2.高空大气中的风向
高空大气中的风向,是水平气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果,风向与等压线平行。
1.大气水平运动受到的作用力
作用力 |
概念 |
对风速风向的影响 |
水平气压梯度力 |
促使大气由高气压区流向低气压区的力 |
大气水平运动的原动力,是形成风的直接原因,既影响风向(风向垂直于等压线并指向低压),又影响风速(水平气压梯度越大风速越大) |
地转偏向力 |
促使物体水平运动方向产生偏转的力 |
只影响风向(使风向逐渐偏离气压梯度力的方向,北半球右偏,南半球左偏),不影响风速 |
摩擦力 |
运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力 |
既影响风速(降低风速),又影响风向 |
风是这三种作用力共同作用的结果:
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(讲述)宇宙中一切物质都处于不断的运动之中,地球上的大气同样也在不断的运动。
(提问)大气运动的能量来源是什么?
--太阳辐射。由于各纬度获得太阳辐射能量多少不均,造成高低纬度间的温度的差异,从而引起大气运动。
(提问)大气运动有哪些类型?
--垂直运动和水平运动。
(讲述)认识大气运动,我们从最简单的形式(热力环流)入手。
(1)近地面有A、B、C三点,温度相同,处于同一个等
压面上。
(2)A地受热,近地面空气受热后膨胀上升,越来越多
的堆积在A地上空,于是A地上空的空气密度就变大,形成高气压。而B、C两地则相反,它们受热少,空气冷却收缩下沉,结果B、C两地上空的空气密度减小,形成低气压。
等压面的变化:A地高空为G,B、C两地高空为D,使得等压面向上弯曲。A地近地面为D,B、C两地为G,使得等压面向下弯曲。
(3)高空空气就从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散,近地面的空气又从B、C两地流回A地。
于是就形成了两个热力环流圈。这就是热力环流形成的过程。
(总结)热力环流的形成过程:
冷热不均 空气垂直运动 同一水平气压差异
水平运动
(讲述)热力环流是一种最简单的大气运动形式,海陆热力性质不同、山谷山坡冷热不均及人类活动都有可能导致热力环流的形成。
海陆风
山谷风
城市风
2.全球热量平衡与人类生存发展的关系
(1)全球每年平均气温比较稳定,有利于人类的生存与活动。
(2)人类活动使大气中的二氧化碳浓度不断增高,可能导致全球变暖。
1.全球的热量平衡
就整个地球多年平均状况看,地球(地面和大气)收入的热量与支出的热量是相等的,即热量收支平衡。
(二)大气的温室效应
由于大气对太阳辐射有削弱作用,使得到达地面的太阳辐射只有到达大气上界总量的47%,这47%的太阳辐射将被地面吸收,但是地面吸收了这些太阳辐射后,又要对外进行辐射,我们将地面产生的辐射称为地面辐射。
(提问)太阳辐射与地面辐射有什么区别?
--人们发现,物体的温度越高,辐射的波长就越短,反之则越长。所以相对于太阳短波辐射来说,地面为长波辐射。
(讲述)对流层大气中的水汽和二氧化碳,吸收长波辐射的能力很强,所以除了一小部分长波辐射可以射到宇宙空间外,绝大部分大气吸收了,大气因此增温,所以说地面是对流层大气主要的直接热源。
大气在吸收了长波辐射,温度升高以后,也会向外释放出长波辐射。这一长波辐射的方向与刚才的地面辐射相反,所以就被称为大气逆辐射。通过这一逆辐射,热量又被还给了地面。所以,这一过程对地面起到了保温作用。
太 地 大
阳 面 气
辐 辐 逆
射 射 辐
射
我们把大气的这种作用,称为大气的保温效应。(大气层的这一作用与我们建造的温室中那层玻璃的作用类似),所以也叫做大气的温室效应。
(一)削弱作用
削弱形式 |
选择性 |
大气成分 |
易被削弱辐射 |
形成的常见自然现象 |
吸收作用 |
平流层大气中的臭氧吸收紫外线;对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收红外线 |
臭氧 水汽 二氧化碳 |
紫外线辐射 红外线辐射 |
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反射作用 |
无选择性特征 |
云层 较大尘埃 |
太阳辐射 |
多云的白天气温不太高 |
散射作用 |
空气分子或微小尘埃发生散射时具有选择性(颗粒较大的尘埃散射时无选择性) |
空气分子 微小尘埃 |
可见光中的蓝、紫色光 |
(1)晴朗的天空蔚蓝色,阴沉的天空灰白色 (2)日出天已亮,日落天不黑 |
1.(提问)为什么晴朗的天空呈蔚蓝色,而阴天则是灰白色?
3. 为什么日出前的黎明和日落后的黄昏,天空是明亮的?
4. 为什么在夏天,多云的白天比晴天气温低?
1.太阳辐射光谱
(提问)太阳辐射光谱中包括哪些电磁波?
--电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
(提问)太阳辐射的主要波长范围怎样?
--0.15--4um
(提问)可见光区、紫外线区、红外线区的波长范围分别是多少?其辐射能量占太阳辐射总量的百分比是多少?
--可见光区: 0.4um-0.76um,50%
紫外线区: <0.4um, 7%
红外线区: >0.76um, 43%
2. 大气的热力作用
--假设到达大气上界(2000-3000KM)的太阳辐射为100%的话,那么最后到达地球表面的太阳辐射却不到大气的一半(约47%),另外53%的太阳辐射到哪里去了?
--这就是由于地球大气对太阳辐射的削弱作用。投射到地球上的太阳辐射要穿过厚厚的大气层,才能到达地球表面,由于大气对太阳辐射具有吸收、反射、散射作用,从而削弱了到达地面的太阳辐射。
地球大气从地面向上可延伸到数千千米高空,根据温度、密度和大气运动状况,可将其划分为对流层、平流层和高层大气。各层基本情况如下:
大气分层 |
高度 |
气温垂直变化 |
空气运动 |
天气现象 |
与人类关系 |
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规律 |
原因 |
|||||
高层大气 |
自平流层顶以上到大气上界2000-3000千米 |
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80-500千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 |
平流层 |
自对流层顶至50-55千米 |
下层随高度变化很小,30千米以上气温随高度增加而迅速上升 |
该气温基本上不受地面影响,而靠臭氧大量吸收太阳紫外线而增温 |
平流运动为主 |
天气晴朗 |
①臭氧大量吸收紫外线,为人类生存环境的天然屏障;②大气稳定,利于高空飞行 |
对流层 |
低纬17-18千米,10-12千米,高纬8-9千米 |
气温随高度增加而递减 |
地面是对流层大气的主要的直接热源,离地面越高,气温越低 |
对流运动显著 |
复杂多变 |
人类生活在对流层底部,与人类关系最密切 |
3.人类活动对大气成分的影响
由于人类活动造成的大气污染,已导致大气成分比例的变化,并造成了全球性的大气环境问题。
(1) 燃烧矿物燃料,使得大气中二氧化碳含量增加
(2) 广泛使用电冰箱、冰柜,使得大气中的氟氯烃化合物含量增加。
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