高一地理第三章第二节大气受热过程

与青春有关的回忆，总会伴随人的一生。国产动漫昨日清空，将学生时代的情谊融化在一片晴空里， 给我们带来纯真的感动。许多动漫电影中的天空都是湛蓝色的，为什么天空看起来是蓝色的呢？这与大气层有着密切的关系。 投射到地球上的太阳辐射能要穿过厚厚的大气才能到达地球表面。在穿透大气的过程中，有一部分太阳辐射能会被大气吸收或反 射，但是大部分可以到达地面，被地面反射和吸收。 地面吸收太阳辐射能后，温度逐渐升高，释放地面辐射把热量传递给近地面的大气 进地面，大气吸收了地面辐射后，又会逐渐向高处的大气传递热量。 当然，大气辐射的方向既有向上的，也有向下的，其中向下的部分因为与地面辐射的方向相反，被称为大气逆辐射。大气逆辐射对地面有保温作用， 这就基本完成了。大气的受热过程一共分为三个阶段，我们将地面吸收太阳辐射后增温的过程称为太阳暖大地。 将大气吸收地面辐射后增温的过程称为大地暖大气。将大气逆辐射把大部分热量归还地面的过程称为大气环大地。 在大气受热过程中，太阳释放太阳辐射，地面释放地面辐射，大气释放大气辐射。这三种辐射有什么区别呢？有实验得知，物体的温度越高， 辐射中最强部分的波长越短。物体的温度越低，辐射中最强部分的波长越长。 由于地面和大气的温度比太阳低的多，所以地面辐射和大气辐射的波长比太阳辐射长的多，太阳辐射是短波辐射， 而地面辐射和大气辐射是常波辐射。在太阳暖大地的过程中，大气像遮阳伞一样 对太阳辐射有削弱作用，分为三种削弱形式，吸收、反射、散射。其中停留层中 的臭氧可以吸收紫外线辐射，对流层中的水汽和二氧化碳可以吸收红外线辐射。大气层对可见光的吸收很少， 吸收作用是有选择性的，但反射作用没有选择性。各种波长的辐射都可能被云层、水汽和较大的尘埃反射。 云层越厚，反射越强，到达地面的太阳辐射越少，所以多云的白天气温一般不太高。散射作用主要是指空气分子和微笑尘埃对可见光的散射。 这种散射具有选择性，他们会选择可见光中的蓝光、紫光进行散射，所以晴朗的天空呈现出蔚蓝色。地球大气对太阳辐射吸收的较少， 大部分太阳辐射能够透过大气射到地面，而在大地暖大气的过程中，大气对地面辐射吸收的却比较多。 地面辐射放出的绝大部分热量都能够被大气截流，所以地面是近地面大气主要直接的热源。大气还大地的过程对地球的影响实 分深远，他使得地球表面的温度变化在适宜范围内。我们知道月球表面的昼夜温度变化比地球表面更激烈， 这是为什么呢？与月球相比，地球大气层要厚的多。白天地球上的大气对太阳辐射产生虚弱作用，使得地表增温幅度比月球小。 夜晚大气的保温作用使得地表降温幅度比月球小，于是地球表面的昼夜温度差比月球表面更小， 这就是月球表面的昼夜温度变化比地球表面更剧烈的原因。 类似的原理，地球表面晴天的日较差大于阴天。大气的受热过程看不见摸不着，却与我们的生活息息相关。

今天咱们来讲解高中地理中大气的受热过程。大气就是咱们地球周围包围的这一圈气体，看到这幅图没， 就是地球表层这一圈白呼啦的大气又划分为对流层、平流层和高层大气， 咱们大家伙就是生活在对流层，咱们常说的气温就是海拔一点二五米到两米的大气温度，国内为一点五米。搁高点的同学就是上胸膛这块感受到的温度，个子矮点的同学就是头这块感受到的。 今天淄博的最高气温是三十四摄氏度，还挺热。那大气的温度是怎么变热的？首先太阳作为整个宇宙的老大哥，肯定能分我们地球点热量。太阳辐射进入地球大气层后，会被大 气层吸收、散射和反射。