内容正文:
太阳对地球的影响
第一章 行星地球
新人教版《太阳对地球的影响》PPT教学课件
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第一章
核心素养
人地协调观
认识太阳对地球的双重影响,既依赖其能量维持生存发展,也需应对太阳活动危害,树立合理利用太阳能、防御太阳活动,协调人与太阳环境关系的意识。
区域认知
对比不同区域(如高纬与低纬)受太阳辐射、太阳活动影响的差异,理解区域环境差异与太阳影响的关联,明确区域应对策略的不同。
综合思维
综合太阳辐射、太阳活动两类要素,分析其对地球气候、通信、磁场等多方面的影响,认识各影响间的联系,形成整体认知。
地理实践力
通过测量当地太阳高度角、收集太阳活动影响案例等实践,提升对太阳影响地球的直观认知,培养数据收集与分析的实践能力。
视频导入
你知道太阳辐射对地球的影响吗?
太阳对地球的影响
太阳辐射对地球的影响
太阳活动对地球的影响
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第一章
一
太阳辐射对地球的影响
物质组成:
主要成分:
表面温度:
太阳是一颗巨大、炽热的气体星球
氢、氦
约6000K
1.太阳概况
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能量来源:
太阳内部的核聚变反应(以目前的聚变速率来看,太阳正处于稳定的壮年期)
1.太阳概况
He
H
H
H
H
高温高压
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1/22亿
影响不可估量
地球
能量
质量亏损
★ 太阳内部的核聚变反应是以氢原子核为原料,经过核聚变反应生成氦原子核
★ 通常情况下,4个氢原子核能够生成一个氦原子核
★ 1个氦原子核的质量远比4个氢原子核的质量小,因此在核聚变反应过程中,原子核亏损的质量就转化为能量释放了出来
能量来源:
太阳内部的核聚变反应(以目前的聚变速率来看,太阳正处于稳定的壮年期)
1.太阳概况
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地球
★ 太阳内部的核聚变反应是以氢原子核为原料,经过核聚变反应生成氦原子核
★ 通常情况下,4个氢原子核能够生成一个氦原子核
★ 1个氦原子核的质量远比4个氢原子核的质量小,因此在核聚变反应过程中,原子核亏损的质量就转化为能量释放了出来
太阳辐射是太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量的现象。
电磁波
2.太阳辐射
22亿
1
知识拓展
太阳辐射波长分布
7%
50%
43%
太阳辐射波长范围
紫外线( 7% ):0.15—0.4微米
可见光(50 %):0.4—0.76微米
红外线(43 %):0.76—4微米
紫 蓝 青 绿 黄 橙 赤
0.4微米
0.76微米
3.太阳辐射对地球的影响
⑴为地球提供光、热资源
⑵维持地表温度,是地球上的水、大气运动和生命活动的主要动力
⑶为人类生产和生活活动提供能量
太阳辐射对地理环境的有利影响
⑴太阳直接为地球提供了光、热资源。
地球上生物的生长发育离不开太阳
⑵太阳辐射维持地表温度,是促进地球上的水、大气运动和生命活动的主要动力
探究活动1:生物量与大气上界太阳辐射的分布有什么样的关系?
1.到达大气上界太阳辐射的分布有什么规律?
太阳辐射大致随纬度的增加而减少。
图1.12北半球大气上界太阳辐射的分布
探究活动1:生物量与大气上界太阳辐射的分布有什么样的关系?
2.热带雨林和亚寒带森林生物量有什么差异?
热带雨林的生物量远远大于亚寒带针叶林。
生物量0.8kg/(m2·a)
生物量2kg/(m2·a)
生物量9kg/(m3)
生物量27kg/(m3)
思考
生物量与大气上界太阳辐射的分布有什么样的关系?
