CHUYÊN ĐỀ ĐỊA 10 - CHUYÊN HÙNG VƯƠNG Chuyên đề: Nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn chuyên đề Địa lí tự nhiên Đại cương là một nội dung khó trong đề thi học sinh giỏi quốc gia hàng năm. Nội dung này đòi hỏi giáo viên, học sinh nắm vững kiến thức tự nhiên và phải tìm ra được, giải thích được các quy luật, diễn biến cũng như tổng hợp được mối quan hệ của các thành phần tự nhiên. Nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đât là một trong nhiều nội dung khó của phần Địa lí tự nhiên Đại cương đòi hỏi mỗi giáo viên phải luôn luôn có sự trau dồi và trao đổi với các đồng nghiệp của mình. Do đó, tôi viết chuyên đề Nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất với mong muốn nhận được sự trao đổi với các đồng nghiệp. 2. Mục đích của chuyên đề - Hệ thống kiến thức cơ bản và chuyên sâu liên quan đến nội dung nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất. - Xây dựng hệ thống câu hỏi và hướng dẫn nhằm vận dụng nội dung kiến thức, kĩ năng địa lý của chuyên đề vào các đề thi. B. NỘI DUNG Chương I: Nguồn cung cấp nhiệt cho bề mặt Trái Đất Các vật xung quanh ta cũng như các thiên thể trong không gian vũ trụ luôn luôn phát và thu năng lượng. Năng lượng phát ra là phần năng lượng mà các vật đã tích lũy được. Khi phát xạ, nội năng dự trữ trong các vật giảm đi và dẫn đến hạ thấp nhiệt độ. Năng lượng vật thu vào là năng lượng dồn tới từ các phía của tất cả các vật thể khác ở xung quanh và dẫn đến tăng nhiệt độ của vật. Tất cả các vật có nhiệt độ cao hơn không độ tuyệt đối (0 0K) đều tự phát ra năng lượng (00K = -2730C). Theo quy tắc thì cường độ phát xạ của vật tính 1 bằng calo phát ra từ một đơn vị diện tích (1cm 2) bề mặt của vật phát xạ trong thời gian một phút. Năng lượng của vật phát ra được truyền đi tất cả các hướng theo ba phương thức: truyền dẫn, trao đổi (đối lưu) và bức xạ. Truyền dẫn là phương thức truyền nhiệt xảy ra trong chất rắn. Truyền nhiệt theo phương thức trao đổi (đối lưu) là phương thức xảy ra chủ yếu trong môi trường chất khí và chất lỏng. Truyền nhiệt theo phương thức bức xạ tức là phương thức truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng không cần môi trường trung gian, nghĩa là bức xạ nhiệt xảy ra ngay cả trong chân không, chính vì lẽ đó mà năng lượng phát ra từ Mặt Trời đã truyền thẳng xuyên qua khoảng chân không từ Mặt Trời đến giới hạn trên của khí quyển với tốc độ truyền song 300.000 km/giây. Các nguồn cung cấp nhiệt cho bề mặt Trái Đất là Mặt Trời, các vì sao trong Vũ Trụ và bản thân Trái Đất. Trong đó, Mặt Trời là nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu. Bởi vì, các vì sao trong Vũ Trụ ở quá xa nên lượng nhiệt cung cấp cho Trái Đất không đáng kể, chỉ bằng 1/50 triệu của Mặt Trời; nguồn năng lượng ở trong lòng Trái Đất khá phong phú nhưng do lớp vỏ Trái Đất dẫn nhiệt kém nên lượng nhiệt cung cấp cho bề mặt Trái Đất cũng chỉ bằng 1/5000 của Mặt Trời. Mặt Trời là một ngôi sao lớn, có bán kính là 695 000 km, bằng 109 lần bán kính của Trái Đất, diện tích bề mặt của Mặt Trời bằng 11 881 lần diện tích bề mặt Trái Đất, thể tích của Mặt Trời cũng bằng 1 295 029 lần thể tích của Trái Đất. Nhờ những phản ứng hạt nhân diễn ra liên tục mà Mặt Trời tỏa ra nguồn năng lượng vô cùng lớn. Ở tâm Mặt Trời, nhiệt độ lên tới 20-40 triệu độ C, còn ở bề mặt Mặt Trời nhiệt độ cũng là 6000 độ C. Năng lượng phát ra từ Mặt Trời và tỏa đến Trái Đất gọi là bức xạ bề mặt của Mặt Trời hay bức xạ Mặt Trời. Cường độ bức xạ Mặt Trời đến bề mặt Trái 2 Đất tùy thuộc vào góc nhập xạ (góc giữa tia bức xạ và bề mặt tiếp thu) và thời gian có bức xạ hay thời gian chiếu xạ (thời gian có bức xạ Mặt Trời). Góc nhập xạ càng lớn thì cường độ bức xạ Mặt Trời càng tăng. Vì Trái Đất có hình khối cầu nên góc nhập xạ thay đổi theo vĩ độ, càng gần hai cực thì các tia bức xạ, góc nhập xạ càng nhỏ. Ngay ở một địa điểm nhất định trên bề mặt Trái Đất, góc nhập xạ cũng thay đổi theo thời gian trong ngày và theo mùa trong năm: lúc giữa trưa có góc nhập xạ lớn hơn lúc sáng sớm và lúc chiều tà; mùa hạ có góc nhập xạ lớn hơn mùa đông. Góc nhập xạ cũng thay đổi theo độ dốc của địa hình: sườn núi hướng về phía ánh sáng Mặt Trời có góc nhập xạ lớn hơn sườn núi có hướng ngược lại. Thời gian chiếu xạ càng dài thì cường độ bức xạ cũng càng lớn. Thời gian chiếu xạ thay đổi theo mùa và theo vĩ độ. Ở một địa điểm nhất định trên bề mặt Trái Đất mùa hạ có ngày dài hơn mùa đông nên thời gian chiếu xạ vào mùa hạ lớn hơn. Thời gian chiếu xạ cũng thay đổi theo vĩ độ: các địa điểm ở vĩ độ thấp quanh năm có độ dài ngày và đêm gần như bằng nhau, trong khi các địa điểm ở gần địa cực lại có những ngày dài suốt 24h và những đêm dài suốt 24h. Chương II: Nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất I. Nhiệt độ không khí Về phương diện địa lí, nói đến nhiệt độ của một nơi là nói đến nhiệt độ không khí của nơi đó, cụ thể là nhiệt độ của lớp không khí cách bề mặt đất 2m. Nhiệt độ của lớp không khí này vừa chịu ảnh hưởng của bức xạ Mặt Trời, vừa chịu ảnh hưởng rất lớn và rất rõ rệt của bức xạ mặt đất (Do mặt đất tiếp nhận nhiệt từ bức xạ Mặt Trời rồi lại tỏa vào không khí). 