天空颜色的变化主要是由于大气对太阳光的散射作用。晴天时大气中的空气分子散射蓝紫光，天空呈现蓝色。阴天时大气悬浮威力散射各种波长的光， 天空呈现灰白色。大气的吸收作用主要削弱太阳辐射的紫外和红外部分，这两部分位于太阳辐射波普两端的低能区。对流层大气由于直接吸收太阳辐射而增的温度每天不足一摄氏度，可见对于大气的对流层而言， 太阳辐射不是主要的热源，太阳光的热量大气大部分吸收不了啊。大自然中的任何物体，只要温度在绝对零度以上，都会以电磁波的形式时刻 不停的向外传送热量。而且物体的温度越高，辐射的波长越短，温度越低，波长越长。地面辐射跟太阳辐射相比较而言， 地面辐射是长波辐射，太阳辐射是短波辐射。接下来，一大波太阳辐射穿过大气层，被地面所接收，地面开始升温，这个过程俗称为太阳暖大地。所以地面升温之后向外散发长波辐射， 这波辐射几乎全被大气层吸收，这个过程俗称为大地暖大气，而大地是大气的主要热源， 大气升温之后，自身也有热量了，开始想做点好人好事了，他也向外散发长波辐射，这部分长波辐射一小部分外溢到宇宙空间， 大部分投向地面。投向地面这部分呢，被称为大气逆辐射。大气逆辐射的存在使得地面保持一定的温度，这个过程俗称为大气环大地。如果没有大气，地面的平均温度将是负十八摄氏度，而不是现在的十五摄氏度。 今天主要讲了大气的受热过程，主要分为三个过程，一是太阳暖大地，二是大地暖大气，三是大气还大地。同学们要做好笔记哦，下课！

一起来学习大气的受热过程，过程总共有三个，首先我们来了解第一个太阳暖大地， 我们可以看到这一幅图片，是吧？太阳出来了，然后太阳他的这个太阳辐射射向了宇宙空间，有一部分要透过我们的大气层射向我们的地球表面，那么这个辐射就称为什么呢？称为太阳辐射， 让太阳辐射照射到地表之后，会被地表吸收，使地表增温。当太阳辐射穿越我们的大气层，厚厚的大气层会发生这个 反射呀，折射呀，散射呀，这个被称为我们这个大气层对于这个太阳辐射的一个削弱作用。整体太阳辐射被称为太阳暖大地，是我们大气收缩过程的第一个步骤，我们的第二个步骤称为是大地暖大气。刚才说到了 地面增温之后，地面增温之后，地面上的这个热量向四周去散开，然后有一部分都散开的这股日子热量叫做地面辐射，他是说地表增温了，将温度去能量的形式去散开，挥散开，那就是地面辐射。 我们可以看到地面辐射有一部分在空气中，有一部分能够穿越大气层，是不是还可以呃到更远的地方？那么地面的温度其实是可以反馈给大气的，使大气干嘛呢？使大气也增温，然后这个过程就称为大地暖大气。 那当大气层温度上升之后，那么大气层也会以这个热量，是吧？一种能量的形式向四周去传播，那么大气层温度增温，将它的热量再次返还给地面，就称为大气逆辐射，那么大气层的温度如果返回到宇宙空间，就称为大气 辐射，这个整体就是一个受热过程。我们依次来学习一下，有个小问题，假如到达大气上界的太阳辐射为百分之一百，而实际 是不是到我们地球表面只有百分之四七十七？那是什么原因造成的呢？是因为我们的大气层对于太阳辐射具有一个削弱作用，是吧？分别是形式，三个形式，削弱作用的形式，第一个是吸收，第二个是反射，第三个是散射。 我们可以看到这幅图片呢，是我们的这个大气层的垂直分层，对流层、平流层跟高层。大气在对流层是不是要穿越这几层？ 平流层里边有一个臭氧，臭氧可以吸收我们太阳辐射中的紫外线，对流层里边的这个红呢，可以干嘛呢？吸收这个红外线二氧化碳有很多水汽杂质能够干嘛？