第二章第1课时大气圈的组成与结构大气的受热过程
内容索引基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升学以致用•随堂检测全达标
课标导引课程标准1.运用图表等资料,说明大气的组成和垂直分层,及其与生产和生活的联系。2.运用示意图等,说明大气受热过程与热力环流原理,并解释相关现象。目标导引1.了解大气的垂直分层、各层的主要特征及与人类的关系。(综合思维)2.阅读示意图,了解大气受热过程,理解大气保温作用的基本原理。(综合思维)3.结合实验,探究大气受热过程。(地理实践力)4.探究玻璃暖房的保温原理与大气的温室效应的联系与区别。(人地协调观)
知识建构
基础落实•必备知识全过关
必备知识一、大气圈的组成与结构1.大气圈的组成含量因时因地而异(1)组成:、和固体杂质。干洁空气水汽
(2)作用大气成分作用干洁空气氮生物体内的重要组成部分氧维持活动必需的物质二氧化碳绿色植物进行作用的原料,调节地表温度水汽的必要条件尘埃反射太阳辐射,降低地面温度;作为凝结核,促进云雨的形成蛋白质生命光合成云致雨
2.大气圈的分层(1)依据:大气在垂直方向上的、及状况的差异。(2)大气分层A代表,空气运动显著。B代表,空气以运动为主。该层的臭氧层被誉为“”。C代表,空气密度,有若干电离层。温度密度运动对流层对流平流层水平地球生命的保护伞高层大气小
要点笔记由于逆温层的存在,大气很稳定,对流作用减弱,空气中水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散,只能滞留在近地面。【链接生活】对流层的厚度在不同纬度地区和不同季节有何差异?答案：对流层的厚度有纬度差异和季节变化。低纬度地区大于高纬度地区,夏季大于冬季。
二、大气的受热过程1.两大热源(1)根本来源:A。(2)直接来源:B。太阳辐射地面辐射
2.两大过程(1)地面增温:大部分太阳辐射透过大气射到地面,使增温。(2)大气增温:地面以辐射的方式向大气传递热量,使大气增温。3.两大作用大气对太阳辐射的削弱具有选择性(1)削弱作用:大气层中水汽、云层、尘埃等对太阳辐射的反射、和散射作用。(2)保温作用:C将部分热量还给地面,从而对地面起到作用。地面长波吸收大气逆辐射保温
【链接生活】苏轼的《水调歌头·明月几时有》中写道“高处不胜寒”。你能运用所学的大气受热过程的知识,解释其中蕴含的科学道理吗?答案：地面辐射是低层大气主要的热量来源,“高处”离地面较远,吸收的地面辐射较少,气温较低。
1.判断正误并纠错(1)大气圈中氧的含量是最多的。()(2)地面辐射是短波辐射。()(3)含量最多的氮能吸收紫外线,被称为“地球生命的保护伞”。()(4)平流层的气温随高度增加而增加。()(5)阴雨天气大气逆辐射更强。()×××√√提示：氮是大气中含量最多的成分。提示：地面辐射是长波辐射。提示：臭氧层能吸收紫外线,臭氧层被称为“地球生命的保护伞”。
读地球表面受热过程示意图,完成2~3题。
D2.图中字母表示大气逆辐射的是()A.aB.bC.cD.d3.低层大气的热量主要来自()A.aB.bC.cD.d解析：a是到达大气上界的太阳辐射;b是被大气削弱后到达地面的太阳辐射;c是地面辐射,大部分被大气吸收,使大气增温;d是大气逆辐射,补偿地面辐射损失的热量。解析：地面的长波辐射是低层大气主要的热量来源。C
下图为地球大气受热过程示意图。读图,完成第4题。
4.大气中()A.臭氧层遭到破坏,会导致①增加B.二氧化碳浓度降低,会使②减少C.可吸入颗粒物增加,会使③增加D.出现雾霾,会导致④在夜间减少B解析：臭氧层遭到破坏,会导致大气吸收紫外线的能力下降(①减少);二氧化碳浓度降低,会导致大气吸收地面辐射的能力下降,吸收的地面辐射(②)减少;可吸入颗粒物增加,会导致大气对太阳辐射的削弱作用增强,到达地面的太阳辐射减少,从而使地面吸收的太阳辐射减少(③减少);出现雾霾,会导致大气逆辐射(④)在夜间增加。
