内容正文:
第二课时 大气的受热过程
2020年4月18日下午,京城天空,一道美丽的日晕出现在太阳周边。日晕是阳光通过云层时,受冰晶的影响,形成的一种大气光学现象。民间谚语称,“日晕三更雨,月晕午时风”。日晕是如何产生的?
提示 日晕是阳光通过云层时,受冰晶折射或反射而形成的一种大气光学现象。当光线射入卷层云中的冰晶后,经过两次折射,分散成不同方向的各色光。
课程标准
学业质量标准
核心素养定位
运用示意图等,说明大气受热过程原理,并解释相关现象。
水平1:运用图表等资料,说出大气受热的基本过程。
水平2:运用图表等资料,归纳大气对太阳辐射削弱作用的表现形式及其特点,大气对地面保温作用的基本原理。
水平3:根据图表资料,说明影响大气削弱作用的因素,运用大气受热过程原理解释相关地理现象。
水平4:根据图表资料,探讨大气受热过程原理在生产、生活实践中的应用。
人地协调观:运用大气受热过程原理,合理安排人类活动,调控人类活动。
综合思维:运用资料分析影响大气受热过程的因素。
地理实践力:运用大气受热过程原理指导生产、生活实践。
1.能量来源
(1)A太阳辐射是地球表层最主要的能量来源。
(2)C地面长波辐射是低层大气主要的热量来源。
2.大气对太阳辐射的削弱作用
(1)削弱作用的方式:I吸收,G散射,H反射。
(2)大气吸收作用
大气吸收作用具有选择性。臭氧和氧原子主要吸收紫外线,水汽和二氧化碳主要吸收红外线,大气对可见光吸收很少。大气直接吸收的太阳辐射很少。
3.大气对地面的保温作用
(1)地面受热:太阳辐射透过大气射到地面,使地面增温。
(2)大气吸收:绝大部分地面辐射被大气吸收,使大气增温。
(3)大气的保温作用:大气辐射以E大气逆辐射为主,对地面起到了保温作用。
1.判断正误。
(1)到达地面的太阳辐射少于大气上界的太阳辐射,与大气对太阳辐射的削弱作用有关。(√)
(2)大气保温作用的强弱与天气变化无关。(×)
2.属于短波辐射的是( )
A.地面辐射 B.太阳辐射
C.大气辐射 D.大气逆辐射
答案 B
解析 太阳辐射属于短波辐射,地面辐射、大气辐射、大气逆辐射属于长波辐射。
3.说明大气的散射作用与大气的反射作用的差异。
提示 大气的散射作用主要是空气分子和微小尘埃参与,大气的反射作用主要是较大颗粒的尘埃参与,特别是云层反射作用最为强烈。
主题探究 大气对太阳辐射的削弱作用
某中学地理学习小组在某周末进行了为期两天的课外实践活动。活动中发现周六为阴天,周日为晴天。通过实践活动,该学习小组得出了以下结论:
①日出前的黎明,日落后的黄昏,天空仍然是明亮的。
②阴沉的天空呈现为灰白色,晴朗的天空呈现蔚蓝色。
③下图为两日气温日变化示意图。
据此探究下列问题:
(1)运用大气受热过程原理解释结论①和②中的现象。
(2)判断两条气温曲线代表的日期。
(3)阴天时,白天的气温较晴天________,为什么?
