【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?
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。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。
(二)地面辐射和大气辐射(板书)
【提问】对流层大气的主要的直接热源是什么?为什么说地面辐射是长波辐射?
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。
板书下图讲解:
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。
画出简图,重述大气的热力作用,掌握本课重点内容。
图1