(完整版)太阳辐射专题
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2021届高三地理复习专题讲解:太阳辐射类问题答题技巧一、专题讲解1.影响太阳辐射的因素2.全球太阳辐射的时空分布(1)空间分布(2)时间分布:一般来说,夏季太阳辐射强于冬季,旱季大于雨季。
3.太阳辐射类问题答题技巧二、同步训练太阳辐射强度是指到达地面的太阳辐射的多少。
影响太阳辐射强度的因素主要有太阳高度、日照时间、天气状况和海拔高低。
下图为我国北京、上海、成都和昆明四地太阳辐射强度年变化图。
据此完成1—3题。
1.图中表示成都太阳辐射强度年变化的曲线是A.曲线① B.曲线② C.曲线③ D.曲线④2.四地的太阳辐射强度年变化与全球年变化规律差异最大的城市是A.城市① B.城市② C.城市③ D.城市④3.城市③7、8月太阳辐射强度最大的主要原因是A.纬度低,太阳高度大 B.受高压控制,晴天多C.纬度高,日照时间长 D.海拔高,大气削弱作用弱下面分别为“我国台湾省年太阳辐射总量的空间分布示意图”和“我国台湾省地形图”。
据图完成4—6题。
4.影响台湾省年太阳辐射总量南北差异的主要因素为A.纬度位置 B.天气状况 C.海陆位置 D.地形5.影响台湾省年太阳辐射总量东西差异的主要因素为A.纬度位置 B.天气状况 C.海陆位置 D.地形6.导致甲地附近的等值线向南突出的根本原因是A.纬度位置 B.天气状况 C.海陆位置 D.地形我国最早以冬至日不少于两小时的日照标准对住宅建筑间距进行了规范,但有些地区达到要求难度较大,后来修订使用了冬至日和大寒日(1月20日前后)两级标准,部分城市也改成了以大寒日为标准规划住宅间距。
也有学者提出可结合不同地区住宅的垂直墙面获得的太阳辐射量作为住宅规划的参考依据。
下表为我国部分城市大寒日南墙面直接辐射最大2小时辐射量。
据此回答7—9题。
7.关于我国一些地区住宅区规划改用大寒日为标准的说法正确的是A.加大了住宅区楼房间距 B.提高了土地利用率C.较适用于低纬度地区 D.降低了住宅建筑密度8.影响表中广州到哈尔滨大寒日南墙直接辐射量变化的主要因素是A.太阳高度角 B.云量 C.日照时间D.地形9.表中拉萨大寒日南墙直接辐射最高的主要原因是A.天气晴朗 B.太阳高度角大 C.大气透明度高 D.墙体颜色深下图表示一年中大气上界单位面积水平面上每日接收到的太阳辐射随纬度的变化,单位为MJ/m2,图中阴影部分表示没有太阳辐射。
影响太阳辐射强弱的因素分析JGSLJZ【知识归纳】太阳辐射强度是指到达地面的太阳辐射的强弱。
大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用,大大削弱了到达地面的太阳辐射。
但尚有诸多因素影响太阳辐射的强弱,使到达不同地区的太阳辐射的多少不同。
影响太阳辐射强弱的因素主要有以下四个因素。
1.纬度位置纬度低则正午太阳高度角大,太阳辐射经过大气的路程短,被大气削弱得少,到达地面的太阳辐射就多;反之,则少。
这是太阳辐射从低纬向高纬递减的主要原因。
2.天气状况晴朗的天气,由于云层少且薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;阴雨的天气,由于云层厚且多,大气对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射就弱。
如赤道地区被赤道低压带控制,多对流雨,而副热带地区被副高控制,多晴朗天气,所以赤道地区的太阳辐射要弱于副热带地区。
3.海拔高低海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;反之,则弱。
如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区,主要就是这个原因。
如青藏高原成为我国太阳辐射最强的地区,主要就是这个原因。
4.日照长短日照时间长,获得太阳辐射强;日照时间短,获得太阳辐射弱。
如我国夏季南北普遍高温,温差不大,是因为纬度越高的地区,白昼时间长,弥补了因太阳高度角低损失的能量。