5.霜冻往往出现于深秋至第二年早春晴朗的夜晚,因为此时()A.地面辐射强,地表降温慢B.空气中水汽多,地表降温快C.大气逆辐射弱,地表降温快D.大气保温作用强,地表降温慢C解析：深秋至第二年早春晴朗的夜晚,大气逆辐射弱,大气的保温作用差,地面降温快,空气中的水汽迅速降温,发生凝华现象,形成霜冻。
重难探究•能力素养全提升
[情境探究]探究一大气的垂直分层情境探究北京时间2021年2月24日10时22分,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将遥感三十一号03组卫星发射升空,卫星进入预定轨道。遥感三十一号03组卫星主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验。
结合材料探究:(1)我国的酒泉卫星发射中心所在地区的对流层厚度相对于我国东部地区来说是较厚还是较薄?为什么?(2)长征四号丙运载火箭点火发射刚离开地面升空时,其所经历的气温变化特点是什么?(3)发射成功的遥感三十一号03组卫星,在轨运行时所在的大气层有何特点?答案：较薄。因为酒泉卫星发射中心位于我国的甘肃省的河西走廊,海拔较高,气温较低,对流层厚度相对较薄。答案：火箭发射升空刚离开地面时,位于对流层中,其所经历的气温随高度升高而递减。答案：遥感三十一号03组卫星在轨运行时所在的大气层为高层大气,空气密度极小,有若干电离层。
[方法突破]大气垂直分层的特点分层高度范围主要特点特点成因与人类的关系对流层厚度一般为8~16千米,平均12千米左右①气温随高度增加而降低②空气对流运动显著③天气现象复杂多变①地面是低层大气的直接热源,所以同一地区的对流层高度夏季高于冬季②该层上部冷,下部热③几乎全部的水汽、固体杂质都集中在该层,对流运动易成云致雨因人类生活在对流层底部,与人类关系最密切
分层高度范围主要特点特点成因与人类的关系平流层从对流层顶至约50千米,厚度约40千米①气温随高度增加而增加②以水平运动为主③天气晴朗①该层中的臭氧吸收紫外线②该层上热下冷,大气稳定③水汽、杂质少,气流平稳是人类生存环境的天然屏障,有利于高空飞行高层大气从平流层顶到3000千米的高空大气密度极小距地面远,受地球引力小电离层能反射无线电短波,对无线电通信有重要作用
[应用体验]【例1】北京时间2021年9月17日13时34分,神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波安全顺利出舱。据此完成下列各题。
(1)下列图中能正确反映返回舱在返回过程中所经历的大气环境是()C解析：图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层分别对应对流层、平流层和高层大气,臭氧层位于平流层中,并且平流层气温随海拔升高而升高,对流层气温随海拔升高而降低,在对流层顶部气温降至-60℃左右。故选C。
(2)下列关于上题中Ⅰ、Ⅱ大气层的叙述,不正确的是()A.返回舱在Ⅰ层时可能会出现颠簸B.Ⅰ层的厚度随着纬度降低而增厚C.Ⅱ层能见度好,有利于高空飞行D.Ⅱ层的直接热量来源是地面辐射解析：Ⅰ层为对流层,气温随海拔升高而降低,所以对流运动强烈,飞机受气流影响有时会出现颠簸现象,A不符合题意。Ⅰ层为对流层,对流层的厚度在低纬度较厚,高纬度较薄,随着纬度降低而增厚,B不符合题意。Ⅱ层为平流层,大气运动以平流运动为主,因此天气晴朗,能见度好,有利于高空飞行,C不符合题意。Ⅱ层是平流层,该层大气主要靠臭氧吸收太阳紫外线增温,D符合题意。故选D。D
考题点睛
[情境探究]探究二大气的受热过程阳光房也称为玻璃房,是采用玻璃与金属框架搭建的全明非传统建筑,为达到享受阳光、亲近自然的目的。阳光房是国内外追求自然、时尚人士所推崇的建筑。阳光房为人们创造了一个舒适的氛围,即使在严寒的天气和雨季也能够让我们享受到春天的舒适,不会感受到寒冷。