图1.12 北半球大气上界太阳辐射的分布
图1.13 热带雨林和亚寒带针叶林生物量的差异
生物量与大气上界太阳辐射的分布呈正相关,后者决定前者。低纬度地区太阳辐射量大,热带雨林生长旺盛,生物量大;中高纬度地区太阳辐射量相对较小,亚寒带针叶林生长较慢,生物量相对较小。太阳辐射的多少,在一定程度上决定了植被的生长情况,植被的生长情况又能反映太阳辐射的多少。
自然地理现象呈现纬度差异
地球不同纬度地带接受的太阳辐射能不同,使得许多自然地理现象呈现纬度地带的差异
太阳能电站
太阳能热水器
太阳能飞机
直接能源
⑶为人类生产和生活活动提供能量
第一章
第一章
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。
太阳能光伏电站利用太阳能电池板方阵将太阳能直接转换为电能。世界上很多国家都建设了大规模的太阳能光伏电站。图为我国柴达木盆地中的太阳能电池板方阵,装机容量达2000多兆瓦。
直接利用
间接利用
第一章
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下来的太阳能。
间接能源
太阳辐射能与化石燃料
太阳辐射经植物的生物化学作用,可以转化成有机物中的生物化学能
煤炭、石油等化石燃料,是地质时期生物固定以后积累下来的太阳能。
化石燃料
水能
风能
间接能源
点拨精讲
(小结)太阳辐射对地球和人类的影响
太阳直接为地球提供光和热。
间接为人类提供矿物燃料;
是地球大气运动、水循环的主要能源;
太阳辐射本身以及大气运动、水循环等等为人类提供能源
直
接
利
用
生物能
水能
风能
矿物燃料
水电等
波浪能等
光合作用
水体运动
大气运动
地质作用
海水运动
人类开发
煤、石油等
“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。
拓展
1、全球太阳辐射分布:
(1)空间分布:
①不同纬度分布:由副热带地区向南北两侧递减(全球太阳年辐射总量的最大值并不是出现在赤道地区,而是出现在回归线附近的沙漠地区及青藏高原地区)
②相同纬度分布:由沿海向内陆递增;
③地势高处太阳辐射强,地势低处太阳辐射弱。
(2)时间分布:
夏季太阳辐射强于冬季。
世界年太阳辐射总量世界上年太阳辐射总量的最高值在北非撒哈拉沙漠地区。
赤道地区,虽然纬度越低,年平均正午太阳高度角就较大,太阳辐射能量更集中,同时经过大气的路径较短,到达地面的太阳辐射就较多。
但是赤道地区多阴雨天气,太阳辐射被削弱的多,到达地面的太阳辐射反而少。
Q:为什么世界上年太阳辐射总量的最高值不是赤道地区呢?
合作探究一
1.读图描述世界太阳辐射总量分布有什么特点?
中国太阳辐射空间分布规律
合作探究二
2.说出我国年太阳辐射总量的空间分布特征?
①总体上来说,西北内陆地区较多,东南沿海地区较少。
②由东南沿海向西北内陆递增。
③最丰富的区域在青藏高原,最贫乏的在四川盆地。
中国太阳辐射空间分布规律
3.为什么太阳辐射量最丰富的区域在青藏高原,最贫乏的在四川盆地?
青藏高原(丰富区)
该地区海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用小。
晴天多,日照时间长。
大气中水汽、尘埃含量少,透明度高,到达地面的太阳辐射能量多。
纬度较低,太阳高度大。
合作探究二
四川盆地为最贫乏区的原因:
★ 盆地地形,水汽不易散发,空气中水汽含量大,削弱作用强。
★ 晴天少,阴雨天多,雾天较多,日照时间短,对太阳辐射削弱作用强。
影响太阳辐射的主要因素
纬度越低,正午太阳高度越大,获得太阳辐射量越强
地势越高,大气层越薄,透明度越高,日照时间越长,大气对太阳的削弱作用越弱,太阳辐射越强。
地势因素
纬度因素
日照时间
天气状况
晴天云少,大气削弱作用弱,日照时数长,太阳辐射多;阴天相反。
白昼越长,日照时间越长,太阳辐射量越多。
中国年平均气温分布图
太阳辐射高≠气温高
中国年太阳辐射总量分布图
二
太阳活动对地球的影响
太阳活动
太阳大气经常发生大规模运动的现象
太阳内部
光球
色球
日冕
1.太阳大气层的结构
光球
色球
日冕
太阳大气最底层
可见光最强
肉眼可观测
光球层之外
可见光不及光球的千分之一
日全食或特殊望远镜可见
可延伸到几个太阳半径
亮度仅为光球的百万分之一
日全食或日冕仪可观测
太阳大气层结构
太阳大气层
太阳内部
光球层
色球层
日冕层
由内而外厚度温度增加
由内而外亮度减弱
2.太阳活动
⑴定义:太阳活动,是指太阳释放能量的不稳定性所导致的一些明显现象,如太阳黑子、耀斑、日珥和太阳风等。(太阳大气的变化)
太阳黑子
太阳耀斑
日珥
日冕物质抛射
⑵太阳活动的类型:
黑子的多少和大小,太阳活动强弱的标志
剧烈的太阳活动现象
光球
色球
日冕
日冕物质抛射
太阳耀斑、日珥
黑子
太阳活动类型
太阳活动
太阳黑子
位置:光球层
表现:黑斑点
特征:①温度比周围低,因此颜色看上去深一些;
②数量有周期性变化,有的年份多,有的年份少
知识拓展
太阳黑子
太阳活动
太阳耀斑
位置:色球层
表现:忽然出现的大而亮的斑块
特征:①一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热量
②长期的观测发现,大多数太阳耀斑和太阳黑子活动相关
太阳耀斑
太阳活动
日珥
位置:色球层
表现:喷射的气体呈弧状,像太阳的耳朵一样
特征:①日全食时,可用肉眼观测火红的日珥
