 西藏冈底斯藏学院 太阳能光伏电站 西藏阿里地区的冈底斯藏学院，海拔高，自然环境恶劣，地理位置偏远，过去学校的电力供应一直比较紧张，每天最多只能供电三小时，学生们早晚读书受到了很大影响。2015年，学校建成太阳能光伏电站，实现了24小时不间断供电。 太阳的能量来自哪里？是如何影响地球的？ 一、太阳辐射对地球的影响 风云三号E星太阳极紫外图像 太阳概况： 1、物质组成： 2、主要成分： 3、表面温度： 炽热气体 氢和氦 6000k ①K为热力学温度单位，它与摄氏温度的换算公式为: t=T- To,其中To=273.15K，t为摄氏温度，单位为℃ 5726.85℃ 太阳的能量来自太阳内部的核聚变 4.能量来源 核聚变过程比较复杂，可简单描述为4个氢原子在高温高压环境下经过一连串核聚变反应，变为1个氦原子核，过程损失了一部分质量，转化为了能量 氢 核聚变 （超高温高压） 巨大能量 氦 核裂变 × 4H → He 核聚变反应， 损失质量，转化为能量，向外释放能量 → 质量变小 太阳正值壮年期，估计还能继续燃烧50亿年 核聚变反应强度越强，太阳辐射越强 （一）太阳辐射概况 1、定义： 太 阳 辐 射 光 谱 示 意 图 太阳辐射能量最集中的部分 2、波长范围 （肉眼可见） 太阳辐射的能量非常巨大，尽管只有22亿分之一到达地球，但对于地球和人类的影响却是不可估量的。每分钟向地球输送能量≈四亿吨标准煤 你能从日常生活中找出哪些例子来证明太阳辐射对地球的影响？ 1.提供光热资源，维持地表温度，促进生物生长发育（热能+生物能）（生命活动） （二）太阳辐射对地球的影响 植物生长进行光合作用 冷血动物晒太阳提高体温 6CO2+6H2O（ 光照、酶、 叶绿体）→C6H12O6（CH2O）+6O2 合作探究一 图一：热带雨林和亚寒带针叶林生物量的差异 思考：生物量与大气上界太阳辐射的分布有什么样的关系？ 多 少 高 低 生物量多少与太阳辐射呈正相关； 低纬度地区太阳辐射强，生物量多； 高纬度地区太阳辐射弱，生物量少； 太阳辐射量的大小，在一定程度上决定了植被的生长情况,植被的生长情况又是对不同地理环境的反映。 不同纬度带接受的太阳辐射能不同，使许多自然地理现象呈现纬度地带的差异。 ① ⑤ ④ ③ ② 由低纬向高纬，热量逐渐降低 由低纬向高纬，热量逐渐降低 2.维持地表温度，是地球上大气运动、水循环的主要动力。 3、太阳辐射为我们生活、生产提供能量 （1）直接被吸收、转化为热能 A 02 屋顶安装的太阳能系统，将吸收的太阳能转换为热能，使得管道中的水被加热 热水流到存储池后，通过水泵和管道被输送到不同的房间，供生活使用或为房间供暖 家庭太阳能供热系统 ——Household solar heating system ——Household solar heating system （2）还可以被捕获并储存，转化成热能、电能 光伏发电 光伏发电与光热发电 思考：光伏发电和光热发电在选址上有哪些共同之处？ 位于青海戈壁滩上，占地2.46平方公里。 3、太阳辐射为我们生活、生产提供能量 （3）被吸收，转化为生物（质）能，或被生物固定并积累下来 人们大量使用的煤、石油等矿物燃料是地质历史时期生物固定并积累的太阳能煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的变化逐渐形成的固体可燃性矿物 A 03 煤炭是千百万年来植物堆积而成的黑色腐植质，埋入地下在高温高压下，经过一系列复杂的变化形成的黑色可燃沉积岩 所以煤是地质时期被生物固定以后积累下来的太阳能 煤炭形成地质原理 ——G-principle of coal formation ——Geological principle of coal formation 泥炭 褐煤 煤炭 问题3：太阳辐射还会对地球产生哪些影响？ 页码：21 无边无际的黑夜 植物无法生长 动物无法存活 气温急剧降低 天气现象消失 太阳能发电站无法运转 台风无法生成 河流、海洋结冰 蒸发减弱 氧气耗尽，大气成分改变 设想：除了极寒之地，没有太阳辐射，地球会是什么样？每个人至少列举3个实例进行说明（2min）。 ...... 