【典例精析】1.读“太阳辐射光谱示意图”,下列因素中与A区(大气上界太阳辐射与地球表面太阳辐射差值)多少无关的是()A.云层的厚薄B.大气污染程度C.大气密度D.气温【解析】云层的厚薄、大气污染程度以及大气密度都会影响大气透明度进而影响到达地面的太阳辐射的多少。
【答案】D2.辐射差额是指在某一段时间内物体能量收支的差值。
读“不同纬度辐射差额的变化示意图”,若只考虑纬度因素,则a、b、c三地纬度由高到低的排列顺序为()A.abc B.bca C.cba D.bac【解析】由于太阳辐射从低纬向两极递减,因此纬度越高辐射差额为正值的数值越小,时间越短。
太阳辐射的特性昼夜是由于地球自转而产生的,而季节是由于地球的自转轴与地球围绕太阳公转的轨道的转轴呈23°27′的夹角而产生的。
地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴” 自西向东自转一周。
每转一周为一昼夜,所以地球每小时自转15°。
地球除自转外还循偏心率很小的椭圆轨道每年绕太阳运行一周。
地球自转轴与公转轨道面的法线始终成23.5°。
地球公转时自转轴的方向不变,总是指向地球的北极。
因此地球处于运行轨道的不同位置时,太阳光投射到地球上的方向也就不同,于是形成了地球上的四季变化(见下图)。
每天中午时分,太阳的高度总是最高。
在热带低纬度地区(即在赤道南北纬度23°27′之间的地区),一年中太阳有两次垂直入射,在较高纬度地区,太阳总是靠近赤道方向。
在北极和南极地区(在南北半球大于90°~23°27′),冬季太阳低于地平线的时间长,而夏季则高于地平线的时间长。
由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行,因此太阳与地球之间的距离不是一个常数,而且一年里每天的日地距离也不一样。
众所周知,某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成反比,这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。
然而,由于日地间距离太大(平均距离为1.5 x 108km),所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。
因此人们就采用所谓“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。
它是指平均日地距离时,在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。
近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为1353w/m2。
一年中由于日地距离的变化所引起太阳辐射强度的变化不超过上3.4%。
2.2 到达地面的太阳辐射太阳照射到地平面上的辐射或称“日射”由两部分组成——直达日射和漫射日射。
太阳辐射穿过大气层而到达地面时,由于大气中空气分子、水蒸气和尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射,不仅使辐射强度减弱,还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。
太阳辐射对地球的影响(1)对地理环境的影响①太阳辐射直接为地球提供了光热资源,地球上生物的生长发育均离不开太阳。
②太阳辐射能维持着地表温度,是促进地球上水体运动、大气运动和生物活动的主要动力。
③太阳辐射是地质作用中外力作用的主要能量来源,各种外力作用共同改变着地表形态④太阳辐射从低纬向高纬递减的规律,形成了自然带分布上的规律之一:即纬度地带分异规律.(2)对人类生产和生活的影响①作为工业生产主要能源的煤、石油、天然气等矿物燃料,是地质历史时期生物固定以后积累下来的太阳能.②太阳辐射能是我们日常生活和生产所用的太阳灶、太阳能热水器、太阳能电站的主要能量来源.③水能发电站利用的水能多由太阳能转化而来;人类日常生活离不开的生物能也是太阳能转化来的.④大棚农业是为了充分利用太阳的光热资源而发展起来的。