[成果展示] (1)大气散射作用改变了太阳光的方向,日出前、日落后,天空仍然是明亮的。因各种波长的太阳辐射被云层散射,阴沉的天空呈现为灰白色;太阳光中的蓝紫色光易被散射,晴朗的天空呈现蔚蓝色。
(2)A曲线代表周日气温变化,B曲线代表周六气温变化。
(3)低 阴天时,大气对太阳辐射的削弱作用强,因而白天气温较低。
1.大气对太阳辐射削弱作用的三种方式
作用形式
作用特点
参与作用的大气成分
削弱的辐射
形成的自然现象
反射作用
无选择性
云层和较大颗粒的尘埃
各种波长的太阳辐射
夏季多云的白天,气温不太高
散射
作用
有选
择性
空气分子、微小尘埃
可见光中波长较短的蓝紫光
晴朗的天空呈蔚蓝色
无选
择性
较大颗粒的尘埃等
各种波长的太阳辐射
阴天的天空呈灰白色
吸收
作用
有选
择性
水汽、二氧化碳(对流层);臭氧(平流层);氧原子(高层大气)
水汽和二氧化碳主要吸收红外线,臭氧和氧原子主要吸收紫外线
平流层中的臭氧能吸收紫外线,对地球生命具有保护作用
2.削弱作用与纬度的关系
3.削弱作用在实践中的应用
现象
原因
晴朗天空呈蔚蓝色
晴天时,太阳光中的蓝紫色光易被散射
阴沉天空呈灰白色
阴天时,云层厚,各种波长的太阳辐射被散射
日出前、日落后天空明亮
大气的散射作用改变了太阳光的方向
白天多云时气温比晴天低
多云时,云层反射作用强,到达地面的太阳辐射减少
读大气受热过程图,回答(1)~(2)题。
(1)图中箭头④比①细的主要原因是( )
A.大气的吸收作用 B.大气的反射作用
C.大气的削弱作用 D.大气的散射作用
(2)青藏高原与同纬度地区相比太阳辐射强,主要是由于( )
A.大气削弱①辐射少 B.大气削弱②辐射少
C.地面削弱③辐射少 D.地面削弱④辐射少
[科学思维] 大气受热过程的分析思路
类题透析
思路点拨
原理
削弱作用包括吸收、反射、散射作用。
受大气削弱作用的影响,到达地面的太阳辐射明显减少。
应用
大气削弱作用越弱,太阳辐射越强。
青藏高原地势高,空气稀薄,大气的削弱作用弱。
[答案] (1)C (2)A
主题探究 大气对地面的保温作用
拉萨和成都纬度基本相同,两城市的光照和气温却存在显著的差异。下表为两个城市气候资料,下图为大气受热过程示意图。
年日照时数/小时
1月平均气温/℃
7月平均气温/℃
拉萨
3 005
-2.1
15.3
成都
1 130
5.5
25.2
据此探究下列问题:
(1)造成①②差异的原因是什么?
(2)③的强弱与天气变化有什么关系?
(3)④的强弱与天气变化有什么关系?
(4)与成都相比,拉萨太阳辐射强、气温低。试分析原因。
[成果展示] (1)受大气对太阳辐射削弱作用的影响,①强于②。
(2)③为大气对太阳辐射的反射作用。晴天,大气对太阳辐射的反射作用弱;阴雨天,大气对太阳辐射的反射作用强。
(3)④为大气逆辐射。晴天,大气逆辐射弱,保温作用弱;阴雨天,大气逆辐射强,保温作用强。
(4)拉萨地处青藏高原,海拔高,空气稀薄,大气能见度高,大气对太阳辐射削弱作用弱,太阳辐射强;空气稀薄,大气吸收地面辐射少,气温低。
1.大气的受热过程
地球大气的能量主要来自太阳辐射能。太阳辐射能透过大气到达地球表面,在地面和大气之间进行一系列能量转换(如下图所示)。其过程包括:①到达地球的太阳辐射能,一部分被大气吸收,但是吸收得很少。大部分被地面吸收,地面吸收太阳辐射能而增温,同时向外放出地面辐射。②近地面大气吸收了地面辐射的绝大部分,同时向外放出大气辐射。③大气辐射除小部分射向宇宙空间外,绝大部分以大气逆辐射的形式射向地面,从而对地面起到保温作用。
2.大气对地面的保温作用
3.保温作用在实践中的应用
现象
原因
夜晚多云时气温比晴天高
