Разработка урока "Распределение температуры воздуха и атмосферного давления"

Тема: Распределение температуры воздуха и атмосферного давления

Цель урока:

1) Сформировать знания о роли атмосферы для жизни на Земле; 

2) Развивать знания о зависимости климатических условий от географической широты;

3) Воспитывать интерес к предмету.

Метод обучения:  словесный

Форма организации: коллективная

Тип урока: комбинированный

Вид урока: проблемное обучение

Оборудование:  физическая карта  мира, климатическая карта, рисунки, презентация, тестовые задания.

Ход урока:

I. Организационный момент. Приветствие. Выявление отсутствующих. Проверка готовности класса к уроку.

II. Проверка домашнего задания. 

Опрос по теме «Рельеф. Рельефообразующие факторы»

1.      Рельеф и его влияние на закономерности формирования всех природных компонентов (климат, воды, почвенно-растительный покров, животный мир)

2.      Формирование рельефа (внутренние и внешние силы; два вида движения земной коры - вертикальные - вулканизм, землетрясения и горизонтальные - образование складок, разломов прогибов; рельеф планетарного масштаба - материки и океанические впадины; равнины и горы суши и дна океана - рельеф второго порядка)

3.      Внешние силы, формирующие рельеф (экзогенные - влияние солнечного тепла и колебания климата, выветривание, воды, деятельность человека, сила тяжести)

4.      Рельеф дна океана (глубоководные желоба, материковые склоны, материковая отмель, срединно-океанические хребты - общая длина свыше 75 тыс. км, ширина до 2000 км, высота 3000-4000 м, котловины - обширные глубокие впадины)

Проверка знаний (географический диктант).

1. В лесостепной зоне растут (берёза, дуб, осина)

2. Климат любой местности зависит, прежде всего, от (географической широты)

3. Если северный конец магнитной стрелки уклоняется к востоку от истинного меридиана, то склонение считается (восточным)

4. Какой океан самый маленький по площади? (Северный Ледовитый)

5. Параллели и меридианы на глобусе и картах называют (градусной сеткой)

6. Микроорганизмы обнаружены на глубине (4.5км)

7. К опасным атмосферным явлениям относятся (засуха, суховей, ураган, туман, заморозки, гололёд)

8. Все направления будут показывать на север на (южном полюсе)

III. Новая тема

Подготовка к объяснению новой темы. Написать на доске тему урока, объяснить цели урока.

1. Что называется атмосферой?

2. Из каких слоев она состоит?

3. Что такое климат?

4. Какие климатические пояса есть на Земле?

5. Проблемный вопрос: Что влияет на формирование климата? Объяснение новой темы.

1. Значение атмосферы для жизни на Земле (поглощает ультрафиолетовые лучи, защищает от чрезмерного перегрева и охлаждения; тропосфера - 9/10 частей всего воздуха, фабрика погоды - стихийные бедствия; климат - многолетний режим погоды в определенной местности; определяет хозяйственную деятельность человека)

Атмосферный воздух - необходимый природный ресурс. Кислород, входящий в состав атмосферы, используется живыми организмами в процессе дыхания. Он применяется при сжигании любого топлива в различных производственных установках и двигателях. Атмосфера - важный путь сообщения, используемый авиацией.

Основные потребители воздуха в природе - флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные организмы примерно за десять лет.

Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая регулирует тепловой режим Земли, она способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.

Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200ºС: днем около +100ºС, ночью около 100ºС. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15ºС.

Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере, на высоте 20-50км от поверхности Земли. Общее количество озона в атмосфере оценивается в 3,3млрд. т. Мощность этого слоя сравнительно небольшая: от 2мм - на экваторе до 4мм - у полюсов при нормальных условиях. Основное значение озонового экрана состоит в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения.

Атмосфера - надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях.

Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64км/с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70км от поверхности Земли. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.

