1、2.3 对流层大气的受热过程导学案【导学目标】1.了解大气的垂直分层结构，明确各层的主要特征。2.理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射、大气逆辐射的关系，说明大气的受热过程。3.理解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。【学习重点】1.大气对太阳辐射的削弱作用。2.大气受热过程和温室效应。【学习难点】运用图表说明大气受热过程。【基础知识梳理】一、大气的垂直分层大气分层 大约高度 气温的垂直变化 与人类的关系对流层 _千米以下 随高度增加而_ 天气现象复杂多变，与人 类的关系_平流层 _千米 随高度增加而_ 利于飞机_ 高层大气 _千米以上 气温变化复杂 对无线电短波通信有重要 作用二、对流层
2、大气的受热过程1大气对太阳辐射的削弱作用主要表现为_、_和_。(1)选择性吸收：臭氧层中的臭氧和高层大气吸收波长较短的_光，水汽和二氧化碳吸收波长较长的_光。(2)散射和反射：散射主要改变太阳光线的方向；云层或尘埃能反射太阳光线，云层越厚，对太阳辐射反射_。2地面辐射和大气辐射(1)地面辐射：从波长看，地面辐射属于_辐射，地面辐射是_大气增温的直接能量来源。(2)大气辐射：大气吸收_增温的同时，也向外辐射能量，即为大气辐射，它属于_辐射。(3)大气逆辐射：射向_的大气辐射称为大气逆辐射，对地面起到_作用；云量越大，大气逆辐射越_。大部分太阳辐射穿过地球大气层到达地面，地面吸收热量升温，于是也能
3、对外辐射能量，称地面辐射。由实验得知，物体的温度越高，波长越短；物体温度越低，辐射波长就越长。因此，太阳辐射称为短波辐射，地面辐射称为长波辐射。想一想地面辐射又被谁吸收了呢？ 大气层。对流层大气中的水汽、二氧化碳、云和浮尘能吸收长波，尤其以水汽和二氧化碳为最多，绝大部分地面辐射都被对流层大气所吸收，所以地面是对流层大气的直接热源。3影响地面辐射的主要因素(1)纬度因素：该因素是太阳辐射强度由_向_递减的重要原因；同样性质的地表，纬度越低，太阳辐射强度越_，地面辐射越_。(2)下垫面因素：下垫面是指 ，它使世界各地地面辐射的变化并不完全与_相一致。(3)其他因素：以_因素的影响最大。在同纬度地区
4、， _会影响到地面获得的太阳辐射的多少。【基础知识梳理答案】一、12 递减 最密切 1250 递增 高空飞行 50 二、选择性吸收 散射 反射 紫外 红外 越强 长波 对流层 地面辐射 长波 地面 保温强 低纬 两极 大 强 与大气下层直接接触的地球表面 纬度的变化 气象 年日照时数的长短【合作探究】【探究点一】总体波长范围：0.154 微米太阳辐射 紫外光 可见光 红外光占太阳辐射能的比例7%（包括 X 射 线和 射线） 50% 43%波长（微米） 小于0.1750.1750.40 0.400.76 大于 0.76经过大气层时发生的情况几乎完全被上层大气吸收绝大部分被臭氧层吸收波长较短的蓝色
5、光等为大气分子所散射，水汽、云和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，绝大部分可见光能够直接到达地面对流层大气中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光1、在太阳辐射能中，波长由短到长，主要分为哪几类光？各波段能量分别占太阳辐射能量的多少？2、这些光线在经过大气时如何被大气削弱的？各有什么特点？仔细探讨并完成下表。3、知道臭氧层的位置吗？【探究点一答案】1、按波长由短到长分别有紫外光、可见光、红外光。紫外光占太阳辐射能的比例为7%，波长范围是 0.40 微米以下。可见光占太阳辐射能的比例是 50%，波长范围是0.400.76 微米之间。红外光占太阳辐射能的比例是 43%，波长范围