他可以这个削弱这个红外线的一个强度，是吧？那我们要知道 从臭氧、二氧化碳、水汽吸收，我们要知道大气具有什么特征，是不是一个吸收的选择性吸收，具有选择性吸收的就是某一种成分吸收某一种光线。 大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收的比较少，所以我们大部分能看到都是可见光吗？ 可见光到达地面比较多，那反射一般是怎样的？反射的话就是参与大气的这个成分呢？云层啊，尘埃呀，这个云朵啊，具有无选择的一个反射性反射太阳光。第三个是散射，什么叫做散射呢？是不是其实就是说空气中的分子和微小的尘埃，它具有选择性的将波长 波长较短的蓝紫光给散射掉，蓝紫光散射掉，蓝光加紫光就能够呈现出我们现在天空的这个颜色。为什么有一个道题，为什么晴朗的天空一般呈蓝色呢？就是因为我们的 这个蓝光跟紫光，他的这个波长比较短，容易被这个大气层是吧？太阳光容易被大气层给散射掉，然后他会呈现出一种蔚蓝色，大家一定要记住哦，这是一个这个考点小的考点小结， 还是我们的这个削弱作用，看一下就可以了。大气，地面对地面呢也具有保温作用，其实就讲的是我们的大气逆辐射是吧？地面辐射将热量给到大气，大气升温之后又还给地面，那就是我们的这个大气还大地的过程保温作用， 总的来说呢，受热过程就是以下三个太阳辐射，是吧？还有这个大气对太阳辐射的消热作用。大气的这个保温作用所涉及到的辐射是四个，太阳辐射、地面辐射、大气辐射和大气逆辐射。大气的受热过程我们再来总结一下， 看到太阳辐射地面吸收，是不是然后地面增温，呃，我们的地面辐射，然后的话是我们的大气辐射和大气逆辐射，太阳暖大地，大地暖大气，大气还大地，整个三个流程 我们来正式巩固一下，为什么白天天空多云的情况下，气温要比晴天低，为什么晴天温度要高一些呢？是为什么？因为我们的有厚厚的大气层，是不是 这个晴天的时候，大气层对于太阳辐射的消弱作用比较弱，那么到达地表的太阳光，太阳辐射热量就比较足，所以气温就会高，那么乌云密布的阴天，是不是那阴天天空有很多的云，那么消弱作用就会强，到达地球表面的太阳辐射就弱，所以气温就相对较低。 有一个题，大家连一下线可以先看，然后我把答案展示给大家看一下。 好，白天不开灯的教室依然有光亮，为什么呢？是因为大气具有散射作用是吧？夏季的时候天空多云，白天不会太热，是因为具有反射作用，然后他这个 早春晚春不会阴天，不会有冻霜，就是因为大气逆辐射。现在的话，有一个考题就是这样讲，说我们的庄稼地，等到秋冬季节的时候，他们会在田地里，等到落山的时候，太阳落山的时候会点这个。 呃东西，烟雾，为什么呢？因为如果你点烟雾可以增强大气的一个厚度，那么地面辐射就不容易被丧失的那么厉害，所以就是为了增强大气体辐射，就像我们给这个盖的被子是吧，被子的厚薄，那么保温的效果是不一样的。 好，我们可以看一下啊。这里的第二题，大家要了解一下，为什么红绿灯是吧？红灯停，绿灯行是吧？黄灯 等一等，为什么是这样的？因为红灯的波长更长，不容易被散射是吧，所以红灯它作为这个信号灯，它更为醒目，红绿灯这几个颜色它它不容易被散射掉。可练习题 给大家时间看，看完之后呢，我给大家看一下答案，自己核对一下本节课有没有学会。 总共是五道题啊，点暂停看，看完之后核对下自己的答案，检测一下。

