Урок 4. Пояса освещенности (§ 4)
Цель: Сформировать представление о неравномерности распределения солнечного света и тепла на Земле, о поясах освещенности Земли.
Давать определения терминов и понятий.
Научить объяснять географические следствия движения Земли, неравномерное распределение света и тепла по поверхности Земли, влияние Космоса на Землю и жизнь людей.
Составлять характеристики природных объектов и явлений.
Обозначать и показывать на картах географические объекты по тематике урока.
Продолжить формирование предметных и метапредметных учебных действий на основе тематического содержания урока.
Решаемая учебная задача:
Основные понятия: пояс освещенности, Северный тропик, Южный тропик, Северный полярный круг, Южный полярный круг.
Оборудование: Глобус, физическая карта полушарий, контурные карты.
Организационная структура урока
I. Проверка домашнего задания
1. Сколько раз в году солнце стоит в зените на экваторе?
2. В какие дни наблюдается зенитальное положение солнца на экваторе?
7. Почему на Земле происходит смена времен года?
8. Почему солнечное тепло и свет по поверхности Земли распределено неравномерно?
9. Чем примечательны дни осеннего и весеннего равноденствия?
Доп. задание:
1. Определите объекты по географическим координатам:
28ºс.ш. 87ºв.д. - г.Джомолунгма;
32ºю.ш. 70ºз.д. - г.Аконкагуа;
16ºю.ш. 6ºз.д. - о.Св.Елены.
II. Актуализация знаний
Давайте вспомним
2. Какие районы Земли получают наибольшее количество солнечного света, а какие - наименьшее?
III. Изучение нового материала
Постановка проблемы
Как изменилось бы градусное значение географической широты тропиков и полярных кругов при изменении угла наклона земной оси?
А для начала давайте найдем эти «особые» линии на карте и на глобусе, они проведены пунктиром. Как вы думаете, для чего?
Рассмотрите рисунок 15, с.25 учебника. Вас ничего не смущает на этом рисунке? (Нет тени.) Такое явление можно наблюдать только на широте тропиков. На них в дни солнцестояний солнце в полдень находится в зените, то есть точно над головой. При таком положении солнечные лучи падают на земную поверхность строго вертикально. В день летнего солнцестояния солнце находится точно над Северным тропиком, а в день зимнего солнцестояния - над Южным.
Рассмотрим рисунок 17 учебника, с.27. Широты, где можно наблюдать солнце в зените, расположены в жарком поясе освещенности. Он находится Между Северным и Южным тропиками. Области, где наблюдаются полярный день и полярная ночь, называются полярными поясами. Их два: северный полярный пояс расположен севернее Северного полярного круга, а южный полярный пояс соответственно лежит южнее Южного полярного круга. Пояса между тропиками и полярными кругами называются северным умеренным и южным умеренным. В них наблюдаются самые значительные различия в высоте солнца над горизонтом зимой и летом, а следовательно, ярко выраженные четыре сезона года.
Запись в тетрадях
Северный тропик - 23,5ºс.ш.
Южный тропик - 23,5ºю.ш.
Северный полярный круг - 66,5ºс.ш.
Южный полярный круг - 66,5ºс.ш.
Что обозначают эти цифры? Ответ найдите в учебнике.
Практическое задание:
1. Обозначьте на контурной карте линии, являющиеся границами поясов освещенности. Подпишите названия линий поясов.
Границами тропического пояса освещенности служат Северный и Южный тропики. В тропическом поясе можно наблюдать солнце в зените, то есть точно над головой наблюдателя. В этот момент не бывает тени от предметов. Границы пояса - тропики - обозначаются на всех картах.
Определите территории, страны мира, где можно наблюдать солнце в зените, и, наоборот, территории, где это явление наблюдать невозможно.
В тропическом поясе освещенности солнце бывает в зените, следовательно, эти части поверхности Земли сильнее всего нагреваются солнцем, то есть это самые жаркие территории нашей планеты. Средняя годовая температура воздуха здесь не опускается ниже 20ºС, поэтому в тропическом поясе плодоносят пальмы, а в морях развиваются кораллы.
Самыми холодными на Земле являются северный и южный полярные пояса, а для умеренных поясов характерны четко выраженные сезонные различия.
