大气的热力状况

［导入新课］

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。本节课我们就来学习。

［讲授新课］

2.2   大气的热力状况(板书)

同学们想必有过这样的体会：夏季，有云的白天气温不会太高。有的同学还可能见过农民用人造烟幕在晚秋或寒冬防御霜冻。地球上这些与人类生活和生产密切相关的大气现象，都与大气的热力作用有关。因此我们先来学习本节课的第一大部分“大气的热力作用”。

一、大气的热力作用(板书)

大气的热力作用主要表现为大气对太阳辐射的削弱作用和大气的保温效应。我们首先学习大气对太阳辐射的削弱作用。

(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。请同学们阅读图2.3“各种辐射的波长范围”。

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。

(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。

(设问)平流层中的臭氧吸收太阳辐射的哪部分？

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。

(承转)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？

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)

首先，请同学读图2.4“大气对太阳辐射的散射”。

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。这种散射是有选择性的，波长越短，散射能力越强。在可见光部分蓝紫色光波长最短，散射能力最强，所以在晴朗的天空，特别是雨过天晴时，天空呈蔚蓝色。另一种情况是散射作用的质点是颗粒较大的尘埃、雾粒、小水滴等时，它们的散射无选择性，各种波长同样被散射，使天空呈白色。所以，日出前的黎明，日落后的黄昏，以及阴天，在树阴下，在房间里，凡是阳光不能直接照射的地方，仍是明亮的，这些都是大气的散射作用的缘故。

综上所述，太阳辐射通过地球大气层时，大气削弱的主要是红外线、紫外线区和可见光的短波部分，而可见光的绝大部分能够透过大气射到地面。可见光集中了太阳辐射一半的能量，所以太阳辐射给予地球表面巨大的能量，是发生在地理环境里各种现象和过程的最重要的能量源泉。

(承转)同学们，上一单元的学习我们已知太阳直射点在地表作回归运动，使太阳辐射能在地球表面分配不均匀。相比较而言，太阳直射的地方，单位面积获得的太阳辐射能最多。那为什么会是这样？请同学们读图2.5“太阳高度与太阳辐射经过大气路程长短的关系”。(投影图2.5)

4.太阳高度对大气削弱作用的影响(板书)

地球表面不同纬度地区，由于太阳直射点的南北移动，太阳高度角有差异，会对地表获得的太阳辐射有影响。因为太阳高度角越大的地区，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，最后到达地面的太阳辐射就越多，反之越少。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因之一。

(承转)有云的白天气温不会太高。那有云的夜晚气温又不会太低，后者就是由大气热力作用的另一表现，大气的保温作用形成的。下面我们来学习大气的温室效应。

(二)大气的温室效应(板书)

由实验得知，物体温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。地面吸收太阳辐射，温度增高，同时又把热量向外辐射，但它比太阳温度低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射要长得多，能量主要集中在红外线部分。因此，相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。

投影图2.6“大气的温室效应”，指图讲解。

对流层中的水汽和二氧化碳对太阳短波辐射吸收差，但对地面长波辐射吸收能力很强，因而使近地面大气增温。近地面大气又以辐射、对流等方式，把热量传给高一层大气，使大气保存了地面所放出热量的绝大部分(75%~95%)。因此，对流层大气的主要的直接热源是地面。

大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射热量，大气辐射也主要集中在红外线区，所以大气辐射也是长波辐射。大气辐射热一部分向上射向宇宙空间，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射正好相反，故称为大气逆辐射。大气逆辐射又把热量还给地面，这就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，使地面温度变化比较缓和。天空有云，特别是浓密的低云，大气逆辐射更强，多云的夜晚通常比晴朗的夜晚暖和些。所以，在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。

投影以下图讲解：

综上所述，地球大气对太阳短波辐射几乎是透明体，大部分太阳辐射能够透过大气射到地面上，使地面增温；大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面辐射放出的热量绝大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面。人们把大气的这种作用，称为大气温室效应。

(承转)我们学习了大气的热力作用，实际上主要体现在太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射这四种辐射之间的关系，下面我们再来看这四种辐射的关系。

投影胶片，重述大气的热力作用，掌握本课重点内容。