太阳活动对地面的影响地球表面赖以生存和发展的场所.作为太阳系中的地球,在它的整个历史上始终受到太阳光和热的作用,它们与地球内部动力所引起的各种现象之间相互作用,驱动着地球表层的演化。
当地球的大气圈河水圈形成以后,以太阳能为动力的太阳这台发动机驱动着大气和大洋环流,形成风、云、雨、雪。
河流出现了,开始流入大洋,山脉受到剥蚀。
这一切都在塑造和改变着地表的环境,影响着地球的生物圈,使地球的气候、生物以及地球化学循环趋于多样化.当太阳的活动增强时,太阳巨大的能量突然释放,同时抛射出不同能量的粒子,使各种波长的电磁辐射迅速增强,并引起磁暴、极光,骚扰大气电离层,使近地空间状态发生扰动变化。
当大耀斑爆发时,地球轨道附近粒子流的密度超过平时的10倍以上,对人造卫星、宇宙飞船及其中的仪器设备造成损伤,并严重威胁宇航员的健康和安全。
增强的x射线会破坏电离层正常状态,导致信号衰减甚至中断。
大量带电粒子到达地球前引起磁暴和电离层暴,严重影响无线电通信、地面与人造卫星或飞船间的空间通信、航空及航海通信。
在高纬度地磁暴会产生感应电流,严重干扰高压供电系统,以致造成重大事故。
2.1 太阳辐射2.1.1 太阳从太阳的构造可见,太阳并不是一个温度恒定的黑体,而是一个多层的有不同波长发射和吸收的辐射体。
不过在太阳能利用中通常将它视为一个温度为6000K ,发射波长为0.3~3μm 的黑体。
2.1.2地球与太阳 1、地球的公转与赤纬角地心与太阳中心连线(午时太阳光线)与地球赤道平面夹角以年为周期变化,范围±23°27′,称太阳赤纬角。
在一年当中,太阳赤纬每天都在变化,但不超过±23°27′的范围。
夏天最大变化到夏至日的+23°27′;冬天最小变化到冬至日的-23°27′。
太阳赤纬随季节变化,按照库珀(Cooper )方程计算为:(2-1)日子数的计算:常规年份与闰年,查表月平均日:按某日算出大气层外的太阳辐射量和该月的日平均值最为接近 则将该日定作该月的平均日黄道平面365284360sin(45.23+=注意:对于闰年3月份之前的日子数n 要加1;对于纬度大于66.5o的地区不适用。
2、地球的自转与太阳时地球自转周期为24小时,时间可用角度来表示,每小时相当于地球自转15°。
有关太阳角度的计算公式中均使用太阳时。
特点:午时(中午12点)阳光正好通过当地子午线,即在空中最高点处。
太阳时与标准时间的转换公式:太阳时=标准时间 + E ± 4(L st -L loc) (2-2) E :考虑地球绕日公转时进动和转速变化而产生的时差修正,以分为单位 ±:东半球为-,西半球为+L st :制定标准时间时采用的标准经度 L loc :当地经度4(L st -L loc):考虑所在地区经度与制定标准时间时采用的经度之差的修正,乘4可将角度转化为分。
我国以北京时为标准时间,定为东经120°,上式可变为:太阳时=标准时间 + E -4(120-L loc) (2-3) E =9.87sin2B -7.53cosB -1.5sinB (2-4)(2-5)()36481360-=n B3、太阳时角• 用角度表示的太阳时叫太阳时角; • 每一昼夜为变化周期• 太阳午时ω=0°,上午取负值,下午取正值,每昼夜变化为±180°,每小时相当与15°。
三、太阳辐射(光照)1、概念:太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量,这称为太阳辐射——自然界的物体,都以电磁波的形式时刻不停地向外传递能量。
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、r射线都是电磁波。
它们的波长不同,特性和作用也有很大差异。
(图:各种辐射的波长范围——三大波段)〖跨越误区〗太阳辐射出的电磁波只包括可见光、红外光和紫外光三个波段这种认识是片面的。
除了以上提到的电磁波,还包括电波、χ射线、γ射线等,它们一起构成了太阳辐射光谱。
2、能量来源:太阳内部的核聚变反应——在太阳内部高温、高压的环境下,发生核聚变反应(又能称热核反应),即4个氢原子核聚变为1个氦原子核,在这个过程中产生了大量的能量,为太阳提供了源源不断的能量。