Итак, давайте выявим закономерность: разные широты Земли освещаются и нагреваются по-разному - чем ближе к экватору, тем сильнее нагрев и тем больше тепла и света получает земная поверхность. Чем ближе к полюсам, тем меньше света и тепла. Пояса освещенности сменяют друг друга от экватора к полюсам.
Работаем в РТ с.13-15 (тестовые задания и тематический практикум з.1).
Работаем с таблицей «Изменение продолжительности дня на различных широтах в течение года в Северном полушарии» (в ч и мин).- Что такое полярная ночь?
Что такое полярный день?
Проанализируйте таблицу «Продолжительность полярного дня и полярной ночи на разных широтах Северного полушария» (сутки).
IV. Закрепление
Ответьте на проблемный вопрос урока.
Что имел в виду А.С.Пушкин, написав эти строки?
…Когда я в комнате моей
Пишу, читаю без лампады,
И ясны спящие громады
Пустынных улиц, и светла
Адмиралтейская игла,
И, не пуская тьму ночную
На золотые небеса,
Одна заря сменит другую
Спешит, дав ночи полчаса.
Ответьте на вопросы
1. В чем состоит особенность распределения солнечного света по поверхности Земли?
2. Какие районы Земли получают наибольшее количество солнечного света? Наименьшее количество?
3. Какие особенные дни, связанные с разным уровнем освещенности Земли, есть в календаре?
А теперь более сложные вопросы
1. Какова минимальная продолжительность полярной ночи?
2. При каком угле наклона земной оси в вашем населенном пункте можно было бы наблюдать полярные ночь и день?
Практическое задание:
Составьте характеристику природных условий, характерных для разных поясов освещенности.
§ 4. Выполните задания и ответьте на вопросы в конце параграфа.
Таблица «Изменение продолжительности дня на различных широтах в течение года в Северном полушарии» (в ч и мин).
Таблица «Продолжительность полярного дня и полярной ночи на разных широтах Северного полушария» (сутки).
Интенсивность солнечного света, которая достигает земли меняется в зависимости от времени суток, года, местоположения и погодных условий. Общее количество энергии, подсчитанное за день или за год, называется иррадиацией (или еще по-другому «приход солнечной радиации») и показывает, насколько мощным было солнечное излучение. Иррадиация измеряется в Вт*ч/м² в день, или другой период.
Интенсивность солнечного излучения в свободном пространстве на удалении, равном среднему расстоянию между Землей и Солнцем, называется солнечной постоянной. Ее величина — 1353 Вт/м². При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется в основном из-за поглощения инфракрасного излучения парами воды, ультрафиолетового излучения — озоном и рассеяния излучения частицами атмосферной пыли и аэрозолями. Показатель атмосферного влияния на интенсивность солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, называется «воздушной массой» (АМ). АМ определяется как секанс угла между Солнцем и зенитом.
На рис.1 показано спектральное распределение интенсивности солнечного излучения в различных условиях. Верхняя кривая (АМ0) соответствует солнечному спектру за пределами земной атмосферы (например, на борту космического корабля), т.е. при нулевой воздушной массе. Она аппроксимируется распределением интенсивности излучения абсолютно черного тела при температуре 5800 К. Кривые АМ1 и АМ2 иллюстрируют спектральное распределение солнечного излучения на поверхности Земли, когда Солнце в зените и при угле между Солнцем и зенитом 60°, соответственно. При этом полная мощность излучения — соответственно порядка 925 и 691 Вт/м². Средняя интенсивность излучения на Земле примерно совпадает с интенсивностью излучения при АМ=1,5 (Солнце — под углом 45° к горизонту) .
Около поверхности Земли можно принять среднюю величину интенсивности солнечной радиации 635 Вт/м². В очень ясный солнечный день эта величина колеблется от 950 Вт/м² до 1220 Вт/м². Среднее значение - примерно 1000 Вт/м² . Пример: Интенсивность полного излучения в Цюрихе (47°30′ с. ш., 400 м над уровнем моря) на поверхности, перпендикулярной излучению:1 мая 12 ч 00 мин 1080 Вт/м²;21 декабря 12 ч 00 мин 930 Вт/м².
