第二节 大气受热过程和大气运动

1.经纬认为，大气对地面的保温作用可分解为“太阳暖大地”“大地暖大气”“大气还地面”三个环节。读图3-15，你认同经纬的观点吗？你是怎么理解大气对地面的保温作用的？用自己的话说一说。 2.绘示意图说明下列现象，并解释其成因。（1）月球基本上没有大气，赤道处中午高达127℃，晚上最低达-183℃。月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多。（2）深秋至次年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚。 下载PDF

地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同时又持续向外（主要是向大气层）释放辐射能量，形成地面辐射。由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。由于地面的温度比太阳低得多，因此地面辐射的波长比太阳辐射要长得多，其能量主要集中在红外线部分。通常根据辐射波长的差异，将太阳辐射称为短波辐射，而将地面辐射称为长波辐射。 对流层大气中的水汽和二氧化碳等，可强烈地吸收地面辐射。地面辐射释放的能量，除极少一部分透过大气返回宇宙空间外，绝大部分（75%~95%）都被截留在对流层大气中，使大气增温。所以说，地面是对流层大气主要的直接热源。 大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量。大气的温度比地面还低，所以大气辐射也是长波辐射。大气辐射的一部分向上射向宇宙空间，大部分向下射到地面。射向地面的大气辐射，其方向与地面辐射相反，故称为大气逆辐射。大气逆辐射又把热量归还给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。天空中有云，特别是有浓密的低云，或空气中湿度比较大时，大气逆辐射就会增强。 在本章第一节中，我没有弄明白“地面是对流层大气主要的直接热源”的道理，原来答案在这里！ 阅读：大气热力作用的意义 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。如果没有大气的保温作用，地球表面的平均气温将会下降到-18℃，那么地球上的绝大多数生态系统将不复存在。正是大气的保温作用，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。 下载PDF

1.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。简析晨昏蒙影形成的原因。 2.如图3-14所示，投射到地面的太阳辐射，并不能全部被地面所吸收，其中又有一部分被地面反射回宇宙空间。地面对太阳辐射的反射率大小，取决于地面的性质，如颜色、干湿状况、粗糙程度等。不同性质的地面，反射率的差异较大。读图，完成相关任务。 （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。 （2）分析地面性质与反射率之间的关系。（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？ 下载PDF

太阳辐射要穿过厚厚的大气，才能到达地表。由于大气对太阳辐射的反射、散射和吸收作用，投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地表。 大气中的云层和较大颗粒的尘埃，能将投射在其上的太阳辐射的一部分，又反射回宇宙空间。云的反射作用最为显著。云层越低、越厚，云量越多，反射越强。夏季天空多云时，白天的气温相对来说不会太高，就是因为云的反射减少了到达地面的太阳辐射。 大气对太阳辐射的反射没有选择性，因而反射光呈白色。当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方弥散，这种现象称为大气的散射。散射改变了太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面。在太阳辐射的可见光中，蓝光、紫光的波长较短，容易被空气分子散射，因而晴朗的天空呈现蔚蓝色。 大气对太阳辐射的吸收具有选择性。平流层大气中的臭氧，主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。对流层大气中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。也就是说，大气直接吸收的太阳辐射只占一小部分，特别是对于对流层大气来说，太阳辐射不是主要的直接热源。大气对太阳辐射的反射、散射和吸收作用，削弱了到达地面的太阳辐射。到达地面的太阳辐射不是均匀分布的，而是由低纬度向两极递减。低纬度地区的太阳高度大，太阳辐射经过大气的路程短，被大气削弱得少，到达地面的太阳辐射多；两极地区的情况则相反。 下载PDF

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。 1.通常太阳越接近地平线，朝霞、晚霞的颜色就越红。观察这一自然现象，并思考其形成原因。 2.大气中所含的水汽越多，朝霞、晚霞的颜色就越红。朝霞、晚霞与天气有一定关系，如有“朝霞不出门，晚霞行千里”的谚语。观察这一自然现象，验证该谚语预报天气的可靠性，并思考其中的道理。 下载PDF

1.阅读材料，根据大气保温作用原理，解释白露之后昼夜温差增大的原因。白露节气之后，秋意渐浓，平晚凉意袭人，人们常用”白露秋分夜，一夜凉一夜”来形容此时气温下降速度加快的情形。秋风使得空气中的水汽逐渐减少，空气逐渐变得干燥，大气中由水汽凝结形成云的过程也减少了。因此，这一时段成为全年昼夜温差最大的阶段，天气渐渐开始转凉。 2海水的比热容比陆地的比热容大，所以海洋升温慢，降温也慢，温度变动幅度小，陆地升温快，降温也快，温度变动幅度大。 (1)分别判断两图中海洋和陆地的相对温度高低。 (2)根据所学热力环流的知识，在两图中分别画出海洋和陆地之间的热力环流示意图。 (3)判断海岸边何时吹海风，何时吹陆风。 3.山谷的山坡和谷地受热状况不同，于是在白天形成谷风，在夜晚形成山风。根据热力环流原理，在a、b两图中分别画出谷风、山风的形成示意图。 课题2：检查进度：设计热力坏流实验，准备实验所需材料，记录实验过程及相关数据，并进行总结。 下载PDF