3 Nhiệt độ của không khí có sự khác nhau ở khắp nơi trên thế giới, nhiệt độ không khí được thể hiện rõ nhất thông qua các đường đẳng nhiệt trên bản đồ thế giới. Để xây dựng bản đồ các đường đẳng nhiệt, người ta lấy nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm của các tháng hay năm đã được đo ở các trạm, qui về độ cao mặt nước biển ghi các số này lên bản đồ, số liệu của trạm nào ghi đúng trạm đó, dùng phương pháp nội suy quy nhiệt độ tại các điểm đo về cùng nhiệt độ ở độ cao mực nước biển, nối các điểm có cùng một giá trị nhiệt độ lại sẽ được những đường đẳng nhiệt trên bản đồ. Lược đồ các đường đẳng nhiệt tháng 1 ở mực nước biển 4 Lược đồ các đường đẳng nhiệt tháng 7 ở mực nước biển Nhìn vào bản đồ nhiệt độ tháng 1 và tháng 7 ta thấy rằng, nhiệt độ không khí trên Trái Đất nhìn chung giảm dần từ xích đạo về hai cực, điều đó hoàn toàn phù hợp với qui luật phân bố của bức xạ Mặt Trời. Tại xích đạo, nhiệt độ trung bình của tất cả các tháng trong năm đều lớn hơn 250C. Ở vùng nhiệt đới, những tháng mùa hạ nhiệt độ cao hơn 30 0C, hướng giảm nhiệt độ từ xích đạo về hai cực nhưng giảm nhanh ở bán cầu mùa đông. Ví dụ: tháng 7 vĩ độ 400 Bán cầu Bắc có đường đẳng nhiệt 16 - 20 0C, còn ở Bán cầu Nam là từ 8 - 10 0C. Ngược lại, ở bản đồ tháng 1, cùng ở vĩ độ 400 Bán cầu Bắc có đường đẳng nhiệt 120C, Bán cầu Nam là 16 - 200C. Một điều dễ thấy thông qua bản đồ, đó là các đường đẳng nhiệt thường không trùng với vòng tròn vĩ tuyến, nguyên nhân chính là do không có sự đồng nhất của bề mặt Trái Đất, sự khác nhau giữa lục địa và đại dương dẫn đến sự phản hồi và bức xạ của chúng khác nhau, nhiệt dung khác nhau nên sự 5 nóng lên và lạnh địa cũng khác nhau. Vì thế, trên cùng một vĩ tuyến các địa điểm khác nhau có nhiệt độ khác nhau rất lớn chính điều này mà người ta phân ra làm hai kiểu khí hậu lục địa và khí hậu đại dương. Ở bán cầu Nam, biển và đại dương chiếm ưu thế, đặc biệt ở các vĩ tuyến vùng ôn đới lục địa hầu như không có, nên ở đây mùa hạ cũng như mùa đông, các đường đẳng nhiệt gần như không lệch ra khỏi vòng tròn vĩ tuyến, tại các vĩ tuyến nhiệt đới trên các lục địa Nam Phi, Nam Mĩ các đường đẳng nhiệt lệch khỏi vòng vĩ tuyến tạo thành những lưỡi nóng mùa hạ, lưỡi lạnh mùa đông. Ở bán cầu Bắc những đường đẳng nhiệt lệch khỏi hướng vĩ tuyến rất lớn, đặc biệt vào tháng 1, trên các lục địa lạnh các đường đẳng nhiệt có xu hướng xuống phía nam nhất là các vĩ tuyến ôn đới, còn trên các đại dương ấm hơn thì các đường đẳng nhiệt lại được đẩy lên phía bắc. Trên các lục địa châu Á, Bắc Mĩ, tạo thành những vùng có đường đẳng nhiệt khép kín như những “đảo lạnh”. Bản đồ tháng 7 thì ngược lại, trên các lục địa nóng những đường đẳng nhiệt được đẩy lên phía bắc, còn trên các đại dương lạnh thì chúng lại lùi xuống phía nam tạo thành các “đảo ấm” ở Bắc Phi, Tiểu Á... Kết luận: Nhiệt độ không khí ở mỗi nơi lên xuống liên tục từ ngày sang đêm và từ mùa này sang mùa khác: * Từ ngày sang đêm: Ban ngày, Mặt Trời càng lên cao thì cường độ bức xạ Mặt Trời càng lớn, cường độ bức xạ mặt đất cũng tăng lên theo nhưng chậm hơn. Cường độ bức xạ Mặt Trời cao nhất là lúc 12h trưa, cường độ bức xạ mặt đất cao nhất là lúc 14 - 16h. Vì vậy, nhiệt độ của lớp không khí gần mặt đất lên cao nhất là trong khoảng 14 - 16h. Ban đêm, khi bức xạ Mặt Trời không có thì bức xạ mặt đất cũng yếu dần, cường độ bức xạ mặt đất thấp nhất là lúc 4 - 6h sáng (mùa đông là 6 - 8h 6 sáng) nên nhiệt độ của lớp không khí gần mặt đất cũng xuống thấp nhất trong khoảng thời gian này. * Từ mùa này sang mùa khác: Ở bán cầu Bắc, từ 21/3 đến 22/6 góc chiếu của tia sáng Mặt Trời lớn dần, ngày càng dài dần, mặt đất ngày càng thu được nhiều nhiệt và cũng tỏa nhiệt vào không khí ngày càng nhiều, đến tháng 7 thì nhiệt độ của lớp không khí gần mặt đất lên cao nhất. Từ 23/9 đến hết 22/12, góc chiếu của tia sáng Mặt Trời nhỏ dần, ngày cũng ngắn dần, mặt đất ngày càng thu ít nhiệt và tỏa nhiệt vào không khí ngày càng ít, đến tháng 1 thì nhiệt độ của lớp không khí gần mặt đất xuống thấp nhất. Ở bán cầu Nam, ngược lại, tháng 1 có nhiệt độ lên cao nhất và tháng 7 có nhiệt độ xuống thấp nhất. II. Phân bố nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất Khi nghiên cứu chế độ nhiệt ở một nơi, người ta quan tâm nhiều đến các chỉ số: nhiệt độ trung bình năm và biên độ nhiệt độ trong năm (sự chênh lệch nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất trong năm). Lưu ý: Khi đo nhiệt độ không khí nguời ta dùng nhiệt kế để đo, ở các trạm khí tượng nguời ta thường đo nhiệt độ không khí mỗi ngày ít nhất 3 lần vào lúc 5 giờ, 13 giờ, 21 giờ. Nhiệt độ không khí luôn luôn thay đổi theo từng giờ, giữa các ngày, các tháng, các năm. Do đó, để nghiên cứu nhiệt độ không khí của một địa phương nào đó người ta phải tính nhiệt độ trung bình ngày, nhiệt độ trung bình tháng, nhiệt độ trung bình năm. Để tính nhiệt độ trung bình ngày nguời ta phải đo mỗi ngày ít nhất 3 lần rồi cộng lại chia trung bình, nhiệt độ trung bình tháng bằng cách cộng nhiệt độ các ngày trong tháng rồi 7 lấy trung bình, để có nhiệt độ trung bình năm người ta lấy nhiệt độ các tháng cộng lại và chia cho 12. 1. Về nhiệt độ trung bình năm: * Nhiệt độ trung bình năm thay đổi theo vĩ độ địa lí: Nhìn chung càng lên vĩ độ cao thì nhiệt độ trung bình năm càng giảm. Những địa điểm có nhiệt độ trung bình năm thấp nhất đều nằm ở miền gần địa cực đặc biệt là trên các lục địa. Tuy nhiên những địa điểm có nhiệt độ trung bình năm cao nhất không nằm dọc theo xích đạo mà ở khoảng 10 0Bắc. Nguyên nhân là ở xích đạo, bề mặt bên dưới phần lớn là biển hoặc rừng rậm, hơi nước nhiều, hạn chế sự nhận nhiệt của lớp không khí gần mặt đất Phân phối nhiệt độ trung bình năm ở các vĩ độ (0C) Vĩ độ Ở nửa cầu 00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 25,4 26,0 25,0 20,4 14,0 5,4 -0,6 -10,4 -17,2 -19,0 25,4 24,7 22,8 18,3 12,0 5,3 -3,4 -13,6 -27,0 -33,0 Bắc Ở nửa cầu Nam * Nhiệt độ trung bình năm thay đổi theo vị trí ở lục địa hay đại dương: Nhiệt độ ở hải dương ôn hòa hơn ở lục địa. Vì thế những nơi có nhiệt độ trung bình năm cao nhất hoặc thấp nhất đều nằm trên các lục địa. * Nhiệt độ trung bình năm thay đổi theo bờ đông hay bờ tây các đại dương: Ở vĩ độ thấp, bờ tây các đại dương (tức bờ đông các lục địa) có nhiệt độ cao hơn bờ đông các đại dương (tức bờ tây các lục địa). Ở vĩ độ cao (với bán cầu Bắc), bờ tây các đại dương (tức bờ đông các lục địa) có nhiệt độ thấp hơn bờ đông các đại dương (tức bờ tây các lục địa). Nguyên nhân là do tác động của các dòng biển chảy ven bờ. 8 Ở vĩ độ thấp, chảy ven bờ tây các đại dương (tức bờ đông các lục địa) là các dòng nước nóng, còn chảy ven bờ đông các đại dương (tức bờ tây các lục địa) là các dòng nước lạnh. Ở vĩ độ cao của bán cầu Bắc, chảy ven bờ tây các đại dương (tức bờ đông các lục địa) là các dòng nước lạnh, còn chảy ven bờ đông các đại dương (tức bờ tây các lục địa) là các dòng nước nóng. * Nhiệt độ trung bình năm thay đổi theo độ cao: Càng lên cao nhiệt độ càng giảm vì lên cao không khí loãng không giữ được nhiều nhiệt. 