6、是大于 0.76 微米。由此可见太阳的能量主要集中于可见光部分，我们将太阳辐射称为短波辐射。2、紫外光：波长较短的几乎完全被上层大气吸收，波长较长的绝大部分被臭氧层吸收。3、臭氧层位于平流层之中，由于绝大部分紫外光被其吸收，使得平流层气温随高度的增加而增加。红外光：对流层中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光。（补充：虽然对流层吸收了部分红外光，但太阳辐射的能量主要集中于可见光部分，吸收的这些红外光的能量不足以影响对流层大气的温度）可见光：波长较短的蓝色光等易为大气分子所散射，绝大部分能直接到达地面。在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝色光最容易被空气分子所散射，所以晴朗的天空
7、呈现蔚蓝色。也就是说，太阳光在通过对流层时，只是吸收了部分红外光，对占主要能量的短波辐射吸收的很少，不会改变对流层大气的受热状况。所以说对流层基本上不能直接吸收太阳辐射的能量。【探究点二】保温作用解释下列现象（1）想一想，为什么地球表面的昼夜温差远不如月球表面大？（2）深秋至第二年早春季节，霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚？（3）电视剧闯关东中的场景，主人公朱开山在深秋的夜晚带领全家人及长工们在田间地头点燃了柴草，用人造烟幕的办法，使地里的庄稼免遭了冻害，其原理是什么？【探究点二答案】（1）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温度，从而减小了日
8、较差。月球没有大气层所以昼夜温差大。（2）因为晴朗的夜晚大气中的水汽含量少，因而对地面长波辐射的吸收能力就弱，进而导致大气逆辐射弱，对地面的保温作用就弱，所以，容易出现霜冻。（3）用人造烟幕，主要是为了增加大气中的烟尘，以增强大气逆辐射作用，使大气的保温作用加强，从而使地里的蔬菜免遭冻害。【探究点三】 大气的垂直分层【探究材料】王老师乘飞机到外地出差。在机场时还是细雨蒙蒙，起飞不久后 却是晴空万里，阳光普照。1请分析为什么会出现这种变化？2、为什么对流层气温随高度增加而降低，平流层气温随高度增加而增加？3.、现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行，为什么平流层适合于飞机飞行？4、你知道地球大
9、气层到底有多厚吗？【探究点三答案】1这种现象可以用降水的时空变化来解释。大致有三种可能：一是起飞时下雨，起飞以后该区域停止了下雨(时间变化)；二是该区域地面下雨(对流层)，高空不下雨(平流层垂直变化)；三是机场下雨，机场以外不下雨，即飞机离开了降水区域(水平变化)。2地面是对流层大气的主要的、直接的热源，离地面越高，获得热量越少，气温越低；平流层气温基本上不受地面影响，而是靠臭氧吸收大量紫外线而增温。3平流层水汽含量极少。天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。4根据人造卫星的探测资料，在 2 0003 000 千米的高空，地球大气的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以看作是地
10、球大气的上界。【探究点四】逆温现象在对流层中，气温随高度的上升而下降，但有时也会出现气温随高度上升而上升的现象，这称为逆温现象。常见的逆温类型辐射逆温锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带，暖气团位于锋面之上，冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上，便形成逆温。地形逆温在低洼地区（谷地、盆地）因辐射冷却，冷空气沿斜坡下沉流入低洼地区形成逆温。这种逆温称为地形逆温。平流逆温暖空气水平移动到冷的地面或气层上，由于暖空气的下层受到冷地面或气层的影响而迅速降温，上层受影响较少，降温较慢，从而形成逆温。主要出现在中纬度沿海地区逆温的意义：出现多雾和晴干天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使能见度降低，给