夜晚多云时,大气逆辐射强,地面散失热量少
晚秋或寒冬霜冻多出现在晴朗的夜晚
晴朗夜晚,大气逆辐射弱,热量散失多,地面气温低,易出现霜冻现象
青藏高原光照强但气温低
高原上空气稀薄,大气削弱作用弱,保温作用弱
利用烟雾防霜冻
烟雾能增强大气逆辐射,减少地面热量的散失
果园中铺沙或鹅卵石
防止土壤水分蒸发的同时也能增加昼夜温差,有利于水果糖分积累等
读大气热状况示意图,完成(1)~(2)题。
(1)对地面起保温作用是图中的( )
A.① B.②
C.③ D.④
(2)雾霾天气时,图中的( )
A.①增强 B.②减弱
C.③增强 D.④增强
[科学思维] 大气保温作用的分析思路
类题透析
思路点拨
原理
大气逆辐射将能量返还地面,实现大气的保温作用。
①为太阳辐射,②为削弱作用,③为地面辐射,④为大气逆辐射。
应用
雾霾天气时,大气吸收地面辐射的能力增强。
大气辐射增强,大气逆辐射增强。
[答案] (1)D (2)D
教材活动巧点拨
[教材第30页活动]
思路点拨 1.用温度计分别测得封闭阳台的温度、室外的温度,用温度高的减去温度低的,即可得知它们的温度差。
2.封闭阳台的玻璃对于太阳辐射中能量最多的可见光的透过率大,可见光射入封闭阳台后被地面吸收。地面放出的是红外光,而玻璃对于红外光透过率低,所以可见光进得来而红外光出不去从而保住了能量,使得封闭阳台温度较高。
3.可从保暖(搭建温室大棚、架设风障、熏烟等)防冻(浇灌冻水等)进行分析。在中纬度地区的植物园,在土壤上冻前及时浇灌冻水、搭建温室大棚、在上风方向架设风障、熏烟等措施可以使热带植物安全越冬。
核心素养速提升
素养提升1 人地协调观
下图示意我国某地的大棚农业设施剖面。该地修建大棚时,往往将地面挖深0.5~1.5 m。同时在大棚的一侧修筑厚达3 m的土墙。据此完成1~2题。
1.农作物生长区域低于地面0.5~1.5 m,主要是改变棚内的( )
A.空间 B.温度
C.湿度 D.土壤
答案 B
解析 根据分析可知,农作物生长区域低于地面0.5~1.5 m的主要目的是为了保温,B项正确。
2.小明发现,大棚出入口处的西红柿口感更好,原因是大棚出入口处( )
A.光照强 B.风力大
C.温差大 D.墒情好
答案 C
解析 位于出入口附近,保温效果较差,温差大,西红柿口感更好,C项正确。
素养提升2 综合思维和区域认知
下图为江门市2016年1月4~6日的天气状况示意图和大气受热过程示意图。读图,完成1~2题。
1.关于江门市2016年1月4~6日的天气状况,下列描述正确的是( )
A.1月6日平均气温最高
B.1月6日昼夜温差最大
C.1月4日最易出现霜冻
D.1月5日恰逢暖空气过境
答案 A
解析 读图可知,1月4日,昼夜都是阴天,白天多云,云层对太阳辐射的削弱作用强,故白天气温较低;晚上多云,大气逆辐射强,气温较高。1月5日,昼夜都是晴天,白天云少,大气对太阳辐射的削弱作用弱,故白天气温较高;晚上少云,大气逆辐射弱,气温较低。1月6日,白天是晴天,大气对太阳辐射的削弱作用弱,白天气温较高;晚上是阴天,晚上多云,大气逆辐射强,气温较高。
2.结合大气受热过程示意图,分析青藏高原昼夜温差大的原因是( )
①环节少 ②环节多 ③环节多 ④环节少
A.①②③ B.①③④
C.②③④ D.①②④
答案 B
解析 青藏高原海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,即①环节少;大气对地面辐射的吸收较少,即②环节少;大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射多,③环节多;空气稀薄,大气逆辐射作用弱,④环节少。
素养提升3 地理实践力