2. Климатические карты (изотермы, изобары, изогиеты; подстилающая поверхность; географическая широта - угол падения солнечных лучей)

Климатические карты в их современном понимании начали создаваться в России во второй половине XIXв. Особенно большие картографические работы появились в 80-90-е годы. Этому в значительной мере способствовало совершенствование методики обработки первичных материалов, расширение сети метеостанций, в том числе в горных районах и, конечно же, успехи русской климатологии как науки. У истоков климатологической картографии стоит основоположник русской климатологии, крупнейший ученый А. И. Воейков.

Первые климатические карты, точнее - отдельных метеоэлементов, появились в начале 80-х годов. Так, в 1881-1882гг. Г. И. Вильдом публикуются карты температур России, а в 1887г. - атлас осадков. В 1890г. выходит в свет атлас атмосферного давления А. А. Тилло, а в 1897г. — его же атлас осадков по речным бассейнам. В 1900г. Главная физическая обсерватория издает «Климатический атлас Российской империи».

Ко времени появления первых климатических карт территория России была уже обеспечена географическими картами-основами, в том числе и сводными картами на страну в целом. Это существенно облегчало географическое размещение сети метеостанций, анализ данных метеонаблюдений и их картографическое изображение. Картографическая форма изложения результатов климатических исследований получала все большее распространение.

3. Пояса атмосферного давления (три пояса с низким давлением - экваториальный и два умеренных; четыре пояса с высоким давлением - 2 тропических  и 2 полярных; горизонтальные и вертикальные движения воздушных масс; над экватором - восходящие потоки воздуха, над тропиками - нисходящие; воздух двигается от поясов высокого давления к поясам низкого, образуя постоянные ветры).

Так как наша Земля имеет шарообразную форму, различные участки ее поверхности нагреваются неравномерно. Это приводит к формированию различных областей атмосферного давления, в распределении которых выявляется строгая закономерность - широтная зональность.

На экваторе воздух нагревается от Земли. Являясь смесью газов, при нагревании он расширяется, становится легким и поднимается вверх. Восходящие токи воздуха формируют на экваторе у земной поверхности область низкого давления. В верхней тропосфере воздух оттекает в сторону полюсов. В полярных широтах, плохо прогретых Солнцем, холодный воздух опускается и образует у полюсов области повышенного давления.

Так как ветер движется из мест с высоким давлением в места с низким давлением, воздушные массы от полюсов должны двигаться обратно к экватору. Такая простая циркуляция воздуха могла бы существовать на не вращающейся планете. На Земле атмосферная циркуляция значительно сложнее. Вследствие вращения нашей планеты вокруг собственной оси воздух, идущий от экватора, постепенно отклоняется к востоку в Северном полушарии и не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у параллелей 30° в обоих полушариях. При этом здесь формируется область высокого давления. На 60° широтах Северного и Южного полушария воздух, прогреваясь, поднимается вверх, образуя у земной поверхности область низкого давления. В тропосфере этот воздух оттекает в сторону полюсов и ЗСР широт, где нисходящие токи воздуха формируют у земной поверхности области высокого давления. Таким образом, в результате неравномерного нагрева Земли и влияния отклоняющей силы вращения Земли вокруг собственной оси на планете формируются пояса атмосферного давления: низкого - экваториальные и умеренные широты; высокого - тропические и приполярные широты. Но необходимо помнить, что эти пояса могут смещаться. На это, во-первых, влияют различия в нагреве материков и океанов. В умеренных широтах зимой над сушей воздух холоднее, чем над океаном (суша быстрее нагревается, но и быстрее остывает), поэтому давление над сушей выше, чем над океаном.

Летом океан нагревается медленнее, и над сушей давление ниже, чем над океаном. В тропических широтах, где суша весь год теплее океана, такое смещение областей давления может и не наблюдаться. Во-вторых, смещение областей давления связано со смещением температур в Северном и Южном полушариях. Летом области давления смещены к северу, зимой - к югу. Это объясняется наклоном земной оси к плоскости ее орбиты.

Вывод: Таким образом, там, где на поверхности Земли преобладают восходящие потоки воздуха, формируются пояса низкого давления, где преобладают нисходящие потоки - пояса высокого давления.

