Quá trình thụ nhiệt của khí quyển — Mô phỏng 3D Tương tác (Địa lý THPT)
Câu hỏi trọng tâm: Mặt đất được Mặt Trời chiếu sáng suốt cả ngày, tại sao ban ngày mặt đất nóng lên trước, ban đêm lại nguội đi nhanh — thực chất khí quyển đã giữ lại bao nhiêu nhiệt lượng cho mặt đất?
Phương trình / Nguyên lý cốt lõi: Bức xạ sóng ngắn Mặt Trời → Bức xạ sóng dài mặt đất → Bức xạ nghịch khí quyển
Đối chiếu Chương trình GDPT 2018: Địa lý 10 (SGK GDPT 2018) · Chương Khí quyển: "Quá trình thụ nhiệt của khí quyển" và "Khí nhà kính"
Chuỗi bước khám phá và kết luận khoa học (9 bước)
- Bước 1 (Suy giảm): Khi bức xạ Mặt Trời đi xuyên qua khí quyển, phần bị hao hụt đã đi đâu? — Kết luận: Trong quá trình truyền qua khí quyển, một phần nhỏ bức xạ Mặt Trời bị khí quyển hấp thụ hoặc phản xạ, phần lớn tới được mặt đất; lượng suy giảm do khí quyển = Khí quyển hấp thụ 80 + Mây và khí quyển phản xạ 75 = 155, chứ không phải chỉ có hấp thụ. |
340 = 100 (75 + 25)+ 80 + 160 - Bước 2 (Mặt đất hấp thụ): Có phải toàn bộ bức xạ Mặt Trời tới được mặt đất đều dùng để làm nóng mặt đất không? — Kết luận: Bức xạ Mặt Trời tới mặt đất được mặt đất hấp thụ và phản xạ, chỉ phần được hấp thụ mới làm nóng mặt đất; albedo càng cao thì lượng hấp thụ càng ít. |
S_abs = S_sfc × (1 − alb) - Bước 3 (Bức xạ sóng dài): Khi mặt đất nóng lên, vì sao nó tự phát nhiệt lên phía trên dưới dạng sóng dài? — Kết luận: Nhiệt độ càng cao thì bước sóng có cường độ bức xạ mạnh nhất càng ngắn; nhiệt độ mặt đất thấp hơn rất nhiều so với Mặt Trời nên bức xạ Mặt Trời là sóng ngắn, bức xạ mặt đất là sóng dài, và bức xạ sóng dài mặt đất là nguồn nhiệt chủ yếu, trực tiếp của khí quyển tầng thấp. |
λ_max = 2897.8 / T - Bước 4 (Giữ lại sóng dài): Trong lượng bức xạ sóng dài phát lên từ mặt đất, có bao nhiêu phần bị khí quyển giữ lại? — Kết luận: Trừ một phần rất nhỏ thoát ra ngoài khí quyển, đại bộ phận (75%—95%) bức xạ sóng dài mặt đất bị hơi nước và khí CO2 ở tầng đối lưu hấp thụ, nhờ đó khí quyển nóng lên. |
L_dn = f × L_UP，f = 86 % - Bước 5 (Bức xạ nghịch): Tại sao bức xạ nghịch khí quyển lại gọi là "nghịch", và nó giữ ấm cho mặt đất bằng cách nào? — Kết luận: Bức xạ nghịch khí quyển có hướng ngược với bức xạ mặt đất, giúp bù đắp nhiệt lượng mặt đất đã mất và đóng vai trò giữ nhiệt cho mặt đất. |
N_night = 398 − 342 = 56 W·m⁻² - Bước 6 (Mây): Vào ngày nhiều mây, tại sao biên độ nhiệt giữa ngày và đêm lại nhỏ hơn? — Kết luận: Tác động của mây có tính hai chiều: ban ngày làm suy giảm bức xạ mạnh hơn khiến lượng tới mặt đất ít đi, ban đêm làm bức xạ nghịch mạnh hơn khiến thất thoát ròng nhỏ lại; vì vậy ngày nhiều mây có biên độ nhiệt ngày đêm nhỏ, còn đêm quang mây lại dễ xảy ra sương muối. |
Mây 0 → 100 %: Biên độ nhiệt 10.5 → 6.3 ℃ - Bước 7 (Khí nhà kính): Khi khí nhà kính tăng lên một chút, ô số đo nào thay đổi? — Kết luận: Khí nhà kính chỉ hấp thụ mạnh bức xạ sóng dài: khi tăng lên chỉ làm tăng bức xạ nghịch khí quyển và giữ nhiệt mạnh hơn, còn các thông số bức xạ sóng ngắn ban ngày không đổi — đây chính là cơ chế làm tăng hiệu ứng nhà kính do hoạt động của con người. |
Khí nhà kính 1.0 → 1.5: Bức xạ nghịch +12 W·m⁻² - Bước 8 (Đối chứng với Mặt Trăng): Ban ngày Mặt Trăng bị nắng chiếu gắt hơn, tại sao biên độ nhiệt ngày đêm trên Mặt Trăng lại lớn hơn rất nhiều? — Kết luận: Mặt Trăng không có khí quyển: vừa không có tác dụng làm suy giảm (ban ngày nhận nhiều nhiệt hơn), vừa không có bức xạ nghịch khí quyển (ban đêm mất nhiệt nhiều hơn), nên nhiệt độ ngày đêm biến động dữ dội hơn Trái Đất rất nhiều. |
Biên độ nhiệt: 7.8 ℃ (Trái Đất) ↔ 24.9 ℃ (Mặt Trăng, minh họa) - Bước 9 (Thực hành đánh giá): Kiểm tra: Ép biên độ nhiệt ngày đêm của Trái Đất xuống dưới 7.5 ℃ (không được tắt khí quyển) — Kết luận: Cả mây và khí nhà kính đều làm giảm biên độ nhiệt ngày đêm, nhưng mây đồng thời làm giảm năng lượng tới mặt đất vào ban ngày còn khí nhà kính thì không. |
ΔBiên độ nhiệt < 0 ⇔ Suy giảm mạnh hơn hoặc giữ nhiệt mạnh hơn
Xem trang chi tiết bài giảng, hướng dẫn lớp học và câu hỏi ôn tập Quá trình thụ nhiệt của khí quyển · Trang chủ VietLab 3D