11、人们的出行带来不便，甚至出现交通事故。加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。对航空造成影响。 “逆温”多出现在低空，多雾天气对飞机起降带来麻烦。如果出现在高空，对飞机飞行极为有利，因为大气以平流运动为主，飞行中不会有较大的颠簸。【规律总结一】大气的垂直分层气温垂直变化大气垂直分层高度 规律 原因 空气运动 天气现象 与人类的关系对 流层 低纬 17-18km 气温随高度 地面是对流 对流 复杂 人类生活在对流中纬 10-12km高纬 89km.增加而递减，大约每升高100 米，气温降低 0.6 层大气主要的直接热源，离地面远，气温
12、越低运动显著多变 层底部，与人类关系最密切平流层 自对流层顶至 5055km下层气温随高度变化很小，30 千米以上气温随高度增加而迅速上升该层气温基本上不受地面影响，而靠臭氧大量吸收太阳紫外光而增温平流运动为主天气晴朗臭氧大量吸收紫外光，成为人类生存环境的天然屏障；大气稳定，利于高空飞行高层大气自平流层顶以上到大气上界 2 0003 000千米起初随高度增加而递减，后随高度增加而上升高空有氧原子吸收太阳辐射稳定少变自下而上先对流后平流80500 千米高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用【规律总结二】大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为大气对太阳辐射的
13、反射、散射和吸收三个方面。作用形式作用特点参与作用的大气成分被削弱的辐射形成的自然现象反射作用无选择性云层、较大尘埃各种波长的太阳辐射夏季多云的白天，气温不太高有选择 性空气分子、微小尘埃波长较短的蓝、紫色光晴朗天空呈蔚蓝色散射作用无选择性颗粒较大的尘埃等各种波长的太阳辐射阴天、黎明天空呈灰白色吸收作用有选择性臭氧、水汽、二氧化碳紫外光、红外光【巧学速记】1图示法理解大气受热过程及其对地面的保温作用如上图所示，大气的保温作用分三个过程：(1)太阳辐射到达地面，地面吸收太阳辐射后增温，即“太阳暖大地” ；(2)地面增温后产生地面辐射(长波)，大气强烈吸收地面辐射而增温，即“大地暖大气” ；(3)
14、大气产生大气逆辐射，它将其中很大部分返还给地面，我们称之为“大气逆辐射” 。“大气逆辐射”在很大程度上弥补了地面辐射所损失的能量，从而起到了保温作用，即“大气还大地”。2图示法记忆地面辐射的影响因素【当堂检测 】 1、如图示意大气垂直分层。读图，回答下列问题。(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是( )A BC D(2)对短波通信具有重要意义的电离层位于( )A层顶部 B层底部C层中部 D层(3)2008 年 9 月，我国发射的“神舟”七号飞船运行轨道所在的大气层( )A气温在50 20 B气温随高度增加平稳下降C最低气温约为80 D最高气温约为 40 2、 根据下图所给内容，完成下列要
15、求。(1)图中、各表示什么辐射：_辐射；_辐射；_辐射。(2)图中表示大气对太阳辐射的_作用。(3)大气能吸收地面辐射的_%_%，对地面起到_作用。(4)影响图中的强度的最主要因素是_，这是因为_。(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)齐民要术中有这样一段描述：“凡五果 ，花盛时遭霜，则无子。天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜。此时放火作煴(无焰的火)，少得烟气，则免于霜矣。 ”3、造成“是夜必霜”的原因是( )A雨后的夜晚，气温必定很低 B受冷气团影响，加之晴朗夜晚，大气逆辐射弱C晴朗夜晚，地面辐射减弱 D晴朗夜晚，地面辐射增强4、 “放火作煴，少得烟气，则免于霜矣”