2. Về biên độ nhiệt độ trong năm: * Biên độ nhiệt độ trong năm thay đổi theo vĩ độ với chiều hướng biên độ tăng dần từ xích đạo lên cực. Biên độ nhiệt độ trong năm theo vĩ độ (0C) Vĩ độ 00 100 200 Ở nửa cầu 0,6 0,6 300 400 500 600 700 800 900 1,7 5,5 13,1 19,3 25,8 30,4 34,1 34,5 36,0 2,2 5,2 28,7 35,0 Bắc Ở nửa cầu 7,6 6,5 5,4 11,2 19,5 Nam Nhìn chung, vùng nhiệt đới nóng quanh năm, chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng không lớn. Càng lên vĩ độ cao và đặc biệt là càng gần địa cực thì sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm càng lớn và càng có sự tăng đột biến. * Biên độ nhiệt độ trong năm thay đổi theo lục địa và đại dương: Đất và nước có nhiệt dung khác nhau: nước hút nhiệt chậm nhưng giữ nhiệt lâu hơn đất, nên nước nóng lên và nguội đi chậm hơn đất. Vào mùa lạnh, 9 nhiệt độ trên mặt các đại dương cao hơn trên mặt lục địa, còn vào mùa nóng thì nhiệt độ trên mặt đại dương lại thấp hơn trên mặt lục địa. Kết quả là biên độ nhiệt độ trên các đại dương nhỏ hơn biên độ nhiệt độ trên các lục địa. Càng vào sâu trong lục địa biên độ nhiệt độ càng lớn. * Biên độ nhiệt độ trong năm thay đổi theo bờ đông và bờ tây các đại dương: Ở các vĩ độ cao, bờ tây các đại dương (tức bờ đông các lục địa) của bán cầu Bắc có biên độ nhiệt độ lớn hơn nhiều so với bờ đông các đại dương (tức bờ tây các lục địa). Nguyên nhân là ảnh hưởng của các dòng biển nóng ở bờ đông các đại dương vào mùa lạnh rất lớn, làm cho sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mùa ở đây nhỏ hơn nhiều so với bờ tây. * Biên độ nhiệt độ trong năm thay đổi theo địa hình: Ở đỉnh núi hay rìa cao nguyên có biên độ nhiệt độ nhỏ hơn nhiều so với ở đáy thung lũng. Chương III: Chế độ nhiệt của khí quyển I. Khái niệm chung Sự thay đổi nhiệt độ của không khí theo thời gian và không gian gọi là chế độ nhiệt của khí quyển. Chế độ nhiệt của khí quyển là nhân tố quan trọng của thời tiết và khí hậu. Nhiệt độ không khí thay đổi do 3 nguyên nhân sau: Do sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh như không gian vũ trụ, các khối khí lân cận, các lớp không khí ở các độ cao khác nhau, hay các lớp đất bên dưới. Khi trao đổi nhiệt có thể theo các phương thức khác nhau như truyền dẫn, trao đổi loạn lưu, bức xạ và cũng có thể trao đổi nhiệt do bốc hơi và ngưng kết. Nhiệt độ có thể thay đổi do quá trình đoạn nhiệt, nghĩa là nhiệt độ tăng lên hay hạ xuống nhưng không có sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài mà chỉ có sự liên quan với áp suất của khối khí khi chuyển động theo chiều thẳng đứng. 10 Sự thay đổi nhiệt còn do chuyển động ngang của không khí mà ta gọi là bình lưu nhiệt. Nếu không khí chuyển đến có nhiệt độ cao hơn gọi là bình lưu nóng, nếu nhiệt độ thấp hơn gọi là bình lưu lạnh. II. Biến trình ngày của nhiệt độ Sự biến thiên liên tục của nhiệt độ từ giờ này qua giờ khác trong ngày đêm gọi là biến trình ngày của nhiệt độ. Nó biến thiên theo một quy luật rất đơn giản, nhiệt độ được tăng dần khi Mặt Trời và đạt đến cực đại sau 12h trưa rồi lại giảm dần đạt đến cực tiểu vào trước lúc Mặt Trời mọc ngày hôm sau, đường biểu diễn biến trình ngày của nhiệt độ trung bình nhiều năm là đường cong đều đặn. Giá trị cực đại và cực tiểu của nhiệt độ trong ngày phụ thuộc vào tính chất của bề mặt đất: Cực đại của mặt đất lớn hơn so với lớp không khí bên trên và lớp đất bên dưới, vì ban ngày mặt đất nhận được nhiệt của Mặt Trời nóng lên và từ đó truyền lên không khí và xuống đất. Trị số cực đại của mặt đất lớn hơn mặt nước vì đất có nhiệt dung nhỏ hơn nước. Ngược lại cực tiểu của mặt đất nhỏ hơn của nước do đó biên độ ngày của nhiệt độ đất lớn hơn của nước và không khí của đất trọc lớn hơn đất có phủ thực vật. Vùng khí hậu khô lớn hơn khí hậu ẩm. Biên độ nhiệt độ ngày giảm dần khi vĩ độ địa lí tăng vì ở vĩ độ cao có sự chênh lệch góc nhập xạ trong ngày nhỏ hơn ở vĩ độ thấp. II. Biến trình năm của nhiệt độ Sự biến thiên liên tục của nhiệt độ từ ngày này qua ngày khác trong năm gọi là biến trình năm của nhiệt độ. Nhiệt độ ở một địa điểm nào đó phụ thuộc vào sự biến thiên của góc nhập xạ trong năm, vào tính chất của bề mặt đất ở địa điểm đó nên trong biến trình năm ta thấy nhiệt độ cao vào thời gian có góc nhập xạ lớn, nhiệt độ thấp vào thời gian có góc nhập xạ nhỏ do đó biến trình năm của nhiệt độ thường có 2 loại: phổ biến là có một cực đại vào mùa hạ và một cực tiểu vào mùa đông; loại thứ hai là có hai cực đại vào thời gian Mặt Trời lên cao và hai cực tiểu, cực tiểu chính vào thời gian đông chí 11 và cực tiểu phụ vào thời gian hạ chí, loại này thường gặp trong khu vực nội chí tuyến. Biên độ năm của nhiệt độ là hiệu số giữa trị số cực đại và trị số cực tiểu, nó phụ thuộc không những chỉ vào sự chênh lệch góc nhập xạ mà còn phụ vào sự thay đổi tính chất của bề mặt đệm theo mùa trong năm, do đó biên độ năm của nhiệt độ tăng dần từ xích đạo về hai cực. III. Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều thẳng đứng Trạng thái của đất, nước, khí quyển không đồng nhất ở mọi nơi, mọi chỗ, ở các độ sâu, độ cao khác nhau nên nhiệt độ cũng thay đổi phù hợp với vị trí và tính chất của môi trường tạo nên nó. Theo chiều sâu trong đất: Sự phân bố nhiệt độ trong đất được áp dụng lí thuyết về dẫn nhiệt phân tử. Mật độ và độ ẩm của đất càng lớn thì sự dẫn nhiệt càng tốt và nó được lan truyền nhanh hơn, xuống sâu hơn theo quy luật sau đây: - Chu kì biến thiên của nhiệt độ không thay đổi theo chiều sâu. Nghĩa là ở độ sâu khác nhau, biến trình ngày với chu kì 24h và biến trình năm với chu kì 12 tháng vẫn giữ một cực đại và một cực tiểu. - Biên độ dao động nhiệt độ ngày và năm giảm dần theo chiều sâu đến một độ sâu nào đó hết ảnh hưởng của năng lượng Mặt Trời truyền xuống thì ở đấy có biên độ bằng 0. - Chiều sâu của lớp đất có nhiệt độ ngày và năm không thay đổi (biên độ bằng 0) có quan hệ với nhau theo tỉ lệ căn bậc hai của chu kì dao động, nghĩa là 1 : 365 = 1 : 19 . Như vậy là độ sâu có biên độ năm bằng 0 lớn hơn độ sâu có biên độ ngày bằng 0 là 19 lần. Chiều sâu có biên độ năm bằng 0 tăng dần từ xích đạo về hai cực với các giá trị tương ứng từ 10 – 30m. - Thời gian đạt cực đại và cực tiểu trong biến trình nhiệt độ ngày và năm chậm dần theo chiều sâu (vì cần có thời gian để truyền nhiệt trong đất). - Theo chiều thẳng đứng, mùa hạ nhiệt độ giảm theo chiều sâu, mùa đông tăng theo chiều sâu, tháng chuyển tiếp từ đông sang hạ tăng, sau lại giảm rồi lại tăng 12 theo chiều sâu, tháng chuyển từ hạ sang đông giảm, tăng lại giảm sau rồi tăng lại giảm theo chiều sâu. III. Các nhân tố ảnh hưởng tới sự phân bố nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất 1. Vĩ độ: + Nhiệt độ trung bình năm giảm dần từ xích đạo về hai cực + Biên độ nhiệt trong năm tăng dần từ xích đạo đến cực 2. Lục địa và đại dương: + Đại dương có biên độ nhiệt nhỏ, lục địa có biên độ nhiệt lớn + Nhiệt độ trung bình năm cao nhất và thấp nhất đều ở lục địa 3. Địa hình: + Trong tầng đối lưu, càng lên cao nhiệt độ không khí càng giảm, trung bình cứ lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,60C. + Hướng sườn: nhiệt độ khác nhau giữa hướng của sườn núi, sườn phơi nắng có nhiệt độ cao hơn sườn khuất nắng. + Độ dốc khác nhau có nhiệt độ khác nhau. Nơi có độ dốc nhỏ sẽ có nhiệt độ cao hơn nơi có độ dốc lớn vì lớp không khí được đốt nóng có độ dày lớn hơn. + Bề mặt địa hình: bề mặt địa hình bằng phẳng nhiệt độ thay đổi ít hơn nơi có bề mặt thấp vì ở nơi đất trũng ban ngày ít gió, nhiệt độ cao, ban đêm khí lạnh trên cao dồn xuống làm cho nhiệt độ thấp. Trên các cao nguyên, không khí loãng hơn ở đồng bằng nên nhiệt độ thay đổi nhanh hơn đồng bằng. Chương IV: Hướng dẫn trả lời một số câu hỏi và bài tập liên quan đến nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất 13 Câu 1: Tại sao trong tầng đối lưu, càng lên cao nhiệt độ càng giảm? Hướng dẫn: Nguyên nhân tạo ra nhiệt độ không khí ở tầng đối lưu: nguồn bức xạ mặt trời trực tiếp (chỉ khoảng 19%); nhiệt của bề mặt Trái Đất được Mặt Trời đốt nóng (chủ yếu). Khi các tia bức xạ Mặt Trời chiếu thẳng xuống Trái Đất làm cho Trái Đất nóng lên, sau đó mặt đất sẽ bức xạ ngược trở lại vào không khí làm cho không khí nóng lên. Mặc dù không khí nóng lên còn nhờ vào việc nhận trực tiếp một phần bức xạ Mặt Trời nhưng truyền nhiệt từ mặt đất có tác dụng rất lớn (không khí nhận được lượng nhiệt do đoạn lưu - là sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí do mặt đất bị đốt nóng không đều gây nên - đưa lên từ mặt đất lớn hơn 400 lần so với bức xạ). Càng lên cao, càng xa bề mặt đất nên càng ít nhận được bức xạ của mặt đất. Nhiệt của Trái Đất hấp thụ từ Mặt Trời rồi tỏa vào không khí được hơi nước giữ lại 60%. Hơi nước tập trung ở dưới thấp, khoảng ¾ khối lượng hơi nước nằm từ 4 km trở xuống. Càng lên cao, ít hơi nước, nhiệt độ giảm. Các phần tử vật chất (tro, bụi, các loại muối, các vi sinh vật…) hấp thu một phần bức xạ Mặt Trời. Càng lên cao, chúng càng ít, góp phần làm nhiệt độ giảm. Câu 2: Tại sao trong ngày, nhiệt độ cao nhất vào lúc 13 giờ? Hướng dẫn: Khi các tia bức xạ mặt trời chiếu thẳng xuống Trái Đất, làm cho mặt đất nóng lên; sau đó, mặt đất sẽ bưc xạ ngược trở lại vào không khí, làm cho không khí nóng lên. Mặc dù không khí nóng lên nhờ vào việc tiếp nhận trực tiếp một phần bức xạ Mặt Trời, nhưng truyền nhiệt từ mặt đất có tác dụng rất lớn (người ta tính được không khí nhận được lượng nhiệt do loạn lưu – là sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí do mặt ddaats bị đốt óng không đều gây nên – đưa lên từ mặt đất lớn hơn 400 lần so với bức xạ). Do vậy, không khí trên mặt đất có nhiệt độ cao nhất trong ngày vào lúc 13 giờ, chậm hơn so với mặt đất (có nhiệt độ cao lúc 12 giờ, bức xạ Mặt Trời lớn nhất). 14 Câu 3: Tại sao không phải nơi có nhiệt lượng Mặt trời lớn là nơi có nhiệt độ không khí lớn? Hướng dẫn: Lượng bức xạ của Mặt Trời xuống Trái Đất phụ thuộc chủ yếu vào góc nhập xạ và thời gian chiếu sáng. Nhiệt độ không khí ở bề mặt đất ngoài sự phụ thuộc vào tổng lượng bức xạ Mặt Trời còn phụ thuộc vào tính chất của bề mặt đệm (lục điạ hay đại dương, băng tuyết hay rừng rậm…). Câu 4: Tại sao nơi có nhiệt độ cao nhất trên Trái Đất không phải quanh Xích đạo mà ở khu vực chí tuyến? Hướng dẫn: Nguyên nhân hình thành nhiệt độ không khí chủ yếu do bức xạ nhiệt của bề mặt đất. Bức xạ nhiệt của bề mặt đất phụ thuộc vào nhều nhân tố chủ yếu là bức xạ nhiệt của Mặt Trời, ngoài ra còn do bề mặt đệm (băng tuyết, cây cỏ, hơi nước, lục địa hay đại dương…) Khu vực chí tuyến là nơi có lượng bức xạ Mặt Trời lớn, diện tích lục địa rộng (nhất là ở Bán cầu Bắc), có sự tồn tại thường xuyên của dải áp cao cận chí tuyến làm cho không khí khô. Do vậy, ở đây có nhiệt độ cao nhất trên Trái Đất. Khu vực Xích đạo tuy có lượng bức xạ Mặt Trời lớn nhưng do có diện tích đại dương và rừng rất lớn nên có nhiều hơi nước, mây, mưa làm suy giảm năng lượng Mặt Trời. Do vậy, ở đây không phải là nơi có nhiệt độ cao nhất. Câu 5: Tại sao nhiệt độ trung bình năm không giảm liên tục từ Xích đạo về hai cực? Hướng dẫn: Nhiệt độ trung bình năm trên Trái Đất không giảm liên tục từ Xích đạo về hai cực vì nó không chỉ phụ thuộc vào bức xạ Mặt Trời mà còn phụ thuộc nhiều yếu tố 15 khác như phân bố lục địa và đại dương, dòng biển lạnh và nóng, hoàn lưu, độ cao địa hình, bề mặt đệm… Câu 6: Cho bảng số liệu: Lượng nhiệt tiếp thu trong một ngày tùy theo vĩ độ (cal/cm2) 00 200 400 600 900 880 830 694 500 366 Ngày 22/6 809 958 1015 1002 1103 Ngày 22/12 803 624 326 51 0 Vĩ độ Trung bình năm