1、1科学第三册第二章地球的外衣大气补充材料一、地球大气的分层：（大气的垂直结构特殊的“五层楼”结构）整个地球大气层象是一座高大的而又独特的“楼房 ”，按其成分、温度、密度等质在垂直方向上的变化，世界气象组织把这座“楼”分为五层，自下而上依次是：对流层、平流层、中间层、暖层和外层。对流层是紧贴地面的一层，它受地面的影响最大。因为地面附近的空气受热上升，而位于上面的冷空气下沉，这样就发生了对流运动，所以把这层叫做对流层。它的下界是地面，上界因纬度和季节而不同。据观测，在低纬度地区其上界为 17-18 公里；在中纬度地区为10-12 公里；在高纬度地区仅为 8-9 公里。夏季的对流层厚度大于冬季。以南
2、京为例，夏季的对流层厚度达 17 公里，而冬季只有 11 公里，冬夏厚度之差达 6 公里之多。在对流层的顶部，直到高于海平面50-55 公里的这一层，气流运动相当平衡，而且主要以水平运动为主，故称为平流层。平流层之上，到高于海平面 85 公里高空的一层为中间层。这一层大气中，几乎没有臭氧，这就使来自太阳辐射的大量紫外线白白地穿过了这一层大气而2未被吸收，所以，在这层大气里，气温随高度的增加而下降的很快，到顶部气温已下降到-83以下。由于下层气温比上层高，有利于空气的垂直对流运动，故又称之为高空对流层或上对流层。中间层顶部尚有水汽存在，可出现很薄且发光的“夜光云”，在夏季的夜晚，高纬度地区偶尔能
3、见到这种银白色的夜光云。从中间层顶部到高出海面 800 公里的高空，称为暖(热) 层，又叫电离层。这一层空气密度很小，在 700 公里厚的气层中，只含有大气总重量的 0.5。据探测，在 120 公里高空，声波已难以传播；270 公里高空，大气密度只有地面的一百亿分之一，所以在这里即使在你耳边开大炮，也难听到什么声音。暖层里的气温很高，据人造卫星观测，在 300 公里高度上，气温高达 1000以上。所以这一层叫做暖层或者热层。暖层顶以上的大气统称为散逸层，又叫外层。它是大气的最高层，高度最高可达到3000公里。这一层大气的温度也很高，空气十分稀薄，受地球引力场的约束很弱，一些高速运动着的空气分子
4、可以挣脱地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空间中去。根据宇宙火箭探测资料表明，地球大气圈之外，还有一层极其稀薄的电离气体，其高度可伸延到22000 公里的高空，称之为地冕。地冕也就是地球大气向宇宙空间的过渡区域。人们形象地把它比作是地球的“帽子” 。此外，还可以把整个大气看成是一座别致的“两层小楼”。这种“两层楼”的设计又是以大气的不同特征为根据的。第一，按着大气的化学成分来划分。这种划分是以距海平面 90 公里的高度为界限的。在 90 公里高度以下，大气是均匀地混合的，组成大气的各种成分相对比例不随高度而变化，这一层叫做均质层。在 90 公里高度以上，组成大气的各种成分的相对比例，是随高度
5、的升高而发生变化的，比较轻的气体如氧原子、氦原子、氢原子等越来越多，大气就不再是均匀的混合了，因此，把这一层叫做非均质层。第二，是按着大气被电离的状态来划分，可分为非电离层和电离层。在海平面以上60 公里以内的大气，基本上没有被电离处于中性状态，所以这一层叫非电离层。在 60 公里以上至 1000 公里的高度，这一层大气在太阳紫外线的作用下，大气成分开始电离，形成大量的正、负离子和自由电子，所以这一层叫做电离层，这一层对于无线电波的传播有着重要的作用。二、实验与探究：3水的对流：如图所示，圆底烧瓶装满水，用镊子夹 1-2 颗较细的高锰酸钾晶体颗粒，放入水中后，用酒精灯加热。不久，可见烧瓶内紫红