②爆发时会喷射大量带电粒子
太阳活动
日冕物质抛射
位置:日冕层
表现: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
特征:①使大范围日冕受到扰动,破坏 太阳风的流动
②是规模最大、程度最剧烈的太阳活动现象
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。
太阳风
强调正常情况下,地球的磁场能够阻挡太阳风,使地球免受太阳风的危害。
日冕层温度超过100万摄氏度,它的高温使高能带电粒子向外运动,当运动速度超过350千米/秒时,就能脱离太阳的引力飞向宇宙空间,形成带电粒子流,好像是从太阳吹出来的一股“风”,这一现象称为太阳风。
太阳风
正常情况下,地球的磁场能够阻挡太阳风,使地球免受太阳风的危害。
知识拓展
太阳活动的规律
太阳黑子和耀斑是太阳活动的重要标准,其周期差不多都为约11年,同起同落。太阳黑子数目多的年份称之为太阳活动峰年,反之则为太阳活动谷年。
太阳活动周期(从太阳活动高峰年到下一次高峰年的间隔)大约是11年
周期性
同步性
太阳耀斑随太阳黑子的变化同步起落
整体性
太阳黑子增强的年份也是太阳耀斑频繁爆发的年份,太阳黑子所在区域之外的色球层区域是耀斑出现频率最高区域
太阳活动对地球的影响
图1.19 太阳活动强烈时对地球的影响
太阳活动增强
太阳风强劲
扰动地球的磁场和大气层,产生磁暴、极光等现象
会对卫星导航、空间通信、电网、航空航天等人类活动产生灾害性的影响
扰动足 够强烈
探索:太阳黑子活动与年降水量变化的关系
下图表示北半球三个不同纬度带的降水量变化和太阳黑子的相关性。分析回答:
太阳黑子的活动和降水量之间存在一定的相关性。
太阳活动强烈→太阳发射的电磁波进入地球大气层→扰动电离层→干扰无线电短波通信→干扰电子设备,威胁航天器的安全
扰动电离层,影响无线电短波通信
太阳活动对地球的影响
对地球的影响
太阳活动强烈→高能带电粒子流扰乱地球磁场→产生磁暴→罗盘指针不能正确指示方向
扰乱地球磁场,产生磁暴现象
太阳大气抛出的高能带电粒子会扰乱地球磁场,使地球磁场突然出现“磁暴”现象,导致罗盘指针剧烈颤动,不能正确指示方向
磁暴现象
对地球的影响
太阳活动强烈→高能带电粒子冲进两极高空→与稀薄大气碰撞→产生极光
产生极光
(一般出现在两极的夜晚)
北半球•极光最佳观测地带
Best observation zone of Aurora in Northern Hemisphere
思考:极光的观测的条件(地点、时间)?
极光观测条件:
①太阳活动强烈的时候
②高纬度地区
③夜间时期(极夜)
对地球的影响
研究表明,地球上许多自然灾害的发生与太阳活动有关,如地震、水旱灾害等
影响地球自然环境,产生自然灾害
对地球的影响
太阳黑子活动剧烈的年份,地球上气候异常的概率明显增大
影响地球气候
太阳活动对地球的影响
太阳活动对地球的影响
太阳风强劲,扰动地球磁场
产生磁暴现象,罗盘等无法指示方向
导致磁暴
太阳风强劲,扰动地球大气层
在两极地区上空出现美丽的极光现象
产生极光
扰动强烈时,会对卫星导航.空间通信.电网.航空航天等人类活动产生灾害性影响。
影响无线电短波通信
虽然影响机制仍是未解之谜,但众多统计数据表明太阳活动与天气和农业有相关性
影响气候
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此外,太阳活动的影响还有:
(1)中高纬度乔木年轮疏密变化有约11年的周期性,地质时期的气候变化也约有11年的周期性;
(2)在太阳活动峰年,地球上激烈天气现象出现的概率明显增加;在太阳活动谷年,地球上天气变化相对平稳。
(3)在多数太阳活动峰年,全球农业倾向于增产;在太阳活动谷年,全球农业歉收的概率较高。
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案例
不同历史时期太阳活动的影响
1859年的太阳耀斑爆发是第一次有记录的太阳活动现象,这次太阳活动能量巨大,造成全球电报业务中断,甚至在低纬度地区出现极光,但并没有对人类造成严重的危害。
1989年3月13日,一次日冕物质抛射使得加拿大魁北克地区的电网受到严重损坏,出现大范围的断电事故,停电时间长达9小时。当天,澳大利亚输油管道受损,大西洋和太平洋海底电缆受到冲击,美国四颗卫星受损。然而这次太阳活动的强度尚不及1859年的三分之一。
一些科学家预测,如果在现代发生与1859年强度相当的太阳活动,全球的电力传输网络、无线电通信、卫星通信和传输、空间探测等可能会受到灾难性的影响。建立空间天气预报体系可对太阳活动进行监测和预报,帮助人类做好防护工作。
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10.图中景观素描所在纬度,其垂直对应的大气上界太阳辐射值,最有可能是( )
A.5.3 B.7.5 C.11.2 D.13.1
11.据图可知,太阳活动强弱与自然灾害频次( )
A.无关联 B.呈正相关 C.呈负相关 D.无法确定
12.有关太阳活动及其影响的叙述,正确的是( )
A.太阳风和日珥不是太阳活动 B.太阳活动周期大约是22年
C.太阳活动就是太阳以电磁波的形式向四周放射能量
D.干扰地球大气层中的电离层,导致无线电短波通信异常
Lavf58.28.100
Lavf58.28.100
Lavf56.15.102
$