Чем больше угол падения солнечных лучей тем
§ 40. Тепло в атмосфере (2)
Почему утром и вечером холоднее, чем днём. Почему в тропиках теплее, чем на полюсе.
Каждый день Солнце восходит, поднимается до максимальной высоты, затем снижается и, наконец, скрывается за горизонтом.
Чем меньше угол падения солнечных лучей на Землю, тем меньше тепла она получает.
Внимательно рассмотрите рисунок 90. Утром, днём и вечером солнечные лучи падают на поверхность Земли под разными углами. Поэтому одно и то же количество тепла приходится на разную площадь поверхности. Максимальный нагрев поверхности происходит в солнечный полдень — когда Солнце достигает наибольшей высоты над горизонтом. Это подтверждают наблюдения за суточным ходом температуры воздуха. Однако на нагревание воздуха от поверхности Земли нужно время, поэтому наибольшие температуры в течение суток отмечаются обычно через два часа после полудня.
Температура воздуха в течение суток может сильно меняться. Над океанами и морями суточная амплитуда температур обычно невелика — всего 1—2 °С. Над засушливыми степями и пустынями она достигает 20 °С и выше. Наличие понижений в рельефе (котловины, горные долины) увеличивает величину суточных колебаний температуры, а растительность (особенно лесная) и облачность уменьшают. Вспомните, что иногда в прогнозе погоды вы слышите: «В течение дня температура воздуха существенно не изменится». Так бывает в облачные пасмурные дни, потому что облака задерживают излучение тепла от поверхности Земли, и воздух охлаждается значительно медленнее.
СУТОЧНЫЙ ХОД ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ЗАВИСИТ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА ПАДЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЛУЧЕЙ В ТЕЧЕНИЕ СУТОК.
Почему в тропиках теплее, чем на полюсе
Вспомните, как Солнце освещает нашу планету: его лучи «упираются» в экватор и «скользят» у полюсов.
Угол падения солнечных лучей зависит от широты местности.
— Чем дальше от экватора и чем ближе к полюсам, тем ниже стоит Солнце над горизонтом.
— Чем ниже стоит Солнце над горизонтом, тем меньше угол падения солнечных лучей на поверхность Земли (рис. 91).
— Чем меньше угол падения лучей, тем меньше солнечной энергии — света и тепла — приходится на единицу площади поверхности Земли.
В дни равноденствий на всей Земле день равен ночи. Поэтому количество солнечной энергии, приходящейся на единицу площади, зависит в этот день в основном от широты местности (от высоты Солнца). В другие дни играет роль и продолжительность солнечного сияния: ведь на разных широтах разная длина светового дня.
Эта статья перенесена сюда!
Источником тепловой и световой энергии для Земли является солнечная радиациия. Ее величина зависит от широты места, так как от экватора к полюсам угол падения солнечных лучей уменьшается. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем на большую поверхность распределяется пучок солнечных лучей одинакового сечения, а следовательно на единицу площади приходится меньше энергии.
Благодаря тому, что в течение года Земля совершает 1 оборот вокруг Солнца, перемещаясь, сохраняя постоянство угла наклона своей оси к плоскости орбиты (эклиптики) появляются сезоны года, характеризующиеся разными условиями нагрева поверхности.
21 марта и 23 сентября Солнце стоит в зените под экватором (Дни равноденствия). 22 июня Солнце в зените над Северным Тропиком, 22 декабря – над Южным. На земной поверхности выделяют пояса освещенности и тепловые пояса (по среднегодовой изотерме +20 о С проходит граница теплого (жаркий) пояса; между среднегодовыми изотермами +20 о С и изотермой +10 о С расположен умеренный пояс; по изотерме +10 о С – границы холодного пояса.
Вся совокупность солнечной материи и энергии, поступающая на землю называется Солнечная радиация. Она делится на прямую и рассеянную. Прямая радиация – это совокупность прямых солнечных лучей, пронизывающих атмосферу при безоблачном небе. Рассеянная радиация – часть радиации, рассеивающаяся в атмосфере, лучи при этом идут во всех направлениях. П + Р = Суммарная радиация. Часть суммарной радиации отраженная от поверхности Земли называется отраженная радиация. Часть суммарной радиации поглощенная поверхностью Земли – поглощенная радиация. Тепловая энергия, движущаяся от нагретой атмосферы к поверхности Земли, навстречу потоку тепла от Земли называется встречное излучение атмосферы.
Годовое количество суммарной солнечной радиации в ккал/см 2 год (по Т.В. Власовой).