1.观察交通信号灯的颜色,并运用大气受热过程原理解释原因。
2.调查周边农村地区,了解当地农民预防霜冻的方法。
3.统计当地连续几日的天气变化,运用大气受热过程原理解释相关地理现象。
时间:45分钟 满分:100分
探究点
题号
大气对太阳辐射的削弱作用
1,4,5,7,10
大气对地面的保温作用
2,3,6,8,9,11
一、选择题(共9小题,每小题5分,共45分,每小题只有一个选项符合题目要求)
就整个地球大气来说,受热能量的根本来源是太阳辐射,太阳辐射能被大气接收和转化的过程十分复杂,其加热大气的过程大致可用下图表示。读图,完成1~3题。
1.(综合思维)使近地面大气温度升高的热量传递过程依次是( )
A.①—②—③ B.②—③—④
C.①—②—④ D.②—④—③
答案 A
解析 近地面大气增温的过程是太阳辐射(①)穿过大气层,少部分被大气吸收、反射后,大部分太阳辐射(②)到达地面,地面增温后又以地面辐射(③)的形式将热量传递给大气,大气吸收地面辐射(③)后增温。
2.(综合思维)与人们通常所称大气“温室效应”相关的主要过程有( )
A.①和② B.②和③
C.③和④ D.②和④
答案 C
解析 “温室效应”是大气中温室气体过多,能强烈吸收地面辐射(③),使大气增温明显;过多的温室气体会增强大气逆辐射(④),保温作用强。
3.(综合思维)多云的天气昼夜温差较小,主要是因为( )
A.②增强,③减弱 B.②减弱,③增强
C.③增强,④减弱 D.②减弱,④增强
答案 D
解析 多云的天气,白天云层对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射(②)减少,温度不太高;夜晚大气逆辐射(④)强,保温作用强,温度不太低,昼夜温差小。
深秋、初冬时节是大雾多发期。读图,回答4~5题。
4.(综合思维)白天的大雾天气使空气能见度降低的主要原因是( )
A.大雾削弱了地面辐射
B.大雾对太阳辐射具有反射作用
C.大雾改变了太阳辐射的波长
D.大雾增强了大气逆辐射
答案 B
解析 白天,大雾对太阳辐射的反射强,使光线减弱,大气能见度降低。
5.(地理实践力)出现浓雾天气时,大气能见度较差,但红绿色的交通信号灯却很醒目,原因是( )
A.红、绿色光不容易被散射
B.红、绿色光最容易被散射
C.红、绿色光不容易被遮挡
D.红、绿色光不容易被吸收
答案 A
解析 大气散射作用具有选择性,波长较短的蓝紫色光最容易被散射,交通信号灯的红、绿色光不容易被散射,故很醒目,A项正确。
下图为成都与拉萨某季节一天中气温变化曲线图。读图,回答6~7题。
6.(区域认知)拉萨和成都比较,一天中的气温日较差差异明显,原因是( )
A.纬度差异 B.经度差异
C.地形差异 D.人类活动差异
答案 C
解析 读图可知,拉萨气温日较差大于成都。拉萨地处青藏高原,海拔高,大气稀薄,昼夜温差大;成都地处四川盆地,云雾天多,昼夜温差小,故导致两地气温日较差差异明显的因素为地形差异,C项正确。
7.(地理实践力)下列现象与气温日较差关联大的是( )
A.早穿皮袄午穿纱 B.外出戴太阳帽
C.吃火锅除湿热 D.带雪地镜防阳光反射
答案 A
解析 早穿皮袄午穿纱,说明昼夜温差大,A项正确;外出戴太阳帽,主要是太阳辐射强,B项错误;吃火锅除湿热,与气候湿热有关,C项错误;带雪地镜防阳光反射,与太阳辐射强有关,D项错误。
每年冬天,茶农都要为西湖龙井茶树防冻。以下是两种常见的防冻措施:①覆盖防寒(寒潮来前,用网纱等覆盖茶树蓬面,以保护茶树,如左图);②熏烟驱霜(晚霜来前,气温降至2 ℃左右时点火生烟,以减轻晚霜冻害,如右图)。据图完成8~9题。
8.(地理实践力)左图中的网纱在冬季主要能够( )