Xác định các vĩ độ trên thuộc bán cầu nào? Tại sao? Tại sao vào mùa hạ (ở nửa cầu Bắc), tổng bức xạ ở xích đạo nhỏ hơn ở cực Bắc nhưng nhiệt độ không khí ở đây vẫn cao? Rút ra những nhân tố ảnh hưởng đến cán cân bức xạ. Hướng dẫn: - Các vĩ độ trên thuộc bán cầu Bắc. Vì: + Ngày 22/6, lượng nhiệt tiếp thu trong một ngày cao nhất ở vĩ độ 40 0 và các vĩ độ về phía cực có lượng nhiệt tiếp thu lớn hơn các vĩ độ về phía xích đạo. + Ngày 22/12, lượng nhiệt tiếp thu giảm nhanh từ xích đạo về cực, ở vĩ độ 90 0 có lượng nhiệt bằng 0. - Nhiệt độ không khí phụ thuộc vào tổng lượng nhiệt và tính chất của bề mặt đệm. Vào mùa hạ (ở nửa cầu Bắc) tuy tổng bức xạ ở xích đạo nhỏ hơn ở cực nhưng ở xích đạo với bề mặt đệm chủ yếu là đại dương và rừng rậm, nên không khí chứa nhiều hơi nước hấp thụ nhiệt lớn hơn. Ở cực chủ yếu là băng tuyết nên phản hồi nhiệt lớn và một phần nhiệt dùng làm tan chảy băng tuyết nên có nhiệt độ thấp. - Những nhân tố ảnh hưởng đến cán cân bức xạ: Tổng lượng bức xạ Mặt Trời (phụ thuộc vào góc nhập xạ, thời gian chiếu sáng) và tính chất của bề mặt đệm. Câu 7: Cho bảng số liệu: 16 Phân phối tổng lượng bức xạ Mặt Trời ở các vĩ độ (Đơn vị: cal/cm2/ngày) Vĩ độ Ngày tháng 00 90 200 500 700 900 21/3 672 659 556 367 132 0 22/6 577 649 728 707 624 634 23/9 663 650 548 361 13 0 22/12 616 519 286 66 0 0 Cho biết bảng số liệu ở bán cầu nào? Vì sao? Nhận xét và giải thích sự phân phối tổng lượng bức xạ Mặt Trời. Hướng dẫn: Bảng số liệu thuộc bán cầu Bắc. Vì: - Ngày 22/6, tổng lượng bức xạ Mặt Trời cao nhất ở vĩ độ 200. - Tại vĩ độ 900, trong các ngày còn lại đều có tổng lượng nhiệt bằng 0. Riêng ngày 22/12, từ 700 đến 900 (nghĩa là trong vòng cực) có tổng lượng nhiệt bằng 0. - Các ngày 21/3 và 23/9, tổng lượng nhiệt giảm từ xích đạo về cực. Giải thích: Tổng lượng bức xạ phụ thuộc vào góc nhập xạ và thời gian chiếu sáng. Vào ngày 22/6, Mặt Trời lên thiên đỉnh ở chí tuyến Bắc, từ chí tuyến Bắc về xích đạo và về cực, góc nhập xạ giảm dần. Tại cực, thời gian chiếu sáng (6 tháng ngày) dài hơn ở xích đạo (3 tháng ngày). Vào ngày 21/3 và 23/9, từ xích đạo về cực có góc nhập xạ giảm dần. Vào ngày 22/12, từ xích đạo về cực có góc nhập xạ giảm nhanh, khu vực vòng cực đến cực nằm khuất trong bóng tối. Câu 8: Cho bảng số liệu: Biên độ nhiệt năm ở các vĩ độ thuộc cả hai nửa cầu 17 Vĩ độ Bán cầu Bắc Bán cầu Nam 00 00C 00C 100 0,70C 1,60C 200 5,50C 5,20C 300 13,10C 7,60C 400 19,30C 6,50C 500 25,80C 5,40C 600 30,40C 11,20C 700 34,10C 6,50C 800 35,20C 28,70C 900 36,00C 35,00C Nhận xét và giải thích sự thay đổi biên độ nhiệt. Hướng dẫn: Càng lên vĩ độ cao, biên độ nhiệt trong năm càng lớn vì chênh lệch góc nhập xạ và độ dài ngày đêm trong năm càng lớn. Cùng một vĩ độ, biên độ nhiệt có sự khác nhau giữa bán cầu Bắc và bán cầu Nam do tương quan tỉ lệ lục địa – đại dương giữa hai bán cầu khác nhau, tỉ lệ này càng lớn thì biên độ nhiệt càng cao và ngược lại. Từ 00 đến 300, cả hai bán cầu diện tích lục địa đều tăng nên biên độ nhiệt tăng, bán cầu Bắc có biên độ nhiệt tăng nhanh hơn vì diện tích lục địa lớn hơn. Từ 300 đến 500 Bắc Nam, diện tích lục địa ở bán cầu Nam giảm nhanh nên biên độ nhiệt không những tăng mà còn giảm. Từ 500 đến 700 Bắc Nam, ở bán cầu Bắc do diện tích lục địa tăng tới mức cao nhất nên biên độ nhiệt tiếp tục tăng. Nam bán cầu biên độ nhiệt tăng nhanh hơn do xuất hiện các đảo và bán đảo ở lục địa Nam Cực. Từ 700 đến 900 Bắc Nam, biên độ nhiệt ở hai bán cầu đều đạt tới mức cực đại do sự chênh lệch ngày đêm và góc chiếu sáng giữa hai mùa ở vùng cực rất lớn. Tuy 18 nhiên, biên độ nhiệt ở bán cầu Nam cao là do xuất hiện lục địa Nam Cực trong khi bán cầu Bắc là Bắc Băng Dương. Câu 9: Cho bảng số liệu: Số giờ chiếu sáng trong ngày ở một số vĩ tuyến Vĩ tuyến Số giờ chiếu sáng trong ngày (giờ) 21/3 22/6 23/9 22/12 66033’Bắc 12 24 12 0 23027’Bắc 12 13h30 12 10h30 00 12 12 12 12 23027’Nam 12 10h30 12 13h30 66033’Nam 12 0 12 24 Nhận xét và giải thích số giờ chiếu sáng trong ngày ở các vĩ tuyến. Vào ngày 21/3 và 23/9 có phải tất cả địa điểm trên Trái Đất nhận được lượng nhiệt như nhau, có góc tới bằng nhau không? Tại sao? Hướng dẫn: Nhận xét: Số giờ chiếu sáng tại các điểm có cùng vĩ độ ở hai bán cầu Bắc và Nam vào các ngày 22/6 và 22/12 là khác nhau. Các ngày 21/3 và 23/9 có số giờ chiếu sáng như nhau ở mọi nơi của hai bán cầu. Giải thích: Vào ngày 22/6, Mặt Trời lên thiên đỉnh ở chí tuyến Bắc, vòng sáng tối chia đôi xích đạo ra hai phần bằng nhau nên số giờ chiếu sáng tại đây là 12h. Từ xích đạo về cực Bắc, độ chênh giữa vòng sáng tối và trục Trái Đất càng lớn, diện tích phần chiếu sáng rộng hơn phần khuất trong tối nên số giờ chiếu sáng càng nhiều. Từ vòng cực đến cực, đường sáng tối nằm sau vòng cực nên toàn bộ diện tích vòng cực đến cực bắc được chiếu sáng hoàn toàn có ngày 24h. Từ xích đạo về cực Nam, ngược lại. 19 Vào ngày 22/12, ngược lại với ngày 22/6. Vào ngày 21/3 và 23/9, Mặt Trời lên thiên đỉnh ở xích đạo chia Trái Đất ra hai phần như nhau, mọi nơi trên bề mặt Trái Đất đều có ngày và đêm bằng nhau. Vào ngày 21/3 và 23/9, không phải tất cả mọi địa điểm trên Trái Đất nhận được lượng nhiệt như nhau, có góc tới bằng nhau. Nguyên nhân: vào hai ngày này, Mặt Trời lên thiên đỉnh ở xích đạo, góc nhập xạ giảm dần từ xích đạo về cực, tương ứng lượng nhiệt nhận được cũng giảm dần. Câu 10: Quan sát hình 11.4 SGK trang 43 (Nhiệt độ thay đổi theo độ dốc và hướng phơi của sườn núi), hãy phân tích mối quan hệ giữa hướng phơi của sườn núi với góc nhập xạ và lượng nhiệt nhận được. Hướng dẫn: Sườn núi ngược với chiều của ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ lớn và lượng nhiệt nhận được cao hơn. Sườn núi cùng chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc chiếu sáng nhỏ hơn và lượng nhiệt nhận được cao hơn. Câu 11: Quan sát hình 11.3 SGK trang 42 (Biên độ nhiệt năm thay đổi theo vị trí gần hay xa đại dương), hãy nhận xét và giải thích sự thay đổi