同学们好！我是北京师范大学附属实验中学的地理老师吕月。 这节课我们学习大气受热过程和大气运动的第二课时，主要内容是大气的基本运动形式，热力环流。 我们先看以上这组照片，同学们有没有观察过家里暖气、空调的位置？为什么暖气包括现在流行的地暖安装在房间下部，空调安装在房间上部呢？ 二者位置可以互换吗？今天我们就要研究大气运动的原理，看看下部的暖气是怎么让房间 暖和起来的。这里有一个小实验，可以帮助大家初步理解这个问题。 准备两个小烧杯并排摆放，右边放冰水，左边放热水。迅速将一个大号烧杯罩在两个小烧杯上方。同学们观察发生了什么？水蒸气是如何运动的？ 同学们观察到，热水上方产生的水蒸气并没有随意扩散，而是形成了一个环形路， 在热水一侧使蒸汽向上运动，在冰水一侧，空气向下下沉，最终在大烧杯的顶部和底部形成了水平运动，并这样循环往复。 为什么气体在大烧杯内进行这样有规律的环流运动呢？自然环境中大气也是这样运动的吗？ 在学习大气运动的原理之前，我们需要理解关于大气的基本概念，等压面。 等压面是大气中气压相等的点构成的面，地面质地均匀，受热情况相同的理想情况下，在同一高度， 空气密度相同，气压相同，但实际上地面质地和受热情况往往是不均匀的，气压相等的点并不在一个水平面上。等压面出现弯曲，为什么会这样呢？ 如图所示，某地地面，当地面受热均匀的时候， a、 b、 c 三 d 没有冷热差异，空气不发生上升或下降的运动。 如果 a、 d 受热更多，类比实验中热水一侧 b、 c 两 d 受热较少。类比实验中，冰水一侧 ad 就成为较热的地区，近地面空气就会受热膨胀上升。实验中，热水一侧水蒸气向上运动，到上空聚集堆积起来。 上空接受了来自地面的空气，会使得空气密度增大，气压升高，比同一水平高度其他地区气压更高，形成高气压。 而 b、 c 两地的近地面比 a、 d 稍冷，两地的空气就会遇冷收缩下沉。 实验中，冰水一侧空气向下运动，上空流失了大量空气，使得空气密度减小，气压降低，比同一水平高度的其他地区 区气压更低，形成低气压。于是在上空，空气便从气压高的 a、 d 向气压低的 b、 d 和 c、 d 两地扩散，也就是实验中从热水一侧向冰水一侧运动， 在近地面， a、 d 空气上升流出，使得 a、 d 近地面的空气密度减小，形成低起压。 b、 c 两地因为有下沉气流流入，近地面的空气密度增大，形成高起压。 于是在近地面，空气就从 b、 c 两地流回到了 a 地，也就是实验当中从冰水 一侧流回热水一侧，以补充上升流出的空气，从而在地面和高空之间，在实验的大烧杯内形成热力环流。 我们发现，在 a、 b、 c 三地之间之所以能够形成热力环流，最根本的原因就是地表存在冷和热的差异， 正是由于地表的冷热差异才导致空气发生上升或下降的运动， 使得高空的气压有了高低之分。同样，近地面的气压也有了高低之分，等压面随之发生了凹凸的变形， 它不在水平，高空和基地面都出现了水平方向上的气压差，进而产生了空气在水平方向上的运动。 水平气流从高压流向低压，这样从大气的垂直运动再到大气的水平运动，就形成了热力环流。 同学们理清思路了吗？能不能运用以下这些术语来描述热力环流的形成过程呢？ 地面吸收太阳辐射的差异，导致地面冷热不均，引起大气在垂直方向上的上升或 下沉运动，分别在近地面和高空形成高压和低压，形成水平方向上由高压向低压的大气运动，也就是下节课我们要学到的风。 可以说，大气热力环流是大气运动的一种最简单的形式。同时，大气热力环流也是一种常见的自然现象， 生活当中热气球、孔明灯、沸腾的水蒸气，他们的原理都是空气受热上升。 