A.防太阳暴晒 B.防病虫害
C.防霜冻 D.防洪、防涝
答案 C
解析 据材料“寒潮来前,用网纱等覆盖茶树蓬面”可知,图中的网纱在冬季主要能够阻隔霜冻直接接触叶面,从而减少冻害,C项正确。
9.(地理实践力)右图中的熏烟能够减轻霜冻,是因为烟雾能够( )
A.使大气温度增加,大气逆辐射增强
B.使大气中水汽含量增加,太阳辐射增强
C.使地面温度增加,地面辐射增强
D.使大气中CO2浓度、烟尘增加,大气逆辐射增强
答案 D
解析 熏烟可以增加植被覆盖区域上空大气中CO2、悬浮颗粒物的浓度,从而提高对地面辐射的吸收量,增加大气逆辐射,起到保温作用,D项正确。
二、综合题(共2小题,共55分)
10.读大气热力作用关联示意图,回答下列问题。(30分)
(1)图中①②③各表示什么辐射:
①________辐射;②________辐射;③________辐射。(6分)
(2)图中④表示大气对太阳辐射的________作用,包括⑤__________、⑥__________、⑦__________三种形式。(8分)
(3)大气通过________对地面起到________作用。(4分)
(4)影响图中①的强度的最主要因素是________,其原因是什么?(8分)
(5)地面增温主要来自图中的________,大气受热主要来自图中的________。(填代号)(4分)
答案 (1)太阳 地面 大气逆
(2)削弱 吸收 反射 散射
(3)大气逆辐射 保温
(4)太阳高度 太阳高度越大,单位面积地面获得的热量越多;太阳高度越大,太阳辐射经过大气层的路程越短,被削弱得越少。
(5)① ②
解析 第(1)题,根据箭头指向可判断,①为太阳辐射,②为地面辐射,③为大气逆辐射。第(2)题,图中④表示大气对太阳辐射的削弱作用,包括吸收、反射和散射。第(3)题,大气吸收大部分地面辐射,通过大气逆辐射对地面起保温作用。第(4)题,图中①为太阳辐射,影响其强度的主要因素是太阳高度。太阳高度越大,单位面积地面获得的热量越多;太阳辐射经过大气层的路程越短,被削弱得越少。第(5)题,从大气的受热过程来看,太阳辐射是地面增温的主要来源,对应的是①;近地面大气的主要的、直接的热源是地面辐射,对应的是②。
11.读大气的保温作用示意图,回答下列问题。(25分)
(1)大气吸收太阳辐射的主要成分是平流层的________以及对流层的________和________。(6分)
(2)由图可知,大气对地面之所以具有保温作用,就是因为大气吸收________使大气增温,指出大气保温作用与天气变化的联系。(8分)
(3)太阳辐射和地面辐射相对而言,辐射波长较长的是________。(3分)
(4)在寒冷的冬天,农民往往在麦田边燃烧大量的秸秆来防御寒潮,试用所学知识解释其原理。(8分)
答案 (1)臭氧 水汽 二氧化碳
(2)地面辐射 晴天,保温作用弱;阴雨天,保温作用强。
(3)地面辐射
(4)燃烧秸秆产生的浓烟中含有大量二氧化碳,它可以强烈地吸收地面辐射使大气增温,然后大气又以大气逆辐射的形式把部分热量返还给地面,从而使地面辐射热量损失减少,降温减慢,减少寒潮造成的损失。
解析 第(1)题,大气吸收太阳辐射的主要成分是平流层的臭氧、对流层的水汽和二氧化碳。第(2)题,大气吸收地面辐射使大气增温,阴雨天的保温作用强于晴天。第(3)题,据实验得知,物体的温度越高,辐射的波长越短;反之越长。故太阳辐射为短波辐射,地面辐射为长波辐射。第(4)题,农民焚烧秸秆增加了大气中的二氧化碳,从而更多地吸收地面辐射,增强了大气逆辐射,故对地面起着保温作用。
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