思考：地球上所有能量都来源于太阳辐射吗？尝试判断并举例说明。 是地球上主要的能量之源（多种供能、用能形式） ——分类归纳图示化 间接 直接或间接 注意：有三种特殊能源的能量不是来源于太阳辐射 ①潮汐能：能量来源于日、月的引力。 ②地热能：能量来源于地球内能。 ③核 能：能量来源于发生核裂变的原子核。 地热能：能量来源于地球内能。 核能：通过核反应从原子核释放的能量。 思考：相对于其它能源，太阳能有何优势？ 看图概括，太阳辐射的纬度分布规律。 递减 递减 问题：影响太阳辐射的因素有哪些？ 页码：24 由低纬度向高纬度递减 大气层 地球表面 太阳高度角与太阳辐射 （三） 影响太阳辐射的因素 1、纬度因素 原因：纬度越高，太阳辐射穿过的大气层越厚，太阳辐射被削弱得多，地面得到的太阳辐射少。 全球年太阳辐射时空分布图 规律：太阳辐射季节变化明显，夏季多，冬季少。 B-02 （三） 影响太阳辐射的因素 SD of China annual solar radiation 1.纬度：纬度低，正午太阳高度角大，获得的太阳辐射多。（首要因素） 从总体上看，西多东少，北多南少。 最丰富区：青藏高原 最贫乏区：四川盆地 2.地势（海拔）：海拔越高，大气越稀薄，大气削弱作用弱，日照时间长。 3.昼长：白昼越长，日照时间越长。 5.大气质量：大气清洁，透明度高，对太阳辐射削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多。 4.天气：晴天多，云量少，大气削弱作用弱，日照时间长。 B-02 中国年太阳辐射空间分布 SD of China annual solar radiation 四川盆地太阳辐射最匮乏的原因 ①盆地地形，水汽不易散发； ②阴天、雾天多，大气中水汽含量多，大气削弱作用强 青藏高原太阳辐射最丰富的原因 纬度低，太阳高度角大； 海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱； 晴天多，日照时间长； 大气清洁，透明度高，达到地面的太阳辐射多 思考：太阳辐射强气温就一定高吗？ 我国年太阳辐射总量的空间分布 “太阳辐射有百利而无一害”这种看法是否正确？为什么？ 不正确。太阳辐射虽然对地球的影响具有巨大的正面影响，但也有一些负面作用，例如太阳辐射中过多的紫外线会危害地球生物等。 （四） 太阳能的优缺点 优点：①能量巨大，可再生；②分布广泛；③清洁无污染； 缺点：①能量分散，利用成本高；②受天气影响大。 一、太阳辐射与地球 课堂小结 太阳辐射 太阳组成成分 太阳辐射主要形式、能源来源 对地球的影响 影响太阳辐射分布的因素 提供光热，维持地表温度 水、大气运动 和生命活动 的主要动力 为人类生产、生活提供能量 纬度因素 天气因素 海拔/地势/地形 昼长因素 下列人类活动中，所利用的能源最终不是来自太阳辐射的是（　　） 当堂检测 D A. 行进的赛车 B. 蜂窝煤炉子 C. 太阳能电池 D. 地热发电站 二、太阳活动对地球的影响 光球 色球 日冕 最底层，最薄，最亮：可见光最强，肉眼可见 中间层，亮度居中，厚度居中：亮度不及光球的千分之一，只有在日全食时或特殊望远镜才可见 最外层，最厚，最暗：厚度可达几个太阳半径，亮度仅光球的百万分之一，只有在日全食时或用特制的日冕仪才可肉眼看见 太阳内部 二、太阳活动对地球的影响 （一）太阳大气与太阳活动 思考：太阳大气的密度、厚度和亮度由内向外如何变化？ 太阳大气层的结构及其特征 页码：36 太阳的大气层由里向外密度减小、厚度增大，亮度减弱。 太 阳 风 太阳风是指从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的高速带电粒子流。这种物质是由比原子还小的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。 正常情况下，地球磁场能够阻挡太阳风，使地球免受太阳风的危害。 太阳大气的变化称为太阳活动 太阳黑子 太阳耀斑 日冕物质抛射 日珥 2.