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"热力环流"是大气运动教学的重点,很多老师在教学时都会详细分析热力环流的形成过程。前一节课听某老师上课,在分析热力环流的形成过程时是这样讲解的:由于地面的冷热差异,导致了热的地区空气受热膨胀上升,从而导致高空空气密度升高,形成高气压;冷的地区空气收缩下沉,从而导致高空空气密度下降,形成低气压。同样由于空气上升,热的地区近地面空气密度减少,形成低气压;冷的地区由于空气下沉,近地面空气密度上升,形成高气压。进而产生高空和近地面由高压向低压的水平运动。从而形成热力环流。概括起来热力环流过程包括:地面冷热不均——空气垂直运动——高空和近地面高低气压差异——空气水平运动。用大气垂直运动导致高空和近地面空气密度的变化来解释气压高低的差异的形成,个人觉得这样的解释是不够准确的。
首先我们来看看课本对于热力环流形成过程的表述。以人教版为例(P.30):“如果A地受热多,BC两地受热少,则A地近地面空气就会膨胀上升,到上空聚积起来,使上空的空气密度增大,形成高气压;BC两地的空气就会冷却收缩下沉,上空的密度减小,形成低气压。于是,在上空,空气便从气压高的A地向气压低的BC两地扩散。在近地面,A地空气上升后向外流出,使A地近地面的空气密度减小,形成低气压;BC两地因有下沉气流,近地面的空气密度增大,形成高气压。于是,近地面的空气又从BC两地流回A地,以补充A地上升的空气,从而形成热力环流。”
认真分析教材的表述顺序,热力环流的基本过程更复杂。它应该包括:地面的冷热不均——空气垂直运动——高空气压差异——高空空气水平运动——近地面气压差异——近地面空气水平运动。对比文章前面老师讲授的形成顺序,我们发现其中的差别。又或者你并没有发现其中的差别。那我们先从”气压“的概念入手来分析。
”气压是作用在单位面积上的大气压力,即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。“从概念来看,气压的高低取决于单位面积垂直空气柱的重量,而不是空气的密度。在热力环流的形成过程中,由于地面的冷热不均,导致了空气的垂直运动。理论上讲,由于是垂直运动,所以空气柱的空气质量并没有变化,所以此时近地面的气压并没有变化。只是在A地空气上升过程中,高空空气增多(密度增大),形成高气压;而在BC两地空气下降,高空空气减少(密度下降),形成低气压。高空的气压差异形成之后,产生水平运动。此时,由于高空空气水平运动,导致A空气柱中空气质量减少,而BC空气柱中空气质量增多,从而导致近地面气压变化,A处气压降低,BC处气压升高,所以A处形成低气压,BC处形成高气压。近地面的气压差异导致近地面的水平运动。
在教材中的表述也充分证明了这样的观点。如”A地空气上升后向外流出,使A地近地面的空气密度减小“。所以对于教材的文字,老师在备课时还是需要去认真揣摩和分析,不能囫囵吞枣,断章取义。(另外,在热力环流的教学中还需要强调”高低气压的比较都是在同一平面上进行的“)
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