大气物理受热过程习题及解析

大气物理受热过程习题及解析一、大气受热过程知识梳理大气受热是地球能量循环的核心环节，可概括为“太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地”三个阶段，辅以大气对辐射的“削弱”与“保温”作用：（一）能量传递的三个阶段1.太阳暖大地：太阳以短波辐射（能量集中于可见光）向地球传输热量，穿过大气层时，部分被大气削弱（反射、散射、吸收），剩余到达地面使地面增温。2.大地暖大气：地面吸收太阳辐射后，以长波辐射（能量集中于红外线）向大气传递热量。大气中的水汽、二氧化碳等温室气体，对长波辐射的吸收能力极强，使大气升温。3.大气还大地：大气增温后以大气辐射向外散热，其中指向地面的部分称为大气逆辐射，它将热量返还地面，补偿地面辐射损失的能量，起到“保温”作用。（二）大气对辐射的“削弱”与“保温”削弱作用（针对太阳辐射）：反射：云层、尘埃将太阳辐射直接反射回宇宙（如阴天天空亮度低）；散射：空气分子、微小尘埃将太阳辐射向四周散射（如晴朗天空呈蔚蓝色，因蓝紫光易被散射）；吸收：臭氧吸收紫外线，二氧化碳、水汽吸收红外线（对可见光吸收少，保证太阳辐射能到达地面）。保温作用（针对地面辐射）：大气逆辐射补偿地面辐射损失的热量，减缓地面降温速度（如多云夜晚气温高于晴天，因云层增强逆辐射）。二、典型习题及解析（一）选择题（考查核心概念）习题1晴朗天空呈蔚蓝色，主要因大气的（）作用。A.反射B.散射C.吸收D.逆辐射解析：太阳辐射的可见光中，蓝、紫光波长较短，遇到空气分子或微小尘埃时易被散射（其他波长的光散射较弱）。反射会使天空变白/暗，吸收针对紫外线/红外线，逆辐射是保温环节。答案：B。习题2深秋夜晚，农民燃秸秆产烟雾防霜冻，原理是烟雾能（）。A.增强太阳辐射B.增强地面辐射C.增强大气逆辐射D.增强大气吸收解析：霜冻因夜晚地面辐射散热快、气温骤降。烟雾中的颗粒物和水汽可增强大气逆辐射——大气吸收地面辐射增温后，通过逆辐射返还热量，减少地面热量散失。夜晚无太阳辐射，烟雾无法增强地面辐射（地面辐射由地面温度决定）。答案：C。习题3属于长波辐射的是（）。A.太阳辐射B.地面辐射C.大气散射的可见光D.紫外线解析：辐射波长与温度负相关：太阳（约6000K）辐射为短波（可见光、紫外线等）；地面（约300K）和大气辐射为长波（红外线）。散射的可见光、紫外线均为短波。答案：B。（二）综合题（考查过程分析）习题4下图为“大气受热过程示意图”，①为太阳辐射，②为地面辐射，③为大气逆辐射。（1）图中表示大气对太阳辐射削弱作用的环节有哪些？（2）简述大气“保温作用”的原理。解析：（1）大气对太阳辐射的削弱作用发生在①的传递过程中，包括：大气对太阳辐射的吸收（如臭氧吸紫外线、水汽吸红外线）、反射（云层/尘埃反射部分辐射）、散射（空气分子散射蓝紫光）。（2）保温作用核心是大气逆辐射（③）：地面吸收太阳辐射增温，通过地面辐射（②）向大气传热；大气中温室气体（水汽、二氧化碳等）强烈吸收地面长波辐射（②），使大气升温；升温后的大气以大气辐射向外散热，其中指向地面的逆辐射（③）将热量返还地面，补偿地面辐射损失的能量，减缓降温速度。三、易错点与拓展思考（一）易错点辨析1.“削弱”与“保温”的对象：削弱：减少到达地面的太阳辐射（使地面升温慢）；保温：减少地面辐射损失的热量（使地面降温慢）。2.辐射波长的误区：太阳辐射（短波）→地面/大气辐射（长波）→大气逆辐射（长波）。3.大气逆辐射的方向：大气逆辐射是返还地面（而非宇宙），因此阴天夜晚气温较高（逆辐射强）。（二）拓展思考：城市热岛效应的成因结合大气受热过程分析：城市人类活动（如工业、交通）释放大量热量；城市下垫面（水泥、沥青）比热容小，吸收太阳辐射后升温快，地面辐射强；城市大气污染物多，增强大