Для упрощения вычисления по приходу солнечной энергии, его обычно выражают в часах солнечного сияния с интенсивностью 1000 Вт/м². Т.е. 1 час соответствует приходу солнечной радиации в 1000 Вт*ч/м². Это примерно соответствует периоду, когда солнце светит летом в середине солнечного безоблачного дня на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам.
Пример
Яркое солнце светит с интенсивностью 1000 Вт/м² на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам. За 1 час на 1 м² падает 1 кВт*ч энергии (энергия равна произведению мощности на время). Аналогично, средний приход солнечной радиации в 5 кВт*ч/м² в течение дня соответствует 5 пиковым часам солнечного сияния в день. Не путайте пиковые часы с реальной длительностью светового дня. За световой день солнце светит с разной интенсивностью, но в сумме она дает такое же количество энергии, как если бы оно светило 5 часов с максимальной интенсивностью. Именно пиковые часы солнечного сияния используются в расчетах солнечных энергетических установок.
Приход солнечной радиации меняется в течение дня и от места к месту, особенно в горных районах. Иррадиация меняется в среднем от 1000 кВт*ч/м² в год для северо-европейских стран, до 2000-2500 кВт*ч/м² в год для пустынь. Погодные условия и склонение солнца (которое зависит от широты местности), также приводит к различиям в приходе солнечной радиации.
В России, вопреки распространённому мнению, очень много мест, где выгодно преобразовывать солнечную энергию в электроэнергию при помощи . Ниже приведена карта ресурсов солнечной энергии в России. Как видим, на большей части России можно успешно использовать в сезонном режиме, а в районах с числом часов солнечного сияния более 2000 часов/год — круглый год. Естественно, в зимний период выработка энергии солнечными панелями существенно снижается, но все равно стоимость электроэнергии от солнечной электростанции остается существенно ниже, чем от дизельного или бензинового генератора.
Особенно выгодно применение там, где нет централизованных электрических сетей и энергообеспечение обеспечивается за счет дизель-генераторов. А таких районов в России очень много.
Более того, даже там, где сети есть, использование работающих параллельно с сетью солнечных батарей позволяет значительно снизить расходы на электроэнергию. При существующей тенденции на повышении тарифов естественных энергетических монополий России, установки солнечных батарей становится умным вложением денег.
Я, как и все, люблю лето за его теплые лучи солнца, которые согревают после холодной зимы. Но ведь в других странах жаркая погода может быть круглый год или, наоборот, кое-где лишь пару месяцев в году можно назвать летними. Почему же так неравномерно распределяется солнечное тепло? Сейчас я разберусь.
Солнечное тепло на Земле
Всем известно и понятно, что наше Солнце - это единственная и неповторимая звезда в Солнечной системе, и все космические тела совершают вращательное движение вокруг неё. Излучение от Солнца позволяет поддерживать жизнь на нашей планете. В то же время, растения, люди и животные очень зависимы от света Солнца. Например, в тундре из-за малого количества солнечного света устанавливается очень низкая температура, растительность - маленьких размеров и короткий период, когда растения растут. Солнечную энергию получают нижние воздушные слои Земли (тропосфера), в которых образовываются облака. Для живых организмов, кстати, Солнце полезно своими ультрафиолетовыми лучами, которые дарят очень важный витамин D.
Основная причина неравномерного солнечного распределения тепла
Если мы взглянем на глобус, то сразу заметим, что ось Земли имеет некий наклон. То есть, во время того, как Земля вертится вокруг нашей главной звезды, её угол наклона неизменен. В связи с этим, Земля проходит то большей стороной к Солнцу Северным полушарием, то Южным. Соответственно, изменяется и угол, под которым лучи Солнца падают на поверхность планеты. Поэтому больше нагревается и освещается то Южное, то Северное полушарие.
Дополнительные влияющие факторы
Угол падения лучей - это не единственный фактор, от которого зависит температурный режим нашей планеты. Существует еще ряд признаков:
- рельеф местности;
- осадки;
- наличие ледников;
- состояние атмосферы.
Каждый из них зависит от территории. Например, в Великобритании температура будет ниже вследствие постоянного наличия облаков. Ведь из-за этого солнечные лучи не могут доходить до земной поверхности в полной мере. Все эти дополнительные факторы являются некими препятствиями для прохождения лучей Солнца.