那我们再认识几种自然界常见的热力环流现象。同学们，夏季去海边避暑过， 当你白天站在海边拍照时，你要怎么站位呢？是面朝大海还是背朝大海？怎样才能拍出更好的效果呢？ 请同学们进行小组讨论，试一试从热力环流的角度做出判断，并解释原因。 同学们在九年级的物理课上已经学过比热容这个概念了，一般来说，沙土的比热容小，水体的比热容大，而在自然界，海洋和陆地比热容更是差异巨大， 陆地比热容小，白天升温快，夜晚降温快，海洋 比鹅绒大，白天升温慢，夜晚降温也慢，这就是海陆热力性质差异，因此在海洋和陆地之间存在冷热差异。 在这样的滨海地区，白天陆地升温快，因此空气会膨胀上升，近地面空气向外流出后，空气密度减小，形成低气压， 上升到高空聚积，使上空空气密度增大，形成高起压。 海洋升温较慢，空气会收缩下沉，上空的空气密度减小，形成了 低起压，下沉至近地面，使得空气密度增大，形成高起压。这样白天近地面的海边气流就是从海上的高压流向路上的低压，也就是吹海风。 到了夜间，陆地降温较快，近地面气温低，空气收缩下沉，空气密度增加，形成高起压。 海上则降温降慢，较为温暖，空气向上抬升，近地面空气密度降低，形成了低起压。因此，夜晚的海滨近地面空气由陆 陆地的高压流向海面的低压区，也就是吹陆风。 清代台海始茶路中纪述内地之风早西晚东为台地早东风，午西风，四时皆然。 请大家思考，台湾海峡两岸的昼夜风向为什么会相反呢？ 同学们用海陆丰的原理就不难解释这一现象。由于福建和台湾分居在台湾海峡两侧， 台湾岛、锡林台湾海峡早晨岛上尚未明显升温，和夜晚一样盛行陆风，也就是东风。 中午是白天最热的时候，岛上盛行海风，也就是西风。而福建所在的内地，东临台湾海峡，白天陆地气温高至傍晚余热尚在，所以吹海风，也就是东风， 晚上陆地气温降低，直至早晨，所以吹陆风也就是西风。 其实在我们生活的城市，就存在典型的热力环流现象。 生活中，夏天的时候，我们不但喜欢去海边度假，还喜欢去郊区避暑，而在城市里，每天长时间开着空调，也还觉得炎热。 根据这幅某城市近地面气温摇杆影像图，我们看到，越靠近市中心气温越高，越靠近郊区气温越凉爽，这就是所谓的城市热岛。 即在静风或微风时，城市中心区气温一般比周围的郊区高的现象。 请同学们尝试解释，为什么城市气温要高于郊区呢？ 并运用热力环流的原理解释城市和郊区之间大气运动的规律。 城市由于人类活动密集，生产生活释放热量多，城区内建筑高大 密集，通风性差，不易散热，而且下垫面硬化多，绿化少，吸热快。而郊区的绿地水域面积大，比热熔也大，平均气温较低。 由于城市热岛的存在，在城市的中心区与郊区之间形成了气温差异，导致空气在城市中心区上升，在郊区下沉， 高空气流由中心区流向郊区，而近地面气流由郊区流回市区， 于是在城市的中心区与郊区之间就形成了小型的热烈欢流。 那么根据热力环流的原理，我们来分析两个问题，第一，在城市规划时，对空气有污染的工厂应该建设在 a、 b、 c、 三、 d 当中的哪一个位置呢？ 大家说的对，一般我们把污染风险较大的工业企业布局在城市热导环流的范围之外，也就是 c 处， 避免这些工业企业排出的大气污染物随城市热导环流从近地面流向城市中心区。 第二，为什么城市要在 b 地规划建设较大面积的绿地呢？同样的原理，当大面积的绿 绿地被安放在城市的中心区和郊区之间，可以有效利用植被来净化吹向城市中心区的空气，改善城市的空气质量。 