Эффективное излучение – величина, выражающая фактический переход тепла от поверхности Земли к атмосфере. Разница между излучением Земли и встречным излучением атмосферы определяет прогрев поверхности. От эффективного излучения напрямую зависит радиационный баланс – результат взаимодействия двух процессов прихода и расхода солнечной радиации. На величину баланса во многом влияет облачность. Там где она значительная в ночное время она перехватывает длинноволновое излучение Земли не давая ему уйти в космос.
От поступления солнечной радиации напрямую зависят температуры подстилающей поверхности и приземных слоев воздуха и тепловой баланс.
Тепловой баланс определяет температуру, ее величину и изменение на той поверхности, которая непосредственно нагревается солнечными лучами. Нагреваясь, эта поверхность, передает тепло (в длинноволновом диапазоне) как ниже лежащим слоям, так и атмосфере. Саму поверхность называют деятельной поверхностью.
Основные составляющие теплового баланса атмосферы и поверхности Земли как целого
Энергия поступающая к поверхности Земли от Солнца
Чем больше угол падения солнечных лучей тем поверхность Земли нагревается________________?
Чем больше угол падения солнечных лучей тем поверхность Земли нагревается________________.
Тем поверхность земли называется меньше(слабее).
Как нагревание поверхности Земли зависит от солнечных лучей?
Как нагревание поверхности Земли зависит от солнечных лучей.
(30 б сделаю лучшим ответом)Вставьте пропущенные слова : солнце приносит на поверхность Земли ______?
(30 б сделаю лучшим ответом)Вставьте пропущенные слова : солнце приносит на поверхность Земли ______.
Но его лучи падают на поверхность планеты ______.
Так как Земля имеет форму ____, солнечные лучи поступают под разным_____.
Чем ближе угол падения к ______, тем больше тепла усваивается.
Угол падения солнечных лучей уменьшается от ______ к полюсам, поэтому климат становится холоднее от _____ к _____.
Образование тепловых_____ в зависимости от географической широты называется законом широтной зональности.
От каких факторов зависит угол падения солнечных лучей на поверхность Земли?
От каких факторов зависит угол падения солнечных лучей на поверхность Земли?
На каком рисунке показан угол падения солнечных лучей, при котором земная поверхность будет получать наибольшее количество солнечного тепла?
На каком рисунке показан угол падения солнечных лучей, при котором земная поверхность будет получать наибольшее количество солнечного тепла?
Как изменяется угол падения солнечных лучей от Экватора к полюсам?
Как изменяется угол падения солнечных лучей от Экватора к полюсам?
Климатические различия на Земле непосредственно связаны с углом падения солнечных лучей на земную поверхность да или не?
Климатические различия на Земле непосредственно связаны с углом падения солнечных лучей на земную поверхность да или не?
Верно ли утверждение Земля имеет шарообразную форму и поэтому угол падения солнечных лучей на земную поверхность?
Верно ли утверждение Земля имеет шарообразную форму и поэтому угол падения солнечных лучей на земную поверхность.
Чем ближе к экватору тем :
1 больше угол падения лучей и меньше нагревается земная поверхность
2 меньше угол падения солнечных лучей и выше температура воздуха в тропосфере
3 больше угол падения солнечных лучей и сильнее нагревается земная поверхность а значит выше температура воздуха в приземном слое атмосферы
4 меньше угол падения солнечных лучей и меньше нагревается поверхность земли.
Расположите процессы в логической последовательности : 1?
Расположите процессы в логической последовательности : 1.
Образуются облака 2.
Нагревается поверхность 3.
Воздушные потоки устремляются вверх 5.
Угол падения солнечных лучей увеличивается.
Что такое орбита?
Радиационный баланс
Количество тепла, получаемого от Солнца земной поверхностью, зависит прежде всего от угла падения солнечных лучей. Чем отвеснее падают солнечные лучи, т. е. чем больше высота солнца над горизонтом, тем меньше путь солнечных лучей в атмосфере (рис. 8) и тем большее количество энергии приходится
на единицу площади. И, наоборот, чем меньше угол падения, тем больше путь солнечных лучей в атмосфере и тем меньше энергии приходится на единицу площади.
Максимальное количество солнечной радиации поступает на единицу горизонтальной поверхности земли, перпендикулярной солнечным лучам, тогда, когда солнце находится в зените, т. е. когда угол падения солнечных лучей равен 90°.