在核聚变过程中,原子核质量出现了亏损,其亏损的质量转化成了能量。
3、太阳辐射的分布及影响因素(1)太阳辐射的纬度分布——规律:从赤道向两极递减(2)全球太阳辐射的分布典型例题:13.读“一年内太阳辐射的纬度分布示意”图,回答:( 1 ) 1 月份,太阳辐射量最大的纬度是________;90°N 上,太阳辐射量最大的月份是_________。
( 2 )全球太阳辐射的纬度分布规律是从________向_________递减。
( 3 )赤道上太阳辐射的时间分布规是____________________。
( 4 )南北半球相应纬度上太阳辐射随月份变化的规律大致________(相同、相反)。
( 5 )热带雨林地区的生物量是2千克/米²·年,亚寒带针叶林带是0.84千克/米²·年,结合上图分析原因。
答案:(1)90°S 南极点1月份均为白昼,日照时数多;6月(或7月)(2)低纬(或赤道)高纬(或两极)(3)从3月和9月向其它月份递减。
(4)相反(1分)(5)热带雨林,位于热带雨林气候,因雨量多所以生长的植物品种也多,亚寒带针叶林是位于亚寒带,气候较寒冷与干燥,雨量也少,所以能生长的多以针叶植物为主(3)世界分布:例题.(2010年岳阳模拟)上图是世界太阳总辐射量分布图,读图回答下列问题。
(1)世界太阳辐射强度较高的①、②区域是________和________,这两个区域的太阳辐射强度均高于赤道地区,其共同原因是______________________________。
(2)C的值大约是________。
它大于B的原因主要是____________________________________________。
(3)人们观测得出结论,城市的太阳辐射量往往低于郊区,你认为造成这种现象的主要原因有哪些?(4)A、B的纬度值应为37°N,A的太阳辐射强度季节变化较大的原因是什么?答案:(1)青藏高原撒哈拉沙漠(西亚和北非)大气对太阳辐射削弱少(2)160~180纬度低,太阳高度角大。
(3)城市的雨岛效应,多雾;大气尘埃多,对太阳辐射散射作用强。
(4)A地属于地中海气候,夏季太阳高度角大,白昼时间长;受副热带高气压控制,炎热干燥,对太阳辐射削弱少。
冬季太阳高度角小,白昼短;受西风带影响,多阴雨天气,对太阳辐射削弱多。
(4)我国太阳年辐射量的时空分布(图:我国太阳辐射分布图)(5)影响太阳辐射强度的因素①.太阳高度(即纬度):纬度低则正午太阳高度角大,太阳辐射穿过大气路程短,被大气削弱的少,到达地面的太阳辐射就强;反之,则弱②.天气状况;晴朗的天气,由于云层少且薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强。
③.地形地势——大气厚度青藏高原比长江中下游平原太阳辐射强的一个因素(阳光通过的大气路程短)——大气密度海拔越高,空气越稀薄,大气对太阳辐射削弱越少——昼长地势越高昼越长——坡向:迎风坡与背风坡,向阳坡与背阴坡④.日照长短:日照时间长,获得的太阳辐射强,日照时间短,获得的太阳辐射弱。
夏半年,高纬地区白昼时间长,弥补了太阳高度低损失的能量。
⑤、大气污染程度(人类活动)小结:考查太阳辐射强度的影响因素时,同纬度比较可以考虑天气状况或地势高低的影响;不同纬度可以考虑太阳高度角或白昼长短的影响;季节差异时要重点考虑太阳高度角或白昼长短的影响。
对某一地点的太阳辐射强弱进行分析时要综合考虑纬度(影响太阳高度大小)、地势、天气状况(晴天与阴天状况)。
太阳辐射总量不仅要考虑太阳高度,还要考虑日照时间长短,以及太阳光线与墙体的夹角(4)应用:A、青藏高原是我国太阳辐射最强的地区的原因:①晴天多,大气稀薄洁净,云量少,大气对太阳辐射的削弱作用弱;②海拔高,太阳辐射穿越大气层的路程也短,削弱作用也小;③海拔高,日照时间长;④纬度较低,太阳高度较大,太阳辐射强。
注:影响日照时间长短的因素(如重庆市年日照时数仅1200多小时)①.纬度因素(昼长):极圈以内地区有极昼、极夜现象,极圈以外地区夏季日照时数多于冬季;②.地势(地势高,日出早,日落晚,日照时间长);③.天气状况:多阴雨天气的地区,日照时数少,多晴朗天气的地区,日照时数多。
