22大气的热力状况

一、本节内容分两部分：大气的热力作用和全球热量平衡。其中大气对太阳辐射的削弱作用是本节的重点，大气的温室效应是本节的难点。

二、大气的热力作用部分阐明了两个问题，一是大气对太阳辐射的削弱作用，二是大气的温室效应(即大气对地面的保温作用)。贯穿这两点的线索是太阳辐射透过地球大气到达地球表面在地球表面和大气之间进行着一系列的能量转换过程。具体地讲，投射到地球上的太阳辐射要穿过厚厚的大气，才能到达地球表面。其中一部分由于大气对太阳辐射的吸收、反射和散射作用，未能到达地表；只有约一半左右的能量到达地球表面。到达地球表面的太阳辐射，使地面增温，同时向外辐射能量，其中绝大部分射向大气，被大气吸收，使大气增温。只有极少部分被射向宇宙空间。大气吸收地面热量后也向外辐射能量，其中绝大部分射向地面(大气逆辐射)，使地面实际损失的热量减少，对地面有保温作用。在教学中抓住这一线索，大气的热力作用过程就容易解决了。需指出：物体辐射波长与物体的温度成反比关系。太阳表面温度高，为6000 K，太阳辐射为短波辐射；地面温度(平均15℃)和大气温度(对流层平均气温—20℃)低，地面辐射和大气辐射(包括逆辐射)的能量集中在波长较长的红外线部分，称长波辐射。

　　本节对太阳辐射的介绍只通过图的形式显现出来，教学时要注意从图上挖掘知识点。太阳辐射能随波长的变化而变化，并且集中在可见光部分，强调太阳辐射是地球上的能量源泉。

三、大气对太阳辐射的削弱作用

　　有三种方式：吸收、反射和散射作用。需要指出的是：大气对太阳辐射的吸收作用和散射作用因辐射波长不同而具有选择性。例如：平流层中的臭氧，主要吸收太阳辐射中的紫外线；对流层中的水汽和二氧化碳，主要吸收波长较长的红外线；而大气对太阳辐射中能量最强的可见光部分却吸收得很少。又如：在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝、紫色光最容易被空气分子散射，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色。只有反射作用对太阳辐射没有选择性，但与云量多少有关，云量多，反射强。大气对太阳辐射的削弱作用与纬度(或者说太阳高度角)有关。当纬度低时，太阳高度角大，太阳辐射经过大气路程短，被大气削弱的少。总之，通过大气到达地面的太阳辐射，波长较长的红外线和波长较短的紫外线部分削弱较多，而波长适中的可见光，绝大部分能透过大气射到地面，对地面增温有一定意义。

　　大气对太阳辐射的削弱作用，教学时建议学生自学。联系第一节大气组成有关知识，在课文中找出大气对太阳辐射削弱作用的三种形式及各自特点，然后检测学生的掌握程度。老师针对具体情况再查缺补漏。最后强调大气对太阳辐射的吸收和散射因波长不同而具有选择性；反射作用无选择性，太阳辐射中大部分能量来到地面。

四、大气的温室效应：重点阐明地面辐射与大气辐射的关系，这是问题的关键所在。这种关系表现为大气吸收地面辐射的能力很强，并且可将地面辐射的绝大部分贮存于大气中，再通过大气逆辐射的形式把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射实际损失的热量。正是这种关系，才使得大气对地面有保温作用。在教学中，紧紧抓住这一关键所在，大气的温室效应这一难点就迎刃而解了。需要指出的是：地面辐射和大气辐射都是由太阳辐射能转化而来的，所以太阳辐射是地球上最终能量源泉。而地面辐射是大气的主要的直接热源。教学时，建议教师充分利用板图(或挂图或投影)明确表示到达地面的太阳辐射、地面辐射和大气辐射(用不同颜色，箭头粗细要合适)。强调地面是大气的主要的直接热源，与没有大气的月球相比突出大气温室效应的重要性。

五、大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用，对地球上的人类和生物来说非常重要。它使白天气温降低，夜间气温升高，从而减小了气温日较差，使地球表面平均气温为15℃，并且变化不大。如果没有大气的保温效应，则地球表面温度可达—18℃，大多数生物不易生存，人类和多数生物的活动将受到限制。

六、全球热量平衡是重要的自然规律。鉴于课时所限，教材没有展开叙述，只是定性地说就整个地球多年平均状况来看，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，使全球的平均气温比较稳定。

　　全球热量平衡，结合课本32页图2.7数据，分析全球热量收支。例如：全球(包括地面和大气)收入项：大气吸收太阳辐射19，地面吸收太阳辐射47，二者和为66。支出项：大气辐射到宇宙空间60，地面辐射到宇宙空间6，二者和为66。从全球多年平均状况看，收入热量66，支出热量66，收支是平衡的。教师可鼓励学生从其他方面(例如把地面或大气作为独立的单位)推导热量收支情况，最后的结论都是热量收支平衡。