Для изучения процессов, вызванных притоком солнечной энергии, необходимо знать, какое количество ее получает Земля вместе с атмосферой и гидросферой, как распределяется эта энергия по земному шару и как она расходуется. Но Земля не только получает солнечное тепло, она и отдает его путем излучения. Разность между приходом и расходом лучистой энергии Солнца называется радиационным балансом.
Потеря тепла земной поверхностью путем излучения в значительной степени компенсируется излучением атмосферы, направленным сверху вниз. Однако вследствие того, что температура земной поверхности выше температуры атмосферы, земное излучение всегда больше излучения атмосферы. Иначе говоря, земная поверхность всегда теряет некоторое количество тепла. Разность между величиной земного излучения и величиной поглощенного подстилающей поверхностью противоизлучения атмосферы называется эффективным излучением. Земное излучение измеряется в калориях на квадратный сантиметр в минуту (кал/см 2 мин).
Величина радиационного баланса земной поверхности определяется уравнением:
где Q — суммарная солнечная радиация, приходящаяся на единицу горизонтальной поверхности; а — отражательная способность земной поверхности для коротковолновой радиации; I — эффективное излучение, равное разности собственного излучения земной поверхности и противоизлучения атмосферы.
Температура земной поверхности и влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину эффективного излучения, поэтому величина эффективного излучения днем больше, чем ночью, летом больше, чем зимой. В тех районах Земли, где часто наблюдается облачность, эффективное излучение земной поверхности меньше, чем там, где преобладает ясная погода. Потеря тепла поверхностью значительно уменьшается благодаря поглощательной способности атмосферы. При отсутствии атмосферы между приходом солнечного тепла и излучением поверхности земли установилось бы иное равновесие, чем оно существует в настоящее время.
Изучение особенностей радиационного баланса в различных частях земного шара является одной из важнейших задач метеорологии. Еще в конце прошлого века (1884) выдающийся географ и климатолог А. И. Воейков писал о необходимости ведения «приходо-расходной книги солнечного тепла, получаемого земным шаром с его воздушной и водяной оболочкой. Нам нужно знать: сколько получается солнечного тепла у верхних границ атмосферы; сколько его идет на нагревание атмосферы, на изменение состояния примешанного к ней водяного пара; затем — какое количество достигает поверхности суши и вод, какое идет на нагревание различных тел, какое на изменение их состояния (из твердого в жидкое и из жидкого в газообразное); на химические реакции, особенно сопряженные с органической жизнью; затем нужно знать, сколько тепла Земля теряет посредством излучения в небесное пространство и как идет эта потеря» .
С тех пор изучено многое. Изобретены специальные приборы для измерения радиационного баланса, называемые балансомерами, составлены карты радиационного баланса земной поверхности и др.
Возвращаясь к вопросу о количестве притока солнечной энергии к Земле, рассмотрим рассчитанные суммы солнечной радиации для летнего и зимнего солнцестояния при отсутствии
Расчеты показывают, что при так называемой идеальной атмосфере (абсолютно сухой и чистой) поверхность земли в высоких и даже средних широтах летом получала бы больше тепла, чем в экваториальной зоне. Согласно расчетам в последних числах июня при отсутствии облаков и при средней прозрачности атмосферы на Северный полюс поступало бы около 670 кал/см 2 сут, на широту 55 0 —630 кал/см 2 сут, а в экваториальную зону лишь около 500 кал/см 2 сут.
Такое распределение солнечной радиации объясняется тем, что в Полярном бассейне летом солнце круглые сутки не заходит за горизонт, а зимой не появляется над горизонтом, в то время как в экваториальной зоне продолжительность светлого времени суток в течение года не испытывает заметных колебаний и равна приблизительно 12 часам. Поэтому в течение года низкие широты получают больше тепла, чем средние и высокие широты.
Чтобы выяснить, в какой степени количество энергии, поступающей на перпендикулярную солнечным лучам поверхность, зависит от угла их падения, обратимся к таблице 3. В этой таблице приводятся теоретически вычисленные данные о количестве солнечной радиации, приходящейся на перпендикулярную абсолютно черную поверхность, в зависимости от высоты солнца над горизонтом при полном отсутствии атмосферы (солнечная постоянная) и при прохождении солнечных лучей через идеальную атмосферу, а также данные, полученные непосредственно из наблюдений при наличии реальной атмосферы при средней прозрачности ее.
Как видно из таблицы 3, по сравнению с солнечной постоянной интенсивность радиации даже при условии идеальной атмосферы заметно меньше и, конечно, она еще меньше при наличии реальной атмосферы. При высоте солнца, равной 20°, интенсивность солнечной радиации по сравнению с солнечной постоянной в реальной атмосфере уменьшается почти вдвое, а при высоте солнца 60° — на 30%. Резкое уменьшение интенсивности солнечной радиации в реальной атмосфере происходит главным образом из-за содержания в ней водяного пара и пыли, обладающих большой поглощательной способностью.