4. Загрязнение атмосферы

Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные и степные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. Дым от пожаров распространяется на огромные площади. Пыльные бури возникают в связи с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Сильные ветры - смерчи, ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, но они не держатся долго в воздухе. При сильных бурях в воздух поднимается до 50 млн. т пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи, которые происходят из-за интенсивной распашки, выпаса скота, уничтожения лесов. Наиболее часты пыльные бури в степных, полупустынных и пустынных районах. Катастрофические явления, связанные с извержениями вулканов, пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. Но в основном эти явления носят локальный характер. Совсем незначительный местный характер носят загрязнения атмосферного воздуха, связанные с выветриванием и разложением органических веществ.

Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, такими как выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.

Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий назад серьезные опасения стало вызывать загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения имели локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было немного и использование химических элементов было ограничено. Если в начале 20в. в промышленности применялось 19 химических элементов, в середине века уже использовалось около 50 элементов, то в настоящее время - практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами.

Быстрый рост промышленности и транспорта привел к тому, что такое количество выбросов больше не может рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы. Особенно острой эта проблема стала во второй половине 20 в., т. е. в период научно-технической революции, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.

Основное загрязнение атмосферы создают ряд отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. Причем их участие в загрязнении атмосферы распределяется следующим образом: черная и цветная металлургия, нефтедобыча, нефтехимия, выпуск стройматериалов, химическая промышленность - 30%; теплоэнергетика - 30 , автотранспорт - 40% .

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO2, диоксид углерода СО2, оксиды азота NOn, углеводороды СnНm и пыль. Примерный относительный состав вредных веществ в атмосфере больших промышленных городов составляет: СО-45% , SO-18% , СН-15% , пыль-12%.

Кроме этих веществ в загрязненном атмосферном воздухе встречаются и другие более токсичные вещества, но в меньшем количестве. Так, например, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п.

В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников.

Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.

IV. Закрепление изученной темы.

1. В каком климате круглый год господствует сухой и холодный воздух, постоянные низкие температуры, а зимой сильные морозы? (арктическом)

2. Изотермы - это линии с (одинаковой температурой)

3. Где атмосферное давление повышенное? (на равнинах)

V.Итог урока. Комментирование оценок.

Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т. е. голубые, синие, фиолетовые. Иногда из-за наличия в атмосфере примесей цвет неба бывает не чисто голу.

С поднятием вверх уменьшается плотность и засоренность воздуха, т.е. количество рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее, переходит в густо-синий, а в стратосфере - в черно-фиолетовый.

Атмосфера является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина. Мы не слышали бы ни друг друга, ни шума моря, ветра, леса и т.п.

Разработка реальных карт стала возможной потому, что в качестве географической основы начали использоваться карты с изображением рельефа горизонталями. В свою очередь, благодаря таким картам-основам обнаружены определенные зависимости между размещением элементов климата и характером рельефа.

Особый интерес с точки зрения климатических карт представляют парные связи типа «рельеф-температуры» и «рельеф-осадки». Обнаружение таких зависимостей показало, что для построения карт отдельных метеоэлементов, например температур и осадков, кроме данных наблюдений метеостанций и гидропостов необходимы также сведения о строении рельефа, его высотных характеристиках. Это особенно важно при составлении карт на горные районы, где густота размещения станций метеосети мала, а зависимости распределения температур и осадков от строения рельефа очень велики.

По своему содержанию карты климата весьма многочисленны. Среди них большую группу составляют карты отдельных метеорологических элементов, на которых отображаются:

1) средние температуры воздуха, отнесенные ко дню, месяцу, сезону, году или другим интервалам;

2) отклонения температуры от средних значений, также рассчитываемые на те или другие временные сроки;

3) даты начала, окончания и продолжительности периодов с характерной температурой (например, длительность безморозного периода, период с температурой выше +10°С, вегетационный период и др.);

4) ветры и воздушное давление;

5) влажность воздуха и испарение;

6) туманы, облачность, грозы;

7) количество осадков (твердых и жидких), рассчитываемое на разные временные периоды, и т. д.

VI. Домашнее задание.

1. Повторить записи, выучить определения.

2. Подготовить сообщение «Загрязнение атмосферы».