太阳活动 ①太阳黑子 地球大概这么大 太阳黑子区域温度比周围低，因此颜色看上去深一些；人们发现太阳黑子数量具有周期性变化，有的年份多，有的年份少 太阳黑子的多少和大小，可以作为太阳活动强弱的标志 太阳黑子数其实是光球层中高速旋转的气体涡旋。 “河平元年……三月已未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”——公元前28年《汉书•五行志》 “中平……五年正月，日色赤黄，中有黑气如飞鹊，数月乃消。”——公元188年《后汉书•五行志》 “二月已卯，日中有黑子，如李大，三日乃伏。” ——公元1131年《宋史•天文志》 太阳 黑子 Sunspot 思考：如何区分太阳黑子和凌日现象？ 太阳耀斑是色球层表面忽然出现的大而亮的斑块。一个大的太阳耀斑在短期可以发出相当于10亿颗氢弹爆炸所产生的能量。 长期的观测发现，大多数太阳耀斑和太阳黑子活动相关 ②太阳耀斑 太阳耀斑剧烈爆发 The solar flare erupted violently 日珥是色球层上发生的一种剧烈太阳活动现象，喷射的气体呈弧状，像太阳的耳朵一样。日全食时，可用肉眼观测火红的日珥；日珥爆发时会喷射大量带电粒子。 ③日珥 日冕物质抛射表现为日冕结构在几分钟至几小时内发生明显变化，向外抛射大量带电粒子。它使大范围日冕受到扰动，破坏了太阳风的流动，是规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象。 ④日冕物质抛射 （1）在a图中找出相邻的两个波谷的时间间隔 （2）在b图中找出最左侧和最右侧波谷的年份，数出这两年份间波峰个数，计算相邻两个波谷间的平均时间间隔 （3）对比1、2题的计算结果，总结太阳黑子数的变化规律 太阳黑子的变化周期一般被认为是太阳活动的周期。下方a、b两图表示不同尺度的时间段内太阳黑子数的变化情况 a.1970-2015年的太阳黑子数 b.18世纪以来的太阳黑子数 课堂活动 分析太阳黑子的变化周期 76 86 96 08 最左侧1700年 最右侧2005年 一共28个波峰 周期：11年（太阳黑子有周期性变化，有的年份多，有的年份少） 02 … … … … 2、太阳活动概况 Solar atmosphere and solar activity （3）特点： 整体性——太阳黑子和太阳耀斑同步起落 周期性——11年 1.扰乱地球磁场（磁暴） 当太阳活动增强时，来自太阳的高能带电粒子流，会干扰地球的磁场，产生使磁针剧烈震动而不能正确批示方向的“磁暴”现象。使依赖磁场工作的仪表指针不能正常指示 二、太阳活动对地球的影响 （二）太阳活动对地球的影响 信鸽迷路 指南针失灵 当太阳黑子和耀斑增多时，其发射的电磁波进入地球大气层，会干扰地球高空的电离层，影响无线电短波通信（卫星通信、短波广播、航空航天）受到影响，甚至出现短暂的中断 ① ① ① 2.扰动大气层 如果太阳大气抛出的高能带电粒子高速冲进两极地区的高空大气，并使空气分子发生电离，出现美丽的极光 3.产生极光 “极”航天器(Polar)成功拍摄到记录地球南北极两端同时出现美丽极光景象 4月1日凌晨出现在新西兰达尼丁市上空的一片壮观的红色极光。 在芬兰南部的海文卡城出现了清晰可见的美丽极光。 极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。 现代物理学对极光产生原理有详细描述，地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，使高层大气分子或原子激发（或电离）造成的发光现象。极光不只在地球上出现，太阳系内的其它一些具有磁场的行星上也有极光。 北半球•极光最佳观测地带 Best observation zone of Aurora in Northern Hemisphere 我国学者根据1951~1997年的黄河流域平均年降水量和同期太阳黑子数数据，采用小波分析方法，分析在太阳黑子变化周期下的降水变化，绘出黄河流域降水量与太阳黑子小波系数变化图。 太阳活动对黄河流域的降水有一定的影响，与太阳黑子呈一定的负相关关系。 问题：图中黄河流域降水与黑子活动周期有什么关系？ 