Так обстоит дело с приходом солнечного тепла на перпендикулярную лучам поверхность.
В таблице 4 приведены примеры поступления солнечной радиации за сутки в различных точках Земли в середине лета и величины годовых сумм ее в тех же точках (по Н. П. Русину). Из таблицы следует, например, что на станции «Восток», находящейся близко к центру Южного материка, где небо безоблачное и прозрачное, летом за сутки поступает тепла в 2—2,5 раза больше, чем в умеренных и низких широтах Земли. В действительности же годовая сумма солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в низких и средних широтах составляет большую величину, чем в высоких широтах. Это объясняется углом падения солнечных лучей. Так, при падении лучей солнца
под углом 30° количество радиации, поступающей на 1 см 2 горизонтальной поверхности, по сравнению с перпендикулярным падением лучей уменьшается в 2 раза, а при высоте солнца 5° — почти в 12 раз. Поэтому поток солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, быстро убывает от экватора к полюсам.
Количество солнечного тепла, получаемого различными участками земной поверхности, меняется в течение года в зависимости от положения Земли по отношению к Солнцу. В дни весеннего и осеннего равноденствия в полдень на экваторе солнце бывает в зените, а на полюсах — на горизонте. В день летнего солнцестояния в северном полушарии высота солнца на экваторе 66,5°, на северном тропике 90°, а на Северном полюсе лишь 23,5°. В это время в Арктике солнце не заходит за горизонт и вступает в силу полярный день, а Антарктика погружается в полярную ночь.
В день зимнего солнцестояния в Арктике солнце находится за горизонтом (полярная ночь), а в Антарктике наблюдается полярный день. Однако как на Северном, так и на Южном полюсе в полярный день лучи солнца падают под наименьшим углом.
Продолжительность периода с полярным днем, как и с полярной ночью, равна приблизительно половине года. Поэтому в низких широтах Земли, где высота солнца в течение всего года наибольшая, значительно теплее, чем в средних и особенно высоких широтах северного и южного полушарий. Этим же объясняется наибольший нагрев земной поверхности в полдень, когда солнечные лучи падают на нее под наибольшим углом. Однако годовой ход температуры воздуха зависит от физико-географических условий района, адвекции и т. п.
Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.
Климатические факторы: солнечная радиация. 8-й класс
Разделы: География
Класс: 8
Цели урока: Познакомить с основными факторами, влияющими на климат России: солнечной радиацией и радиационным балансом.
Задачи урока:
Оборудование: м/м проектор, презентация к уроку (Приложение), атласы, учебники, физическая и климатическая карты России, сборники ЕГЭ.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент.
II. Повторение пройденного.
— В этом году мы начали изучать природу России, давайте вспомним, что мы уже узнали.
III. Объяснение новой темы.
-Тема сегодняшнего нашего урока «КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ»
(Запись в тетради)
— Разберите словосочетание «КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ» по составу
Климат (от греч. klíma, родительный падеж klímatos, буквально — наклон; подразумевается наклон земной поверхности к солнечным лучам), многолетний режим погоды, свойственный той или иной местности на Земле.
Слайд 1 (Запишите в тетради определение)
Слайд 2
— Подберите синоним к слову факторы. (Причины)
— А теперь составьте предложение, используя слова: климат, причины. (ПРИЧИНЫ, КОТОРЫЕ ОБРАЗУЮТ КЛИМАТ РОССИИ)
Слайд 3
Географическое положение, деятельность ветра, тектоническое строение, циркуляция ВМ, подстилающая поверхность, древнее оледенение, морские течения, растительность, текучие воды, высота места над уровнем моря, близость морей и океанов, почвы, направление горных хребтов, деятельность человека, солнечная радиация, радиационный баланс.
ЗНАЕМ (записывается на доске):
Слайд 4
— На формирование климата оказывают влияние огромное количество факторов. Мы же сегодня узнаем больше про один фактор, как вы думаете какой? Солнечная радиация. Почему? (Без тепла нет жизни).
ХОТИМ УЗНАТЬ (записывается на доске):
Слайд 5
-Климат России очень разнообразен. От холодного арктического на севере, до влажных субтропиков Черноморского побережья Краснодарского края.
-Географическое положение (географическая широта) влияет на распределение солнечной радиации и на циркуляцию атмосферы.