6、色的液流顺着如图所示的路径流动起来。现象很明显。空气的对流如图所示，长玻璃筒（或研究液体压强用的透明盛液筒）的中间插一块硬纸片（不插到底） ，将点燃的短蜡烛放在筒的底部侧壁处，在没有蜡烛的另一侧上端放一支点燃的线香，从烟的运动路径，显示了空 气的对流现象。如抽出纸片，筒内空气不对流，过一会儿蜡烛就熄灭。三、探究：测定一日（周）的气温分组观察：34 人一组，每 6 小时记录一次，分别在每天的 02、08、14、20 是进行，将观测结果记录下来。按实际情况可以减少，但最好有 14 点。方法：（1）将温度计立在室外太阳光不能直接晒到的地方（无条件的时候可以放在室内） ，高度与自己的眼睛相同。一天中分
7、早、中、晚进行三次观测。其中，中午一次一定在 14 点（下午 2 点）时观测。将自己观测的结果与气象台的预报相比较。（2）求日均温和周平均温日均温= 各时观测之和 / 观测次数周均温= 一周各日平均温度之和 / 一周天数（3）做日（周）气温变化曲线图注意事项：记录温度数值要尽量准确，先读整数后读小数；读数时视线应与水银柱顶4端处于同一平面上；不要将头、手或光源接近温度表的感应部分。四、气象观测小组简介1、器材安排：1） 、百页箱：离地 1.5 米，漆成白色，上盖绿瓦，内放干球、湿球、最高、最低气温表各一支。前两支竖放，后两支横放。2） 、风向标：竖于教学楼前的风杆一根，上面安置风向标，包括指示
8、风向的，表示风力大小的轻、重板各一块及风力刻度计。2、活动人员安排及培训：1） 、共 20 人，每天四人，设一人为组长。2） 、每周五兴趣课集中培训，主要培训内容为：（1）怎样测量、记录气温（2）怎样观测、判断风向、风力（3）怎样计算日均温、绘制气温曲线（4）怎样观察天气变化（5）杭州地区的天气变化、气候演变历史介绍（6）对仪器设备的保养、爱护（7）参观杭州气象台（8）请气象工程师介绍气象灾害的形成3、观测要求：1） 、每天 6、12、18 时各测一次。2） 、将每次的观测结果记录在表上。3） 、将每天观测到的阴晴风雨状况、气温、风力、风向等写与小黑板上，向全校师生公布。五、探究与实验：寻找大
9、气压的存在用塑料挂衣钩、玻璃板、小果冻盒、很小的酒杯、笔盖等常见物品做小实验探究大气压的存在。方法有很多，例：1、用两只塑料挂衣钩对放在一起，挤出空气后，对着拉，用很大的力也难以拉开。可模拟马德堡半球实验。52、用一只塑料挂衣钩按在玻璃板上，很难拉开，可以用来挂衣物等。3、小果冻盒挤一下，按在脸上，可不掉下来，能“吸”住。4、很小的酒杯、笔盖等放在嘴唇上，用力吸一下，酒杯、笔盖能“吸”在嘴唇上不掉下来。六、 风的形成的实验方法关于风的形成实验可用 “风的形成实验箱” （如下左图） 。在实验箱中，用蜡烛作热源，目的是形成温差，让空气流动形成风。但在教学过程中，实验效果不够理想。原因是：1实验操作
10、不够方便；2用蜡烛作热源，热量不够，温差太小，蚊香烟的流动路线很不明显。可对实验箱稍作改进， （如上右图）将箱中蜡烛改为用较大功率（300 瓦左右）的白炽灯泡。这样操作方便，实验时，只要插上电源即可；蚊香烟的流动路线清晰可见。效果很明显。七、观察与实验：降水的形成1、将水果从冰箱中拿出来，观察表面水珠的形成；观察洗澡时浴室顶水滴的形成 。2、降水的形成：准备一个玻璃杯，杯中放少量水，杯口用塑料纸扎紧，放在太阳底下晒一会儿，然后拿到荫凉的地方，观察杯中降水的形成。 八、实践与探究：自制简单的雨量筒及测定一周的降水量自制简单的雨量筒：选择一个平底、上下一样大小的大口瓶子，瓶子外壁用宽透明胶带贴一根
11、软尺， （注意：软尺的零刻度与瓶底相平）做成一个最简单的雨量筒。测定一周的降水量：放在院内空旷的地方，下雨以后用直尺测量瓶中雨水的深度，即是此次的降水量。将一日、一个月、一年的数字相加就是当地日、月、年的降水量。 6九、动物行为与天气变化俗语说：“燕子低飞，蛇过道，大雨不久就来到。 ”这句话生动说明了天气变化与动物行为的关系。动物的生存、发展，必然与周围环境发生一定的联系。在长期的进化过程中动物沉积了许多本能，以适应自然界环境的变化，而有些先天行为是人类所无法比拟的，充分了解动物的本能，可给生活带来很大的方便。昆虫类1.蜜蜂 蜜蜂是营群体生活的昆虫，一个蜂群由 3 种蜂组成，即蜂王、雄蜂和工蜂