B. 我国西北内陆太阳辐射强的原因:位于温带大陆性气候区,气候干旱,降水稀少,晴天多,日照时间长;4、太阳辐射对地球的影响(1)太阳直接为地球提供了光、热资源,地球上生物的生长发育离不开太阳。
(如:太阳辐射是绿色植物光合作用的必要条件)(2)太阳辐射是维持地表温度,促进地球上的水循环、大气运动和生物活动的主要动力。
来源于其形成过程中加固定的大量的太阳辐射能量(这是间接来源)。
(3)对人类生产生活的影响——太阳能A、优势:清洁、可再生、能量总量大B、缺点:能量分散、不稳定(受天气影响);开发技术要求高,建设电站占地广、投资大。
C、地位:地球能量源泉D、.太阳能利用——直接利用:①光热利用,如太阳能热水器、太阳灶;②太阳能发电;③光化学作用,利用太阳辐射能分解水制氢。
——间接利用,如注:太阳能发电站的区位条件:①资源条件:太阳能资源丰富的地区;②地形条件:地势平坦,平原与丘陵、高原是理想的区位(占地广)③社会经济条件:电网方便(附近有水电站)或经济发达地区(市场需求及技术条件),电力设施较好——太阳辐射对农业的影响A、对耕作业的影响:太阳辐射通过影响光质而控制光合作用的产物,可以改善农作物的品质。
例1::新疆的瓜果和青藏高原农作物的品质为何好?西北地区瓜果甜和青藏地区农作物高产原因都是因为当地光照强,昼夜温差大,白天光合作用强,积累的糖分或有机质多,晚上气温低,呼吸作用弱,消耗的糖分或有机质少,有利于糖分和有机质的积累,所以农作物的品质好。
但是西北地区晴天多是因为深居内陆,受海洋影响小,降水少,而青藏高原晴天多则是因为地势高,空气稀薄,空气洁净。
例2:东北大米因质量优而广受市场欢迎,这与气候条件有什么关系?东北地区光照充足(夏季日照时间长),昼夜温差大,作物生长期长,因此品质上乘,再加上气候寒冷,农作物病虫害少,几乎不需要施用农药,天然具有绿色大米的优势。
B、对林业的影响:植被喜阳一般分布于阳坡,树木向阳面一般枝叶茂盛,生长快,年轮较宽;喜阴一般分布于阴坡。
在华北地区,阴坡温度低,蒸发弱,水分条件好,植物生长条件反而比阳坡要好。
C、对畜牧业的影响:西欧温带海洋性气候区,光照不足,不适应谷物的生长,适宜多汁牧草生长,发展乳蓄业。
D、对渔业的影响:阳光能透射的最大水深为200米,大陆架浅海阳光集中,多大陆河流带来营养物质,光合作用强盛,浮游生物多,饲料丰富。
例题1:读下图(台湾太阳总辐射量分布图),回答下列问题(1)台湾太阳总辐射量分布南多北少的原因是什么?(2)在相同纬度太阳总辐射量分布特点是______________,其形成的主要原因是什么?解析:第(1)题,已知台湾太阳总辐射量分布特点是南多北少,从图中也可看出,等值线数值从南向北递减。
太阳辐射的南北差异,它的影响因素是纬度位置。
第(2)题,相同纬度的太阳辐射分布特点,从图中同一纬度的等值线数值可读出:西侧数值大,东侧数值小。
由于纬度相同,所以,造成东西两侧太阳辐射差异的因素不是纬度因素。
联系台湾地区的区域特征,东侧是东南季风的迎风坡,多阴雨天气,西侧是背风坡,多晴朗天气,故东西侧太阳辐射差异的影响因素是天气状况。
答案:(1)南方纬度低,太阳高度角大,太阳辐射强;北方反之。
(2)西多东少西部处于山脉背风坡,晴天多,云量少,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射就强;东部反之。
例题2:日照时数是指每天从日出到日落之间太阳直接照射到地面上的实际日照时间,以小时为单位。
读“我国部分地区年日照时数等值线图”,回答下列问题。
(1)成都和昆明的日照时数分别约为多少?(2)试分析昆明与贵阳的日照时数差异及其原因。
(3)我国西北地区的日照时数比东南部________,西北地区应如何充分利用日照资源发展特色农业?答案:(1)1 200小时 2 400小时(2)昆明的日照时数比贵阳长得多。
昆明与贵阳的纬度位置大体相当,产生差异的主要原因是冬季贵阳受昆明准静止锋的影响,多阴雨天气,而昆明多晴天,所以昆明的日照时数比贵阳长。
(3)长西北地区日照时间长,植物光合作用强,且昼夜温差大,有利于植物糖分的积累。
所以西北地区可以充分利用其优势发展瓜、果等特色农业。