方祖舜
“大氣受熱過程”是高考地理考查的重點,也是高中地理學(xué)習(xí)的難點。在考題中,該原理的應(yīng)用往往和實際的生活情境密切結(jié)合,變式大,靈活性高且?guī)в泻軓姷睦砜扑季S特性,往往導(dǎo)致考生的諸多情境性失分。本文從太陽輻射能量在“固液氣”三態(tài)中傳播特點的差異出發(fā),條分縷析,建立思維層次結(jié)構(gòu),結(jié)合具體實例,以突破這一知識難點。
一、月表環(huán)境與月面受熱
月球表面環(huán)境相對特殊,由于月球質(zhì)量小,其吸附的大氣層幾乎可以忽略不計,月表可以看成是一種真空狀態(tài)。太陽輻射幾乎未經(jīng)削弱地傳導(dǎo)給月表,又以月面輻射的形式耗散至宇宙空間,晝夜交替之中,月表晝夜溫差極大(見示意圖一),幾乎是烈火與寒冰般的煉獄,強烈的溫差產(chǎn)生強大物理風(fēng)化作用,使得面向太陽的月表巖層幾乎成粉末狀。
二、地表環(huán)境與大氣受熱
1.大氣對太陽輻射的削弱和對地面輻射的保溫效應(yīng)
和月表不同,地球引力束縛了數(shù)千公里的大氣層,且氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄。大氣層通過反射、散射和選擇性吸收作用對太陽輻射產(chǎn)生削弱,使到達(dá)地表的輻射量銳減,從而避免了白天地球表面的劇烈升溫,大氣的密度越高,削弱作用越強。如青藏高原由于地勢高,大氣稀薄,太陽輻射較低海拔地區(qū)強的多(見示意圖二)。
同時,地面吸收太陽輻射后,通過長波輻射的形式將能量傳導(dǎo)給大氣,大氣吸收地面輻射的同時,又以輻射的方式向外放射能量,稱為大氣輻射。這其中有很大一部分輻射指向地面,稱為大氣逆輻射,使得近地面大氣升溫。同理,大氣密度越大,這一效應(yīng)越強。
2.云層在大氣熱力效應(yīng)中的媒介作用
由于下墊面的影響,大氣分布狀態(tài)在地表不同緯度和海陸位置存在明顯差異。大氣中飽含大量的水汽、固體塵埃顆粒以及水汽、甲烷等溫室氣體。這些物質(zhì)一方面對短波太陽輻射產(chǎn)生反射、散射和吸收等削弱作用;另一方面,云層越厚,空氣濕度越大,含水汽、二氧化碳等越多,其吸收的地面輻射越多,而大氣輻射就越強,形成類似于溫室環(huán)境的保溫效應(yīng)。如生活中我們發(fā)現(xiàn),同一地區(qū)晴天的晝夜溫差要大于陰雨云霧天氣就是這個道理(見圖三)。
3.大氣熱力效應(yīng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受氣候和天氣的影響顯著,且地域差別明顯,許多農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)都是利用了大氣熱力效應(yīng)原理,如大棚技術(shù)、玻璃溫室、不同類型地膜的使用等等。從“固液氣”三態(tài)物質(zhì)對大氣熱力效應(yīng)的影響來看,我們可以把大棚技術(shù)和地膜看成固態(tài)化的云層(見示意圖四),就更容易理解其原理和功能。此外,農(nóng)業(yè)上利用秸稈、人造煙霧、石沙等覆蓋技術(shù)以及冬天的大雪、農(nóng)田灌水等方式,都比較類同。
例題1:不同顏色的地膜對太陽光有不同的反射與透光特性,圖甲、圖乙兩圖分別為黑白條帶膜和黑白雙面膜(正面為乳白色,反面為黑色)覆蓋栽培作物示意圖。據(jù)此完成下列各題。
1.圖甲中白色膜、圖乙中乳白色膜的主要作用分別是
A.適當(dāng)降低土溫,適當(dāng)提高土溫
B.減弱太陽輻射強度,增強地面輻射的強度
C.降低土壤濕度,減小土壤蒸發(fā)
D. 減弱地面輻射散失,增加對太陽輻射反射
2.甲、乙兩圖中黑色膜的共同作用是
A. 抑制雜草生長 B. 提高土壤溫度
C. 降低土壤濕度 D. 增強地面輻射
3.珠江三角洲地區(qū)黑白雙面膜多用在
A. 早春 B. 盛夏
C. 晚秋 D. 寒冬