结合材料探究:(1)请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。
答案：
(2)寒冷的冬季白天,阳光房内温度较高的原因是什么?(3)探讨北半球中纬度地区的植物园可采取什么措施使热带植物安全越冬。答案：大部分太阳辐射能够透过玻璃射到地面上,使地面增温;玻璃阻隔地面长波辐射,阻止阳光房内(暖)外(冷)空气以对流或湍流方式的热交换,使阳光房内温度高于房外。答案：建造阳光房(玻璃温室),在适宜的时间将热带植物移入其中,或者是加盖薄膜、草帘等建造温室大棚等。
[方法突破]1.大气对地面的保温作用(1)原理:大气中的二氧化碳和水汽能大量吸收地面的长波辐射,将热量保存在大气层中,并通过大气逆辐射的形式把热量返还给地面,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。
(2)过程
2.大气对太阳辐射的削弱作用(1)吸收作用:大气中的臭氧和氧原子主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线;水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。而太阳辐射中能量最强的可见光被吸收得很少,绝大部分可透过大气射到地面。(2)反射作用:受云层和较大颗粒的尘埃影响,大气对太阳辐射反射较明显,如下图。云层、尘埃对太阳辐射的反射
(3)散射作用:当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时,太阳辐射的一部分光便以这些质点为中心,向周围散射。其中,波长较短的蓝色光最容易被散射,如下图。大气对太阳辐射的散射
[应用体验]【例2】当地时间2022年1月15日,汤加的海底火山喷发,火山灰柱直径约5千米,高20千米,并引发强烈海啸。结合材料和图完成下题。大气的保温作用示意图
火山喷发时产生的火山灰云团,削弱了到达地面的太阳辐射,反映在大气的保温作用示意图中对应的数码是、;火山灰云团增强了大气逆辐射,图中对应的数码是。从理论上说,空中火山灰云团使得当地昼夜温差变。①②③小解析：读图分析:火山灰云团增强了①(大气对太阳辐射的反射)和②(大气对太阳辐射的吸收),削弱了到达地面的太阳辐射;火山灰云团增强了③(大气逆辐射)。白天火山灰云团削弱了到达地面的太阳辐射,白天的气温升高较慢;夜晚火山灰云团增强了大气逆辐射,使夜晚的气温下降较慢。所以火山灰云团使得当地昼夜温差变小。
思维导引大气的保温作用示意图→①②③④代表的含义→火山灰的作用对应的符号→大气的保温作用→当地昼夜温差变小。
素养培优1.(地理实践力)从纽约飞往伦敦的一航班,正飞行在万米高空,前方突然乌云翻滚,为躲避空难,飞行员最好采取什么方法?为什么?答案：从飞机的飞行高度和所遇到的现象可知,该飞机飞行在对流层顶部,为了躲避空难,应该迅速提升飞行高度进入到平流层中,因为平流层大气以水平运动为主,大气稳定,天气晴朗,利于飞机飞行。
2.(人地协调观)运用大气削弱作用解释自然现象①树荫下、房间中,无阳光处仍然明亮——作用。②日出之前天已亮,日落之后天不黑——作用。③朝霞和晚霞、旭日和夕阳为橘红色——作用。④晴朗的天空呈蔚蓝色——作用。⑤冰岛火山喷发时,火山灰笼罩了整个冰岛地区,白天宛如黑夜,出门打手电——作用增强。⑥南极臭氧层空洞扩大到了南美洲南端的火地岛,政府要求岛上居民外出必须戴墨镜和遮阳帽——作用减弱。散射反射吸收散射散射散射
⑦为什么同一季节的白天多云,气温不会太高,而夜间多云,气温不会太低?⑧为什么冬春季节霜冻总出现在晴朗的夜晚?答案：同一季节,白天多云,太阳辐射进入大气层时,被削弱得多(吸收、反射多),故气温不会太高;夜晚多云,特别是有浓密的低云,空气湿度比较大,大气逆辐射强,对地面的保温作用强,气温不会太低。答案：晴朗的夜晚大气中的水汽和固体杂质含量少,大气透明度高,大气逆辐射弱,保温作用差,气温低,所以容易出现霜冻。