của biên độ nhiệt độ của các địa điểm nằm trên khoảng vĩ tuyến 520Bắc. Hướng dẫn: Càng xa đại dương, biên độ nhiệt độ năm càng tăng do tính chất lục địa tăng dần. Câu 12: Dựa vào kiến thức đã học và quan sát bảng 11 SGK trang 41 (Sự thay đổi nhiệt độ trung bình năm và biên độ nhiệt năm theo vĩ độ ở bán cầu Bắc), hãy nhận xét và giải thích. Hướng dẫn: 20 Sự thay đổi nhiệt độ trung bình năm theo vĩ độ. Sự thay đổi biên độ nhiệt năm theo vĩ độ. Nhận xét và giải thích: Càng lên vĩ độ cao, nhiệt độ trung bình năm càng giảm. Nguyên nhân là càng lên vĩ độ cao góc chiếu sáng của Mặt Trời (góc nhập xạ) càng nhỏ. Càng lên vĩ độ cao, biên độ nhiệt năm càng lớn. Nguyên nhân là càng lên vĩ độ cao, chênh lệch góc chiếu sáng và chênh lệch thời gian chiếu sáng (ngày và đêm) trong năm càng lớn. Ở vĩ độ cao, mùa hạ góc chiếu sáng lớn và thời gian chiếu sáng dài (gần tới 6 tháng ở cực); mùa đông góc chiếu sáng nhỏ dần tới 0, thời gian chiếu sáng ít dần (tới 6 tháng đêm ở địa cực). Câu 13: Dựa vào bảng 11 SGK trang 41 (Sự thay đổi nhiệt độ trung bình năm và biên độ nhiệt năm theo vĩ độ ở bán cầu Bắc) và hình 11.3 SGK trang 42 (Biên độ nhiệt năm thay đổi thay đổi theo vị trí gần hay xa đại dương), hãy trình bày và giải thích sự thay đổi biên độ nhiệt độ trung bình năm theo vĩ độ, theo vị trí gần hay xa đại dương. Hướng dẫn: Biên độ nhiệt độ trung bình năm tăng dần từ xích đạo về cực. Nguyên nhân: Càng lên vĩ độ cao, chênh lệch góc chiếu sáng và chênh lệch thời gian chiếu sáng (ngày và đêm) trong năm càng lớn. Ở vĩ độ cao, mùa hạ góc chiếu sáng lớn và thời gian chiếu sáng dài (gần tới 6 tháng ở cực); mùa đông góc chiếu sáng nhỏ dần tới 0 0, thời gian chiếu sáng ít dần (tới 6 tháng đêm ở địa cực). Biên độ nhiệt độ trung bình năm tăng dần từ đại dương vào đất liền. Nguyên nhân: Càng xa đại dương, tính chất lục địa càng tăng dần. Câu 14: Tại sao sự phân bố nhiệt độ trên Trái Đất khác nhau? Hướng dẫn: Sự phân bố nhiệt độ trên Trái Đất khác nhau do có nhiều nhân tố tác động: vĩ độ địa lí, lục địa và đại dương, địa hình… 21 Mỗi nhân tố trên tác động khác nhau ở mỗi nơi trên bề mặt Trái Đất: - Vĩ độ địa lí: càng lên vĩ độ cao, góc chiếu sáng của Mặt Trời (góc nhập xạ) càng nhỏ, chênh lệch thời gian chiếu sáng (ngày và đêm) trong năm càng lớn nên nhiệt độ trung bình năm càng giảm, biên độ nhiệt năm càng lớn. - Lục địa và đại dương: do tính chất vật lí của đất và nước khác nhau nên nhiệt độ trung bình năm cao nhất và thấp nhất đều nằm trên lục địa, đại dương có biên độ nhiệt nhỏ, lục địa có biên độ nhiệt lớn. Càng xa đại dương, biên độ nhiệt năm càng tăng do tính chất lục địa tăng dần. Nhiệt độ không khí còn thay đổi theo bờ đông và bờ tây lục địa, do ảnh hưởng của dòng biển nóng, lạnh và sự thay đổi hướng của chúng. - Địa hình: Càng lên cao, nhiệt độ càng giảm. Sườn núi ngược chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) lớn nên nhận được lượng nhiệt cao hơn. Sườn núi cùng chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) nhỏ hơn nên nhận được lượng nhiệt thấp hơn. Mối quan hệ giữa các nhân tố này khác nhau ở mỗi nơi trên Trái Đất: Ở khu vực ôn đới, các dãy núi chạy theo hướng đông - tây, sườn phía bắc có nhiệt độ thấp hơn sườn núi phía nam (do nhận được lượng bức xạ Mặt Trời nhiều hơn). Những nơi tuy ở sát biển, nhưng do sự thống trị của cao áp và tác động của dòng biển lạnh, biên độ nhiệt năm vẫn cao… Câu 15: Tại sao địa hình là một nhân tố tác động đến sự phân bố của nhiệt độ? Hướng dẫn: - Độ cao: Trong tầng đối lưu, trung bình cứ lên cao 100m, nhiệt độ giảm 0,60C. Nguyên nhân: càng lên cao, càng xa bức xạ của mặt đất, đồng thời không khí càng trong sạch và càng ít hơi nước nên hấp thu nhiệt ít hơn. - Hướng phơi của sườn núi làm thay đổi nhiệt độ không khí: Sườn núi ngược chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) lớn nên nhận được lượng nhiệt cao hơn. 22 Sườn núi cùng chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) nhỏ hơn nên nhận được lượng nhiệt thấp hơn. - Độ dốc: cũng là một nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt độ: cùng hướng sườn phơi nắng, sườn dốc có nhiệt độ cao hơn sườn thoải, do sườn dốc có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) lớn hơn. Câu 16: Tại sao đại dương có biên độ nhiệt nhỏ, lục địa có biên độ nhiệt lớn? Hướng dẫn: - Nước do có nhiệt dung lớn và tính chất dẫn nhiệt nhỏ hơn so với đất nên nóng lên chậm và mất nhiệt cũng chậm. - Tia Mặt Trời tới mặt nước được các lớp nước ở trên mặt hấp thu một phần, một phần còn lại được truyền xuống đốt nóng trực tiếp các lớp ở dưới sâu. Tính linh động của nước làm cho sự truyền nhiệt của nước có hiệu quả. Do trao đổi loạn lưu nên nhiệt truyền xuống sâu nhanh hơn 1000-10.000 lần so với dẫn nhiệt phân tử. Khi mặt nước lạnh đi, hiện tượng đối lưu nhiệt xuất hiện kéo theo sự trao đổi loạn lưu giữa các lớp nước ở dưới với lớp trên mặt. Vì vậy, ở đại dương có nhiệt độ cực đại trong ngày thường thấp hơn và nhiệt độ cực tiểu trong ngày thường cao hơn trên đất liền, dẫn đến biên độ nhiệt ở đại dương nhỏ, ở lục địa lớn. Câu 17: Tại sao sườn núi ngược chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có nhiệt độ cao hơn sườn cùng chiều với ánh sáng Mặt Trời? Hướng dẫn: Sườn núi ngược chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) lớn nên nhận được lượng nhiệt cao hơn. Sườn núi cùng chiều với ánh sáng Mặt Trời thường có góc nhập xạ (góc chiếu sáng) nhỏ hơn nên nhận được lượng nhiệt thấp hơn. Câu 18: Tại sao càng xa đại dương, biên độ nhiệt càng tăng? 23 Hướng dẫn: Càng xa đại dương, độ ẩm không khí càng giảm, tính chất lục địa càng tăng, chênh lệch nhiệt độ ngày đêm và trong năm lớn hơn. Câu 19: Tại sao các chí tuyến và các vòng cực không thể coi là giới hạn tự nhiên của các vòng đai nhiệt trên Trái Đất? Hướng dẫn: Sự phân bố nhiệt độ không chỉ do hình dạng và vị trí của Trái Đất so với Mặt Trời quyết định mà còn chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố; sự phân bố lục địa và biển, các dòng biển nóng và lạnh…; nghĩa là vừa chịu tác động của các yếu tố địa đới và phi địa đới nhưng các chí tuyến chỉ có ý nghĩa giới hạn theo tính địa đới nên các chí tuyến và các vòng cực không thể coi là giới hạn tự nhiên của các vòng đai nhiệt trên Trái Đất. Để thể hiện sự phân bố nhiệt trên bề mặt đất, người ta lấy đường đẳng nhiệt làm ranh giới cho các vòng đai nhiệt. Từ Bắc cực đến Nam cực có 7 vòng đai nhiệt: - Vòng đai nóng: nằm giữa hai đường đẳng nhiệt năm +20 0C của hai bán cầu (khoảng giữa hai vĩ tuyến 300Bắc và 300Nam. - Hai vòng đai ôn hòa: ở hai bán cầu nằm giữa các đường đẳng nhiệt năm +200C và đường đẳng nhiệt +100C tháng nóng nhất. - Hai vòng đai lạnh: ở các vĩ độ cận cực ở hai bán cầu, nằm giữa đường đẳng nhiệt +100C và 00C của tháng nóng nhất. - Hai vòng đai băng giá vĩnh cửu bao quanh cực: nhiệt độ đều dưới 0 0C. Câu 20: Phân tích sự phân bố nhiệt độ không khí trên Trái Đất theo vĩ độ địa lí ở bán cầu Bắc. Tại sao sự phân bố nhiệt độ không khí trên Trái Đất không trùng hợp hoàn toàn với lượng bức xạ của Mặt Trời? Hướng dẫn: 24 Nhiệt độ trung bình năm giảm từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao do góc nhập xạ giảm. Tuy nhiên, nhiệt độ cao nhất ở khu vực chí tuyến do diện tích lục địa lớn, sự thống trị của áp cao… Nhiệt độ giảm nhanh vào khoảng vĩ độ từ 40 0-500Bắc do nhiệt độ không khí phụ thuộc chặt chẽ vào cường độ bức xạ Mặt Trời. Cường độ bức xạ Mặt Trời phụ thuộc vào góc tới. Sự phụ thuộc đó được biểu hiện bằng công thức: l = l 0 . sin h. Trong đó l0 là cường độ bức xạ khi tia tới vuông góc với mặt phẳng, l là cường độ bức xạ khi tia tới tạo với mặt phẳng một góc h, h là độ cao của Mặt Trời. Góc tới của Mặt Trời bằng 900 chỉ đến 23027’Bắc và 23027’Nam, còn ở các vĩ độ khác đều nhỏ hơn 900. Do sin 900 = 1, sin 600 = 0,8, sin 300 = 5, sin00 = 0 nên ở vĩ độ thấp mức biến đổi nhiệt độ lại nhỏ, còn ở các vĩ độ trung bình nhiệt độ giảm nhanh theo vĩ độ. Biên độ nhiệt năm tăng từ vĩ độ thấp lên vĩ độ cao. Nguyên nhân do càng lên vĩ độ cao, chênh lệch góc chiếu sáng và thời gian chiếu sáng giữa ngày và đêm trong năm càng lớn. Ở vĩ độ cao, mùa hạ đã có góc chiếu sáng lớn lại có thời gian chiếu sáng dài (gần tới 6 tháng ở cực); mùa đông góc chiếu sáng đã nhỏ (nhỏ dần tới 0), thời gian chiếu sáng lại ít dần (tới 6 tháng ở cực). Nhiệt độ không khí trên Trái Đất không chỉ phụ thuộc vào lượng bức xạ Mặt Trời mà còn phụ thuộc vào tính chất của bề mặt đệm… Câu 21: Tại sao vào mùa hạ ở nửa cầu Bắc, tổng bức xạ ở cực cao hơn ở xích đạo nhưng nhiệt độ không khí ở đây vẫn thấp? Hướng dẫn: Tổng bức xạ ở cực cao hơn ở xích đạo chủ yếu do thời gian chiếu sáng ở cực dài hơn ở xích đạo (vào mùa hạ ở nửa cầu Bắc, tại cực có 6 tháng ngày, xích đạo chỉ có 3 tháng ngày). Nhiệt độ không khí ngoài việc phụ thuộc vào tổng bức xạ Mặt Trời (được quy định bởi sự chi phối của góc nhập xạ và thời gian chiếu sáng), còn phụ thuộc vào tính chất của bề mặt đệm. 25 Ở xích đạo: do chủ yếu là đại dương và rừng rậm nên không khí có nhiều hơi nước, hấp thụ nhiệt nhiều hơn. Ở cực: do chủ yếu là băng tuyết nên phản hồi hầu hết lượng bức xạ của Mặt Trời, phần còn lại rất nhỏ chủ yếu dùng để làm tan băng tuyết nên nhiệt độ rất thấp. Câu 22: Tại sao nhiệt độ trung bình năm ở 200 cao hơn ở xích đạo? Hướng dẫn: Ở vĩ độ 200: đai áp cao cận chí tuyến chi phối, diện tích lục địa rộng lớn nên nhiệt độ cao. Ở xích đạo: diện tích đại dương và rừng rậm rất lớn, năng lượng bức xạ Mặt Trời bị suy giảm nhiều do có nhiều hơi nước, mây mưa. Câu 23: Tại sao ở xích đạo có góc nhập xạ lớn nhất nhưng nhiệt độ trung bình năm ở khu vực này lại thấp hơn ở vùng chí tuyến? Hướng dẫn: Nhiệt độ không khí của một khu vực phụ thuộc vào nhiều yếu tố: góc nhập xạ, bề mặt đệm và hoàn lưu khí quyển. Xích đạo: có diện tích đại dương lớn, quá trình bốc hơi xảy ra mạnh làm cho bầu trời nhiều mây, độ trong của khí quyển giảm do đó lượng bức xạ Mặt Trời trực tiếp xuống bề mặt đất ít hơn. Mặt khác đây cũng là vùng có lượng mưa lớn, lớp thảm thực vật phát triển nên lượng nhiệt thực tế bề mặt đất hấp thu được ít hơn vùng chí tuyến. Chí tuyến: là vùng ngự trị của áp cao cận chí tuyến, xuất hiện các dòng giáng làm cho bầu trời quang đãng, trong sáng, ít mây, bức xạ Mặt Trời trực tiếp lớn. Đây cũng là vùng ít mưa, lớp phủ thực vật kém phát triển có diện tích lục địa lớn nên làm cho nhiệt lượng thực tế mặt đất hấp thu được thấp hơn so với vùng xích đạo. Câu 24: Tại sao cán cân bức xạ Mặt Trời trung bình năm của mặt đất giảm dần từ xích đạo về hai cực? Hướng dẫn: 26 Cán cân bức xạ Mặt Trời của mặt đất là đại lượng biểu thị mối tương quan giữa năng lượng bức xạ mà bề mặt Trái Đất thu được và chi ra. Các nhân tố tác động đến cán cân bức xạ Mặt Trời của mặt đất: tổng lượng bức xạ của Mặt Trời, tính chất của bề mặt Trái Đất. Từ xích đạo về cực, tổng lượng bức xạ Mặt Trời giảm do góc tới giảm dần. Ở khu vực nội chí tuyến trong năm có hai lần Mặt Trời lên thiên đỉnh, tổng lượng bức xạ Mặt Trời lớn hơn khu vực ngoại chí tuyến. Bề mặt Trái Đất ở cực chủ yếu là băng tuyết nên hầu hết nhiệt Mặt Trời mà Trái Đất nhận được bị phản hồi, phần còn lại chi vào việc làm tan chảy băng tuyết trong khi đó ở xích đạo chủ yếu là đại dương hấp thu nhiệt lớn. Câu 25: Tại sao nhiệt độ trung bình năm không giảm liên tục từ xích đạo về hai cực? Hướng dẫn: Nhiệt độ trung bình năm trên Trái Đất không giảm liên tục từ xích đạo về hai cực vì nó không chỉ phụ thuộc vào bức xạ Mặt Trời mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như phân bố lục địa và đại dương, dòng biển nóng và lạnh, hoàn lưu khí quyển, độ cao địa hình, bề mặt đệm… C. KẾT LUẬN 1. Kết luận Chuyên đề Nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất được biên soạn sẽ giúp các thầy cô giáo và các em học sinh tiếp cận được nội dung chuyên đề một cách dễ dàng, có hệ thống. Chuyên đề đã