16、的原因是( )“烟气”使大气逆辐射增强，使地面温度不至于过低 “烟气”的成分主要是CO2，对地面有保温作用 “放火作煴”直接把地面烤热 “放火作煴”直接把大气熏热A B C D5、如果夜间多云，人们是否还需制造烟雾来防止作物冻害？为什么？6、请用大气受热过程原理解释新疆谚语“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”所呈现的现象。【课堂小结】将你在本节课学习过程中的收获与疑问写下来，让我们一起分享和解决吧！收获：疑问：【课后自测】1大气对太阳辐射削弱作用中的选择性特征主要是指( )大气的吸收作用有选择性 大气的反射作用有选择性 大气的散射作用有选择性 以上三种作用都有选择性A B C D2.右图表示的是
17、大气对太阳辐射的( )A吸收作用 B反射作用C散射作用 D保温作用3人类活动不断地向大气中输入二氧化碳，将会使地球( )A太阳辐射减弱 B太阳辐射增强C热量收支失去平衡 D热量支出大于收入4太阳辐射由低纬向两极递减的原因有( )低纬有太阳的直射，两极有极昼、极夜现象 两极有漫长的极夜，而极昼时太阳高度又很低 低纬地区大气对太阳辐射的削弱作用弱 极地及其附近地区终年太阳斜射，低纬地区终年太阳直射A B C D5由于大气的散射作用而产生的自然现象有( )晴朗的天空呈蔚蓝色；日出后和日出前仍有一段时间天空是明亮的 夏天天空多云，白天气温不太高 阴天的室外和晴天的室内，没有太阳光的直接照射也是 明亮的
18、 多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些A B C D6青藏高原比长江中下游平原气温日较差大的原因是( )离太阳近 青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小 云层厚且夜晚长 地势高，空气稀薄 白天太阳辐射强 夜晚大气逆辐射弱A B C D7多云的白天，气温比晴天低，正确的解释是( )A云对太阳辐射的反射作用 B云对太阳辐射的散射作用C云对太阳辐射的吸收作用 D云对地面辐射的削弱作用8某学校地理兴趣小组做了如下实验：做两个相同规格的玻璃箱(如下图)，甲底部放一层土，中午同时把两个玻璃箱放在日光下，十五分钟后，同时测玻璃箱里的气温，结果发现底部放土的比没有放土的足足高了 3。该实验主要目的是测试( )A大气
19、的温室效应 B大气的热力运动C一天中最高气温出现的时刻 D地面是近地面 大气主要的直接热源9.读气温的垂直分布图，回答问题。(1)填出大气层的名称。A ，B ，C 。(2)A 层气温垂直变化的规律是 。(3)空气对流最显著的大气层是 。(填出相应字母)(4)当太阳大气中的黑子和耀斑增多时， 层会 被扰乱，影响无线电短波通信。(5)某地区近地面气温是 32，该地对流层的厚度为 16.8千米，按一般规律，此时该地对流层顶的气温应是( )A100.8 B68.8C132.8 D42.8(6)图中 B 层气温随高度升高而_，这是因为_。【当堂检测答案】1、 B D C2、(1)太阳 地面 大气逆 (2
20、)削弱 (3)75 95 保温(4)太阳高度角 太阳高度角越大，单位面积地面获得的热量越多；太阳高度角越大，经过大气层的路程越短，被削弱得越少 (5) 3、 “天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜” ，一是由于受冷空气的影响，二是晴朗的夜晚，大气逆辐射弱，导致气温低，故 B 选项正确。4、 “烟气”的成分主要是 CO2，它可以强烈吸收地面的红外线长波辐射，大气逆辐射增强，近地面气温较高，故 A 选项正确。5、不需要。原因是夜间多云，大气逆辐射增强，气温不会太低，霜冻出现的几率小。6、新疆地处内陆，气候干旱，晴天多，云量少。白天大气的削弱作用弱，到达地面的太阳 辐射多，气温高，出现“午穿纱”的现象；晚上，大气的保温作用弱，地面损失热量多，近地面气温低，故有“早穿棉袄”的现象。【课后自测答案】1. C 2.C 3.C 4.A 5.C 6.C 7.A 8.D9 (1)对流层 平流层 高层大气 (2)气温随高度增加而递减 (3)A (4)电离 (5)B (6)升高 该层有大量臭氧，臭氧强烈吸收太阳辐射中的紫外光使大气增温