4、影响气候 地球上的气候变化与太阳黑子活动有一定的对应关系，地球上异常气候的概率与太阳活动有关 中高纬地区的一些乔木年轮的疏密变化，有明显的11年周期性 太阳活动•对地球的影响 The influence of solar activity on the earth. 太阳风暴会影响管道到土壤的电压，导致电流干扰流量计信号，从而导致错误的管道流量数据。感应电流还会增加管道的腐蚀速率。 太阳大气层活动对人类产生的影响 页码：54 太阳黑子、太阳耀斑增多 电磁波扰动地球大气层 无线电短波通信受影响 太阳大气抛出高能带电粒子 扰乱地球磁场 产生磁暴现象 高速带电粒子受地球磁场的作用偏向极地 轰击极地高层大气 产生极光 思考题 问题：对下列各项进行连线。 判 断 1．太阳黑子处不发光。( ) 2．太阳黑子活动的峰年和谷年，地球上降水较多。( ) 3．两极地区的夜空可能看到极光现象。( ) ✔ ✖ ✖ 如果真的要爆发非常强烈的太阳活动了，人们应该如何防御呢？ 1.重视太空天气预报，加强对太阳的研究，掌握太阳耀斑爆发的规律，以便提前做好准备。 2.对卫星、空间站上的设备采取加固，采取特殊材料对空间辐射进行隔离减弱，宇航员穿着防辐射的航天服。 3.把卫星置于“安全模式”，停止输油管道运输，提前关闭变压器，可以使相关资产免受异常电流的冲击。 太阳对地球的影响 当堂检测 1.图中太阳被遮挡的部分与外围发亮的部分可能是太阳的（　　） A.光球层与色球层 B.都是光球层 C.色球层与日冕层 D.都是色球层 2.发生在图中太阳被遮挡部分的太阳活动有（　　） A.太阳黑子 B.太阳耀斑 C.太阳风 D.太阳黑子、太阳耀斑 A A 　　如图为日全食景观图。据此完成1～3题。 3.图中外围发亮的太阳大气层活跃时，可能发生的现象为（　　） C 　　如图为日全食景观图。据此完成4～6题。 A.曾母暗沙夜空出现美丽的极光 B.风调雨顺，农业增产 C.磁针指向失准 D.流星现象多发 当堂检测 太阳能光热电站通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。 1.我国下列地区中，资源条件最适宜建太阳能光热电站的是 A.柴达木盆地 B.黄土高原 C.山东半岛 D.东南丘陵 2.太阳能光热电站可能会 A.提升地表温度 B.干扰飞机电子导航 C.误伤途经飞鸟 D.提高作物产量 考法一 结合太阳能的应用考查太阳辐射的分布和对人类活动的影响 A C 考法二 通过日照时数年内变化柱状图考查影响太阳辐射的因素 3．该流域日照时数在7月出现低谷的影响因素是 A．云量 B．海拔 C．下垫面 D．正午太阳高度 日照时数指太阳在某地实际照射的时间。图们江是中国与朝鲜的界河。下图为图们江流域日照时数年内变化柱状图。完成3～4题。 A 考法二 通过日照时数年内变化柱状图考查影响太阳辐射的因素 日照时数指太阳在某地实际照射的时间。图们江是中国与朝鲜的界河。下图为图们江流域日照时数年内变化柱状图。完成3～4题。 4．日照百分率为一个时段内某地日照时数与理论上最大的日照时数的比值(%)。该流域3月份的日照百分率约为 A．53%　 B．62% C．70%　 D．78% B 考法三 通过太阳活动相关图片考查太阳活动的类型及对地球的影响 2013年3月5日，太阳剧烈活动产生了巨大的发光现象，太阳表面还催生了一团炽热气体，该气体以每小时322万千米的速度向火星挺进。读图回答5～6题。 5．图文材料中显示的太阳活动类型主要是 A．黑子和耀斑 B．黑子和太阳风 C．耀斑和太阳风 D．耀斑和日珥 C 考法三 通过太阳活动相关图片考查太阳活动的类型及对地球的影响 2013年3月5日，太阳剧烈活动产生了巨大的发光现象，太阳表面还催生了一团炽热气体，该气体以每小时322万千米的速度向火星挺进。读图回答5～6题。 6．下列关于在太阳剧烈活动时期采取的保护措施，可行的是 ①适当调控人造卫星的运行 ②尽量减少室外活动 ③关闭所有通信设施 ④关闭所有大型发电设施 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ A Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$