đạt được những kết quả cụ thể như sau: 27 - Hệ thống hóa và tổng hợp kiến thức chuyên sâu về nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất một cách đầy đủ, chính xác và khoa học. - Thiết lập được trật tự các biểu bảng thống kê cho các đại lượng liên quan để minh chứng những đặc trưng và sự thay đổi của nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất. - Xây dựng và tổng hợp hệ thống các câu hỏi và bài tập liên quan đến chuyên đề (gồm 25 câu hỏi và bài tập) để học sinh vận dụng tìm hiểu, giải quyết vấn đề. 2. Kiến nghị - Trong quá trình giảng dạy chuyên đề cần phải vận dụng linh hoạt hệ thống các hình vẽ, bảng biểu thống kê, các bản đồ trong Át lát, tập bản đồ. - Phải nắm vững các quy luật địa lý và mối quan hệ giữa các thành phần tự nhiên. - Trong thời gian có hạn, nội dung chuyên đề là một vấn đề khó nên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Vì vậy, tôi mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp để nội dung, mục đích chuyên đề được hoàn thiện hơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn! 28 [...]... lạnh, hoàn lưu khí quyển, độ cao địa hình, bề mặt đệm… C KẾT LUẬN 1 Kết luận Chuyên đề Nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất được biên soạn sẽ giúp các thầy cô giáo và các em học sinh tiếp cận được nội dung chuyên đề một cách dễ dàng, có hệ thống Chuyên đề đã đạt được những kết quả cụ thể như sau: 27 - Hệ thống hóa và tổng hợp kiến thức chuyên sâu về nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất một cách... xạ mặt trời trực tiếp (chỉ khoảng 19%); nhiệt của bề mặt Trái Đất được Mặt Trời đốt nóng (chủ yếu) Khi các tia bức xạ Mặt Trời chiếu thẳng xuống Trái Đất làm cho Trái Đất nóng lên, sau đó mặt đất sẽ bức xạ ngược trở lại vào không khí làm cho không khí nóng lên Mặc dù không khí nóng lên còn nhờ vào việc nhận trực tiếp một phần bức xạ Mặt Trời nhưng truyền nhiệt từ mặt đất có tác dụng rất lớn (không khí. .. gió, nhiệt độ cao, ban đêm khí lạnh trên cao dồn xuống làm cho nhiệt độ thấp Trên các cao nguyên, không khí loãng hơn ở đồng bằng nên nhiệt độ thay đổi nhanh hơn đồng bằng Chương IV: Hướng dẫn trả lời một số câu hỏi và bài tập liên quan đến nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất 13 Câu 1: Tại sao trong tầng đối lưu, càng lên cao nhiệt độ càng giảm? Hướng dẫn: Nguyên nhân tạo ra nhiệt độ không khí ở... hơn so với mặt đất (có nhiệt độ cao lúc 12 giờ, bức xạ Mặt Trời lớn nhất) 14 Câu 3: Tại sao không phải nơi có nhiệt lượng Mặt trời lớn là nơi có nhiệt độ không khí lớn? Hướng dẫn: Lượng bức xạ của Mặt Trời xuống Trái Đất phụ thuộc chủ yếu vào góc nhập xạ và thời gian chiếu sáng Nhiệt độ không khí ở bề mặt đất ngoài sự phụ thuộc vào tổng lượng bức xạ Mặt Trời còn phụ thuộc vào tính chất của bề mặt đệm... lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,60C + Hướng sườn: nhiệt độ khác nhau giữa hướng của sườn núi, sườn phơi nắng có nhiệt độ cao hơn sườn khuất nắng + Độ dốc khác nhau có nhiệt độ khác nhau Nơi có độ dốc nhỏ sẽ có nhiệt độ cao hơn nơi có độ dốc lớn vì lớp không khí được đốt nóng có độ dày lớn hơn + Bề mặt địa hình: bề mặt địa hình bằng phẳng nhiệt độ thay đổi ít hơn nơi có bề mặt thấp vì ở nơi đất trũng ban... Biên độ nhiệt độ trung bình năm tăng dần từ đại dương vào đất liền Nguyên nhân: Càng xa đại dương, tính chất lục địa càng tăng dần Câu 14: Tại sao sự phân bố nhiệt độ trên Trái Đất khác nhau? Hướng dẫn: Sự phân bố nhiệt độ trên Trái Đất khác nhau do có nhiều nhân tố tác động: vĩ độ địa lí, lục địa và đại dương, địa hình… 21 Mỗi nhân tố trên tác động khác nhau ở mỗi nơi trên bề mặt Trái Đất: - Vĩ độ địa... sự phân bố nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất 1 Vĩ độ: + Nhiệt độ trung bình năm giảm dần từ xích đạo về hai cực + Biên độ nhiệt trong năm tăng dần từ xích đạo đến cực 2 Lục địa và đại dương: + Đại dương có biên độ nhiệt nhỏ, lục địa có biên độ nhiệt lớn + Nhiệt độ trung bình năm cao nhất và thấp nhất đều ở lục địa 3 Địa hình: + Trong tầng đối lưu, càng lên cao nhiệt độ không khí càng giảm, trung... nơi có nhiệt độ cao nhất trên Trái Đất không phải quanh Xích đạo mà ở khu vực chí tuyến? Hướng dẫn: Nguyên nhân hình thành nhiệt độ không khí chủ yếu do bức xạ nhiệt của bề mặt đất Bức xạ nhiệt của bề mặt đất phụ thuộc vào nhều nhân tố chủ yếu là bức xạ nhiệt của Mặt Trời, ngoài ra còn do bề mặt đệm (băng tuyết, cây cỏ, hơi nước, lục địa hay đại dương…) Khu vực chí tuyến là nơi có lượng bức xạ Mặt Trời... nóng lên Mặc dù không khí nóng lên nhờ vào việc tiếp nhận trực tiếp một phần bức xạ Mặt Trời, nhưng truyền nhiệt từ mặt đất có tác dụng rất lớn (người ta tính được không khí nhận được lượng nhiệt do loạn lưu – là sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí do mặt ddaats bị đốt óng không đều gây nên – đưa lên từ mặt đất lớn hơn 400 lần so với bức xạ) Do vậy, không khí trên mặt đất có nhiệt độ cao nhất trong... đẳng nhiệt năm +200C và đường đẳng nhiệt +100C tháng nóng nhất - Hai vòng đai lạnh: ở các vĩ độ cận cực ở hai bán cầu, nằm giữa đường đẳng nhiệt +100C và 00C của tháng nóng nhất - Hai vòng đai băng giá vĩnh cửu bao quanh cực: nhiệt độ đều dưới 0 0C Câu 20: Phân tích sự phân bố nhiệt độ không khí trên Trái Đất theo vĩ độ địa lí ở bán cầu Bắc Tại sao sự phân bố nhiệt độ không khí trên Trái Đất không ... Nhiệt độ không khí bề mặt Trái Đất I Nhiệt độ không khí Về phương diện địa lí, nói đến nhiệt độ nơi nói đến nhiệt độ không khí nơi đó, cụ thể nhiệt độ lớp không khí cách bề mặt đất 2m Nhiệt độ. .. tâm Mặt Trời, nhiệt độ lên tới 20-40 triệu độ C, bề mặt Mặt Trời nhiệt độ 6000 độ C Năng lượng phát từ Mặt Trời tỏa đến Trái Đất gọi xạ bề mặt Mặt Trời hay xạ Mặt Trời Cường độ xạ Mặt Trời đến bề. .. lượng nhiệt cung cấp cho Trái Đất không đáng kể, 1/50 triệu Mặt Trời; nguồn lượng lòng Trái Đất phong phú lớp vỏ Trái Đất dẫn nhiệt nên lượng nhiệt cung cấp cho bề mặt Trái Đất 1/5000 Mặt Trời Mặt