很多的局部地区天气现象也和热力环流相关，我们的古人很早就有相关描写。 唐代诗人李商隐曾写道，君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。那么巴山为何会多夜雨呢？ 在山区，白天由于山坡受太阳辐射，加热后升温较快，气温较高，山谷升温慢，气温则较低， 因此山坡上空气膨胀上升，形成低压。山谷空气收缩下沉形成高压。空气由山谷流向山坡，形成谷风。 夜晚，山坡降温较快，气温较低，山谷降温较慢，气温较高， 因此山坡上空气冷却下沉，形成高压。山谷空气膨胀上升形成低压， 加之重力作用，空气由山坡流向山谷，形成山峰，这就是山谷峰。那么，山谷峰和巴山夜雨有什么关系呢？ 夜晚，在山峰的作用下，山谷中的冷空气在禁地面越积越多， 把山谷中白天积存的暖空气连同着潮湿的水气抬升上去，很容易就成云致雨，于是就有了巴山夜雨涨秋池的景象。 回顾整节课，我们通过实验和示意图了解了热力环流的原理和过程。 近地面空气受热或冷却，导致空气膨胀或收缩，产生垂直方向的大气运动，进而导致近地面和高空都产生水平面上的 气压差异，导致水平方向的大气运动。像这样由于地面冷热不均而形成的空气环流就是大气热力环流。 运用热力环流的原理，我们可以解释诸多自然界和生活中的常见现象，比如海陆风、山谷风、城市风等等，并绘制出他们的大气热力环流模式图。 所以，运用热力环流的示意图说明它的原理是本节课的重点。 我们用一组练习题帮助大家巩固一下，请同学们判断变息。第一，垂直方向上近地 气压总是大于高空气压吗？是的，大气受重力的影响，高度升高，气压减小。我们所说的高压和低压是在同一个水平面上进行气压大小的比较。 第二，大七的运动就是风吗？不是这样的，大七运动有垂直方向和水平方向两种，水平方向的运动才称为风。 第三，在同一水平面上，空气可由低气压流向高气压吗？错误，水平方向上气流是从高压流向低压。那么第四个问， 垂直方向上气流总是从高压流向低压吗？这也是不对的，垂直方向上近地面气压总是高于高空气压。 空气流动的动力并不是气压高低，而是冷热不均。空气受热上升或冷却下沉是因水平方向上形成的，高压和低压是果。 有了以上的判断和辨析作为基础，请大家再看这道题。 如果甲、乙为相距不远的陆地， a、 c 为水平方向的气流， b、 d 为垂直方向的气流，那么甲乙 乙丙丁四处欺压的关系是怎样的呢？根据示意图，假地空气下沉堆积导致近地面形成高压，高空的丙处形成低压， 倚地空气是膨胀上升导致近地面形成低压，高空钉处形成高压。 因此在近地面上，甲处高压大于乙处的低压， 在高空钉处的高压要大于丙处的低压，并且这二者的气压均小于近地面的起压。因此我们可以得到四 d 选项，同 同学们理清楚了吗？课后，同学们可以尝试利用家里的生活物品，自己动手进行热力环流的模拟实验。 虽然没有实验室的条件，但是大家可以用透明玻璃缸代替大烧杯，用盆或碗代替小烧杯。 为了降低气体观察的难度，同学们可以点燃一根香，从上方放进玻璃缸内，观察烟的走向。 实验过程中注意用胶合板或者是塑料薄膜盖严玻璃钢，避免受到室内其他气流的影响。实验中大家很有可能遇到问题，例如气体流动的路径不明显 等等。同学们可以分析原因，是气体的颜色过浅吗？是短时间内产生的气体量过大吗？还是其他什么原因呢？ 如果同学们对实验进行改进，是否可以使用其他物品替代热水和冰块？还有哪些实验用具是可以发声替换呢？留给同学们课后实践。那么这堂课就到这里，谢谢大家！