第三节大气环境

第三节大气环境

(一)对流层大气的受热过程

一、教学目标

搜集资料说一说大气各垂直分层有哪些事物和现象，概括对流层大气与人类的关系。

列表比较大气对太阳辐射的削弱作用，并用所学解释实际事例。

画出简图说明大气的受热过程，解释大气受热的直接原因。能用简图推导月球表面昼夜温差大的原因。

结合温室大棚的实例，分析说明大气是怎样具有保温作用的。尝试写一段文字，表达温室大棚的原理在农业、建筑、人体保健等方面的应用。

二、教学重点

大气各垂直分层特点及与人类的关系；

大气对太阳辐射的削弱作用；

太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射四种辐射之间的关系；

大气的温室效应。

三、教学方法

比较分析法、读图分析法、启发式教学法

四、教学过程

【引入新课】我们学习了地球的宇宙环境之后，知道了地球是宇宙中的一颗既普通又特殊的行星。说地球普通，因为地球具有和其他行星一样的特性，都是物质的和运动的；说地球特殊，则是因为地球是太阳系中唯一有生命物质存在的天体。地球上具有生命物质，其中一个非常重要的原因就是地球有可供生物呼吸的大气。今天我们共同探讨大气环境的一些最基本的特征。

地球的周围包围着的大气是厚厚的，从地面向上，可延伸数千千米的高空。那么，这么高的大气层在垂直方向上有什么变化特点呢？

一、大气的垂直分布(板书)

大气的组成成分在垂直方向上是有差异的，进而使得大气的温度、密度和大气运动状况等物理性质在垂直方向上有差异，特别是气温的差异决定空气的垂直运动状况。所以气温的垂直分布是划分大气各层的主要依据，也是大气各层最基本的特征。大气在垂直方向上可以划分为对流层、平流层和高层大气。

【提问】请学生读图2—23大气的垂直分层示意图，并思考以下问题：1、“对流层、平流层的气温随高度变化情况有何不同？”

【总结】(1)对流层大气温度随高度增加而递减；

(2)平流层大气温度随高度增加而增加；

(3)高层大气温度随高度增加先是降低，一定高度后又上升很快。

【承转】气温在垂直方向上有这样的变化特点，即各层大气具体有些什么现象和事物，下面我们一一来了解一下。

(学生自由发言，教师点拨)

【提问】2、“为什么说对流层与人类关系最为密切？

【学生发言，教师总结】因为人类就生活在对流层的底部，可以说是“人类之家”。天气现象复杂多变。近地面的水汽和固体杂质通过对流运动向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨。与人们生活和生产活动紧密相关的各种天气现象(云、雨、雾、雪等)都发生在对流层。因此对流层与人类的关系最为密切。

平流层与人类的关系也很密切。如臭氧是“地球生命的保护伞”，而臭氧主要集中在平流层，

臭氧大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，可以说平流层是人类生存环境的天然屏障。

【提问】同学们再看图2—23平流层中有架大型飞机，那么为什么飞机是在平流层中飞行呢？

(学生回答，教师总结)该层水汽含量极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行。

【补充】(承转)平流层顶以上的大气，气压很低，空气密度很少，被划为“高层大气”层。

根据人造卫星的探测资料，在2000~3000公里的高空，地球大气的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以大致地看作是地球大气的上界。

【承转】太阳辐射是地球上的能量源泉，大气中发生的一切现象和过程，都与太阳辐射能及其转化密切相关。太阳辐射需要穿过厚厚的大气才能到达地面，这样太阳辐射在地球表面和大气之间进行着一系列的能量转换，从而形成地球表面复杂的大气热力状况，维持着地球表面的热量平衡。

(一)大气对太阳辐射的削弱作用(板书)

我们已知太阳不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射巨大的能量。太阳辐射能在各种波长范围是有变化的。

【提问】请同学们对照课本的表中内容阅读图1.7，太阳辐射的主要波长范围是多少？主要分成哪几个部分？太阳辐射能是怎样分布的？

【总结】从图中可以看出太阳辐射的主要波长范围是0.15~4微米。其中，人眼能看见的光线，波长在0.4~0.76微米之间，因此这个范围称为可见光区，太阳辐射总能量的50%集中在这个波长范围，所以太阳辐射能主要集中在可见光区。人们把太阳辐射称为短波辐射。波长小于0.4微米的紫外线区占太阳辐射总能量的7%，波长大于0.76微米的红外线区占太阳辐射总能量的43%，这两部分人们用肉眼都无法看见。

【提问】太阳辐射各种波长的光是怎样被削弱的？有哪些削弱作用？各有什么特点？

【承转】太阳辐射到达地面要穿过厚厚的大气，大气对太阳辐射有吸收、反射和散射作用，从而削弱了到达地面的太阳辐射。

【提问】平流层中的臭氧吸收太阳辐射的哪部分？

【点评】平流层中的臭氧吸收太阳紫外线。可见，大气对太阳辐射的吸收是有选择的。

1.大气对太阳辐射的吸收具有选择性(板书)

平流层臭氧主要吸收紫外线。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线却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。由此可见，大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的。

【承转】大气中的云层和尘埃，具有反光镜的作用，把投射在其上的太阳辐射的一部分，又反射回宇宙空间，从而减少了到达地面的太阳辐射。接下来我们了解一下大气的反射作用。

2.大气对太阳辐射的反射作用(板书)

大气对太阳辐射的反射是没有选择性的，所以反射光呈白色。云层的反射作用最为显著。云层越厚，云量越多，反射愈强。所以夏季天空多云时，白天的气温不会太高，就是这个道理。此外，大气中的杂质颗粒越大，反射能力越强，颗粒越小，反射能力越差。

【提问】为什么晴朗的天空呈蔚蓝色？为什么阳光未直接进教室，教室却是明亮的？

【点评】以上这两种现象都是大气的散射作用造成的，因此我们再来学习大气对太阳辐射的散射作用。

3.大气对太阳辐射的散射作用(板书)

当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分能量，便以这些质点为中心向四面八方散射开来。散射可以改变太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面。