Слайд 6.
-Рассмотрим влияние на климат солнечной радиации. Солнечная радиация – это излучение Солнцем тепла и света, измеряется в килокалориях на (Ккал/см). Распространение солнечной радиации по поверхности Земли зависит от географической широты. Как? (При движении с севера на юг количество солнечной радиации, получаемое территорией, увеличивается).
-Почему? (Широта определяет угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня.)
Работа по учебнику рисунок 28 с.80 (Дронов)
-Как изменяется угол падения солнечных лучей в зависимости от широты местности? (Смотрим) (Чем меньше широта (ближе к экватору), тем больше угол падения солнечных лучей)
-Какая существует зависимость между углом падения солнечных лучей и количеством солнечного тепла (солнечной радиацией), получаемого территорией? (Чем больше угол падения солнечных лучей, тем больше солнечная радиация)
Слайд 7 и 8
-В какой из пунктов (м. Челюскин или Краснодар) поступает больше солнечной радиации на 1 см? (Краснодар)
-Почему? (Чем больше угол падения солнечных лучей, тем больше солнечная радиация)
-Какие районы нашей страны получают наибольшее количество солнечной радиации?
Слайд 9
-Почему летом количество солнечной радиации уменьшается к северу сравнительно медленно, а зимой очень быстро? (Зимой севернее полярного круга 66,5° с.ш. устанавливается полярная ночь, и поступление солнечной радиации прекращается)
-Не все солнечные лучи, проходя сквозь слои атмосферы, достигают земной поверхности.
Слайд 10
— Часть солнечной радиации поступает на нашу планету. Солнечная радиация, которая проходит через атмосферу Земли, бывает прямой и рассеянной.
Слайд 11
— В солнечный безоблачный день преобладает прямая радиация. Лучи Солнца можно увидеть в лесу. Сквозь листву деревьев прямые лучи проходят до поверхности Земли.
— Загораем мы тоже под прямыми солнечными лучами.
Слайд 12
-А в пасмурную погоду до Земли доходит, рассеиваясь на облаках, рассеянная радиация. Чем больше облачность и запыленность атмосферы, тем больше солнечных лучей рассеивается и отражается, тем меньше достигает земной поверхности.
Слайд 13
-Общее количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, называется суммарной радиацией.
-Часть суммарной радиации отражается от поверхности Земли (отраженная радиация), остальная поглощается поверхностью и нагревает ее (поглощенная радиация). Нагретая земная поверхность отражает тепло обратно в мировое пространство.
Работа в тетради.
-Перечертите схему в тетрадь и запишите определение суммарной радиации.
Суммарная радиация – общее количество солнечной энергии, достигшее поверхности Земли. Суммарная радиация на картах изображается в виде линий.
Работа по учебнику
-Найдите в учебнике рисунок 30 с.81. Нужно определить суммарную радиацию в данных городах.
Красноярск – 95 Ккал/см
Якутск – 89 или не определена
Хабаровск – 111 Ккал/см
Слайд 14.
— Разницу между суммарной радиацией и ее потерями на отражение и тепловое излучение выражают в виде радиационного баланса.
Радиационный баланс – один из важнейших факторов формирования климата. От радиационного баланса зависят распределение температур в почве и прилегающих слоях воздуха, интенсивность испарения и таяния снега и другие природные процессы. Радиационный баланс в России в среднем за год всюду положительный, за исключением районов с постоянным ледяным покровом. Зимой он на всей территории страны отрицательный, а летом – положительный.
IV. Закрепление изученного материала.
1. Работа по картам (Суммарная радиация и радиационный баланс)
— Заполните таблицу, опираясь на карту, и сделайте вывод о том, какая закономерность просматривается в распределении суммарной радиации и радиационного баланса.
| Пункты | Суммарная радиация, ккал/см | Радиационный баланс, ккал/см |
| Мурманск | ||
| С.- Петербург | ||
| Якутск | ||
| Екатеринбург | ||
| Астрахань |
2. Работа по сборникам ЕГЭ
— Ответьте на вопросы части С3, стр.60 и 105
3. Ответьте на вопросы
ДОПОЛНИТЕЛЬНО:
4. Работа по рабочей тетради с 18, задание №2
V. Итог урока.
— Итак, мы с вами узнали, что солнечная радиация является одним из климатообразующих факторов и бывает разных видов:
УЗНАЛИ (записывается на доске):
— Подведите итог того, о чем мы узнали на уроке.
VI. Домашнее задание:
§ 17 (до подстилающей поверхности)