Как изменяется высота Солнца над горизон-том на протяжении года. Чтобы выяснить это, вспомните результаты своих наблюдений за длиной тени, которую отбрасывает гномон (шест длиной 1 м) в полдень. В сентябре тень была одной длины, в октябре она стала длиннее, в ноябре — ещё длиннее, в 20-х числах декабря — самой длинной. С конца декабря тень снова уменьшается. Изменение длины тени гно-мона показывает, что на протяжении года Солнце в полдень бывает на разной высоте над горизонтом (рис. 88). Чем выше Солнце над горизонтом, тем короче тень. Чем ниже Солнце над горизонтом, тем длиннее тень. Выше всего поднимается Солнце в Северном полушарии 22 июня (в день летнего солнцестояния), а наиболее низкое его положение — 22 декабря (в день зимнего солнцестояния).
Почему нагревание поверхности зависит от высоты Солнца. Из рис. 89 видно, что одинаковое количество света и тепла, поступающее от Солнца, при его высоком положении попадает на меньший участок, а при низком — на больший. Ка-кой участок будет нагреваться больше? Разумеется, меньший, поскольку там сосредоточены лучи.
Следовательно, чем выше Солнце над горизонтом, тем прямолинейнее падают его лучи, тем больше нагревается земная поверхность, а от неё и воздух. Тогда наступает лето (рис. 90). Чем ниже Солнце над горизонтом, тем меньше угол падения лучей, и тем меньше нагревается поверхность. Наступает зима.
Чем больше угол падения солнечных лучей на земную поверхность, тем больше она освещается и на-гревается.
Как нагревается поверхность Земли. На по-верхность шарообразной Земли солнечные лучи, падают под разным углом. Наибольший угол паде-ния лучей на экваторе. По направлению к полюсам он уменьшается (рис. 91).
Под наибольшим углом, почти отвесно, солнечные лучи падают на экваторе. Земная поверхность там получает больше всего солнечного тепла, поэто-му у экватора жарко круглый год и смены времён года не бывает.
Чем дальше от экватора на север или на юг, тем угол падения солнечных лучей меньше. Вследствие этого меньше нагреваются поверхность и воздух. Становится прохладнее, чем на экваторе. Появляются времена года: зима, весна, лето, осень.
На полюса и приполярные районы зимой солнечные лучи совсем не попадают. Солнце по несколько ме-сяцев не появляется из-за горизон-та, и день не наступает. Это явление называется полярная ночь . Поверхность и воздух сильно охлаждаются, поэтому зимы там очень суровые. Ле-том же Солнце месяцами не заходит за горизонт и светит круглые сутки (ночь не наступает) — это полярный день . Казалось бы, если так долго продолжается лето, то и поверхность должна нагре-ваться. Но Солнце находится низко над горизонтом, его лучи лишь скользят по поверхности Земли и почти не нагревают её. Поэтому лето вблизи полю-сов холодное.
Освещение и нагревание поверхности зависят от её расположения на Земле: чем ближе к экватору, тем больше угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность. По мере удаления от эк-ватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно поверхность нагревается меньше, и становится холоднее. Материал с сайта
 |
| Весной растения начинают бурно развиваться |
Значение света и тепла для живой природы. Солнечный свет и тепло необходимы всему живому. Весной и летом, когда света и тепла много, расте-ния находятся в расцвете. С приходом осени, когда Солнце над горизонтом снижается и уменьшается поступление света и тепла, растения сбрасывают листву. С наступлением зимы, когда продолжительность дня небольшая, природа находится в состоянии покоя, некоторые животные (медведи, барсуки) даже впадают в спячку. Когда наступаем весна и Солнце поднимается всё выше, у растений снова начинается активный рост, оживает животный мир. И всё это благодаря Солнцу.
Декоративные растения, такие как монстера, фикус, аспарагус, если их постепенно поворачивать к свету, разрастаются равномерно во все стороны. Но цветущие растения плохо переносят такую перестановку. Азалия, камелия, герань, фуксия, бегония почти сразу сбрасывают бутоны и даже листья. Поэтому во время цветения «чув-ствительные» растения лучше не переставлять.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском
На этой странице материал по темам:
- кратко распределение света и тепла на земном шаре