学以致用•随堂检测全达标
下图示意大气垂直分层。读图,完成1~2题。
1.图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()A.①B.②C.③D.④2.“我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒”说的是大气垂直分层中的()A.Ⅰ层——气温分布特点是随高度增加,气温降低B.Ⅱ层——空气上热下冷,空气不稳定C.Ⅲ层——大气的热量直接来自太阳辐射D.Ⅰ层——大气以水平运动为主,气流平稳解析：根据气温的垂直分布可知,对流层的气温随高度增加而降低,平流层的气温随高度增加而增加,高层大气的气温随高度增加先是下降,然后上升。解析：题干表述的是对流层气温变化特点,Ⅰ层是对流层。BA
2021年11月6日,一则点赞风雨无阻的气象人的短视频火了。视频中气象员无论风霜雨雪,都要保证探空气球每天早上和晚上的7:15准时携带无线电探空仪升起,上升到大约30千米的高空后自行爆裂。探空仪犹如一个听诊器,从地面逐层扫描至高空,从而获得各层的气压、温度、湿度、风向、风速等气象要素值。正是这每天看似重复简单,却又复杂的工作,让我们可以预知阴晴冷暖,启动灾害预警,让气象为生活服务,将损失降到最低。据此完成3~4题。
3.探空气球需要测量空气湿度,是因为空气中的水汽意义重大。空气中的水汽()①含量和人体舒适度甚至健康密切相关②直接产生云、雨、雾、雪等天气现象③吸收地面短波辐射,以达到保温效果④放出长波辐射,以达到保温效果A.①②B.②③C.①④D.②④C解析：空气中的水汽含量和人体舒适度甚至健康密切相关,①正确;空气中的水汽遇冷,并且空气中要有凝结核,才能够产生云、雨、雾、雪等天气现象,②错误;地面辐射是长波辐射,③错误;水汽能够吸收地面长波辐射使大气增温,大气又以大气逆辐射的形式向地面辐射,可以达到保温效果,大气逆辐射是长波辐射,④正确。故选C。
4.探空气球在大约30千米的高空爆裂的原因是()A.探测结束后,自爆防止数据泄密B.高空气温低,气球球皮受冷破裂C.高空气压低,气球急剧膨胀炸裂D.距太阳较近,氢气受热易燃易爆C解析：探空气球在大约30千米的高空爆裂的原因是高空气压低,气球急剧膨胀炸裂,与其他因素关系不大。故选C。
5.大规模的火山爆发可能造成地表温度下降。其合理的解释是火山爆发导致()A.大气二氧化碳浓度增加B.高纬度地区极光现象减少C.地球表面长波辐射增强D.到达地面的短波辐射减弱D解析：大规模的火山爆发所产生的火山灰进入大气层,会通过反射、散射和吸收等形式削弱到达地面的太阳短波辐射,使地表温度下降。
6.下图为白天和夜晚太阳辐射示意图。读图,完成下列各题。(1)图中B表示云层对太阳辐射的作用,D表示辐射。(2)白天多云时,由于云层对太阳辐射的作用增强,到达地面的太阳辐射,所以地面温度比晴天时(填“高”或“低”)。解析：由图知,B是云层的反射作用,D是大气逆辐射。解析：白天多云时,由于云层对太阳辐射的反射,减少了到达地面的太阳辐射量,地面温度比晴天时低。反射反射大气逆减弱低
(3)夜间多云时,由于云层地面长波辐射,使大气增强,所以地面温度比晴天时要(填“高”或“低”)。(4)若北京某月5日一天24小时都多云,该月4日一天24小时晴朗,则全天温差小的是日。解析：夜间多云时,云层增强了大气逆辐射,加强了对地面的保温作用,所以地面温度比晴天时高。解析：根据以上分析,多云时白天气温比晴天低,夜晚气温比晴天高,因此,多云天气日温差比晴天小。吸收逆辐射高5
本课结束
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