大城市由于人口密度与建筑密度高，工业集中，造成气温高于周围郊区的现象，称为城市热岛效应。 城市热岛效应产生的主要原因是地表性质发生了变化。首先，城市的高大建筑和水泥、柏油等路面，比郊区大面积的植被和土壤表面吸收和储存了更多的太阳辐射，导致热量吸收多;其次，城市地面大部分透水性较差，蒸发量小，导致热量散失少。城市温度较高的另一个原因是人为热源多，如家用电器、工业生产和交通运输等都会释放热量。 城市热岛效应造成城区气温升高，导致城区与周围郊区的温差加大。当其他气流影响微弱时，城区的空气出现上什运动，周围郊区的空气出现收缩下沉运动。在水平方向上，高空的空气由城区流向郊区，近地面的空气由郊区流向城区。城区和郊区之间便形成了小型的、局部的热力环流。 城市热岛效应还会延长植物的生长期。很多研究发现，城市中植物春季生长开始的时间比郊区早，秋季生长结束的时间比郊区晚，导致城市植物的生长期比郊区长。 思考：1.运用大气热力环流原理，画出城区与郊区之间的热力环流示意图。 2.城市热岛效应对人类的生产活动有什么影响? 下载PDF

地面冷热不均，引起同一水平面上出现气压高低差别。只要同一水平面存在气压差，便会产生一种促使空气由高压流向低压的力，这个力叫作水平气压梯度力，简称气压梯度力。气压梯度力垂直于等压线，从高压指向低压。在气压梯度力的作用下，空气由高压沿着水平方向流向低压，这种空气的水平运动即为风。 如果没有其他外力因素的影响，风向应该与气压梯度力的方向一致，即垂直于等压线的方向。然而，除赤道外，风一旦形成，不仅受到气压梯度力的作用，同时还受到地转偏向力的影响。地转偏向力使风向在北半球向右偏，在南半球向左偏。在气压梯度力和地转偏向力共同作用下，风向最终平行于等压线。 名词链接：等压线：在地图上把气压相同的各点连接起来的线叫等压线。 此外，在近地面，空气运动还要受到地表摩擦力的影响。在气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力的共同作用下，风向总是与等压线斜交的。从近地面到高空，空气运动所受摩擦力逐渐减小，风向与等压线之间的夹角也逐渐减小，到一定的高度，摩擦力接近于零，风向与等压线也接近于平行了。 大气运动的意义：大气运动使不同地区热量、水分得以交换，影响各地的水热状况，形成了各种复杂天气现象，也会导致气候变化，进而影响着区域自然地理环境。 下载PDF

大气运动的能量来自太阳辐射。太阳辐射的纬度分布不均，造成不同纬度之间的热量差异，这是引起大气运动的根本原因。 热力环流：热力环流是由地面冷热不均引起的大气运动，它是大气运动最简单的形式。 如图2-3-5所示，当地面受热均匀时，大气没有垂直方向上的升降运动（图①）。如果A地受热多，B、C两地受热少，那么A地近地面的空气就会受热膨胀上升，到上空聚积起来，使上空空气的密度增大，形成高压区;B、C两地近地面的空气就会因冷却而收缩下沉，使其上空空气密度减小，形成低压区（图②）。于是，在上空，空气便从气压高的A地流向气压低的B、C两地。在近地面，A地空气上升后流向B、C两地的上空，近地面的空气密度减小，气压比周围地区低，形成低压区;B、C两地因有下沉气流，近地面的空气密度增大，形成高压区。这样，近地面的空气从B、C两地流回A地，以补充A地上升的空气，便形成了热力环流（图③）。 下载PDF

地球表面吸收太阳辐射增温的同时，也向外辐射能量。物体辐射的规律是:物体温度愈高，辐射中最强部分的波长愈短;物体温度愈低，辐射中最强部分的波长愈长。地球表面的平均气温约为15℃，比太阳表面的平均温度低得多，所以地面辐射为长波辐射，太阳辐射为短波辐射。 地面辐射经过大气时，几乎全部被大气中的水汽和二氧化碳(主要在对流层中)吸收，从而使大气温度升高。所以，地面是大气主要的直接热源。 大气在增温的同时，也向外辐射长波辐射。大气辐射仅有一小部分射向宇宙，而大部分则射向地面，其方向与地面辐射正好相反，被称为大气逆辐射。大气逆辐射又把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射散失的热量，对地面起到保温作用。这种作用，其效果类似于玻璃温室，人们通常称之为大气的”温室效应”。有研究认为，如果没有大气对近地面的保温作用，地球表面的平均气温会下降到-18℃。 大气对太阳辐射的削弱作用能降低白天近地面的气温，使白天气温不至于过高;大气对地面的保温作用能弥补地面辐射损失的热量，使夜间气温不至于过低。这两种作用共同影响的结果是缩小了气温的日较差，使地表附近的气温变化幅度减小，从而为生物的生长发育和人类的活动提供了适宜的温度条件。 思考：为什么晴朗夜晚后的早晨，比多云夜晚后的早晨更凉一些? 下载PDF