12、。蜂王、雄蜂负责繁殖后代，而工蜂负责群体的日常生活，分工非常细致。常言道：“蜜蜂窝里叫，大雨就来到；蜜蜂不出窝，风雨快如梭。 ”生动地说明了蜜蜂的行为与天气变化。2.蚊子 蚊子属节肢动物门昆虫纲，常见种类有库蚊、按蚊、伊蚊 3 种。雌雄异体，雄蚊吸食草汁，雌蚊吸食人血，且能传播疾病。民间常言：“蚊子集堂中，明朝带斗篷；蚊子乱咬人，不久雨来临；蚊虫咬得凶，雨在三日中。 ”3.蚂蚁 蚂蚁是昆虫纲，膜翅目昆虫，营社会性生活，一群蚂蚁中有 20 多种类型，蚂蚁也是一种非常忙碌的昆虫，行为复杂。民间常言：“蚂蚁排成行，大雨茫茫；蚂蚁搬家，大雨哗哗，蚂蚁衔蛋跑，大雨就来到。 ”4.蜘蛛蜘蛛是节肢动物门，蛛
13、形纲动物，种类较多，且有结网的行为。常言道：“蜘蛛结网准送睛，蜘蛛收网准阴。 ”道出了蜘蛛收结网与天气变化的关系。鸟类1.喜鹊 喜鹊是鸟纲，雀形目，鸦科动物。在我国民间，喜鹊是一种吉祥鸟，有传报喜讯之说，喜鹊巢居，有在古树叉上筑巢的行为，据笔者观察，喜鹊筑巢的高低与常年雨水的多少有一定关系，如果看到喜鹊在高处筑巢，常年雨水则会偏多，如果看到喜鹊在低处筑巢，则预示常年雨水偏少。2.鸡 鸡是鸟纲，鸡形目动物。我国鸡形目种类十分丰富，而家鸡是其中的一种。家鸡营巢居生活，据笔者观察，家鸡在晚上睡觉时，鸡头的睡相与天气变化有奇秒的联系，如果鸡头向7外睡，则天气晴朗；如果鸡头向里睡，则天气要变有雨；如果鸡
14、头不里不外，身体横向鸡窝，则天气阴郁。民间又言：“鸡登高鸣晴” 。哺乳动物狗和猫 狗为食肉目，犬科动物。狗的种类较多，看家狗性情温和忠实于主人，故有“狗不嫌家贫”之说。近年来有些名贵家犬，成为上流社会的宠物，身价倍增，而狗的行为复杂。家猫为食肉目，猫科，性情机灵，善长捕鼠。民间常言：“狗洗脸，猫吃草，不到三天雨来到；狗咬青草晴，猫咬青草雨；狗卧灰堆，天阴雨摧。 ”道出了两种动动的行为与天气变化的关系。十、探究与实验：探究物质比热的不同目的 通过实验说明不同物质比热不同器材 如图。操作(1)在两只 200ml 的烧杯中分别放 100g 水和 100g 黄砂（干燥的） ，将两支温度计分别插入水和黄
15、砂中(如图)。(2)将红外线灯（可用浴霸中的取暖灯，约 300-400 瓦）放在与水、黄砂等距离处，从上向下照射 3 到 5 分钟，即可从温度计上观察到明显的温差，说明水和黄砂的比热不同。说明 只用一个热源，可避免两个酒精灯分别加热时火力不同的缺陷。此探究实验还可模拟太阳照射，说明沿海地区与内陆地区温差明显的原因。实例 环境气温为 8，红外线灯距离水和黄砂约 9cm。十一、有关气象的谚语摘录春霜勿隔宿，连霜晒破屋。8雷打惊蜇前，四十蒙蒙不见天。夏至无雨三伏热。春雾早消，晴天得靠；迷雾不开，雨随雾来。雷响天边，大雨连绵，雷响天顶，雨过天晴。小暑一声雷，黄梅依旧归，倒转黄梅十八天。小暑不见日头，大
16、暑晒开石头。立冬下雨一冬阴，立冬西北风，来年五谷丰。小雪雪满天，来年是丰年。霜浓是晴天，霜多雪厚兆丰年。头九冻破地，九九勿盖被。头九二九象春天，三九廿七，梧桐树冻来笔直；四九中心腊，河里冻镣老绵鸭；五九腊中心，冻断鼻梁筋；六九五十四，泥里出芦刺（发芽） ；七九六十三，布袄两头担；八九七十二， 黄昏知了叫，明朝热得吱吱叫。云往东，一场空；云往西，淋死鸡；云往北，大雨拍；云往南,雨就完。乌云接日接得高，有雨在明朝；乌云接日接得低，有雨在夜里。朝烧(霞) 不出门，晚烧( 霞)行千里。日落胭脂红，不雨便是风。日晕三更雨，月晕午时风。日月背弓，无雨也有风。日耳挑担，有雨不过三。天上星星跳，有雨如水倒。伴月星明闪闪，有雨在早晚。天河星稀雨水流，天河星稠人发愁。一颗星，保夜晴。东虹日头西虹雨；南虹下大雨；北虹卖儿女。开门雷一天晴；午起雷下一阵；晚起雷不到明。东闪晴，西闪阴;南闪雾露，北闪雨。热生风，冷生雨。冬热有雪，夏冷有雨。9十雾九晴。昼雾阴，夜雾晴。久晴大雾雨；久雨大雾晴。余杭区临平一中 陈芙蓉2004-8-28
