· Приведите примеры макроформ рельефа на континентах и в океанах. Какие процессы определили образование этих форм рельефа? Каким формам рельефа по происхождению они соответствуют?
· В чем принципиальное отличие морфоскульптур от морфоструктур? Какие процессы определяют возникновение морфоскульптур? Могут ли морфоскульптуры по величине (по площади и высоте) быть больше морфоструктур?
· Приведите примеры мезоформ рельефа. Какие из этих форм являются морфоструктурами, а какие относятся к морфоскульптурам?
Таблица № 10
Классификация форм рельефа
| Формы рельефа | |||
| По величине | По происхождению | ||
| Тип | Примеры | Тип | Процессы, участвующие в образовании |
| Планетарные | Геотектуры | ||
| Маркоформы | Морфоструктуры | ||
| Мезоформы | |||
| Микроформы | Морфоскульптуры |
15. Расскажите о взаимодействии эндогенных и экзогенных процессов при формировании рельефа: а) Восточно-Европейской равнины; б) Тянь-Шаня.
Ответьте на следующие вопросы; выполните задания, приведенные ниже:
· Частью какой планетарной формы рельефа являются названные объекты?
· К какому типу форм рельефа по величине и по происхождению они относятся?
· Какой структурной зоне земной коры они соответствуют?
· По физико-географической карте РФ и карте морфоскульптурРФ (рис. 41(практикум 1, с. 52–53) назовите основные мезоформы рельефа (низменности, возвышенности, крупнейшие речные долины этих объектов).
· На карте морфоскульптур условными знаками показаны территории с преобладающим комплексом форм рельефа, возникших под действием тех или иных экзогенных процессов. Рассмотрите карту и укажите, какие экзогенные процессы приняли участие в формировании морфоскульптур этих объектов.
· Какие мезоформы рельефа этих территорий являются морфоскульптурами?
· Опишите кратко основные особенности рельефа Средне-Русской возвышенности и укажите, какова роль эндогенных и экзогенных процессов в ее формировании.
· Как проявилось взаимодействие экзогенных и эндогенных процессов при формировании на Тянь-Шане остроконечных вершин и сыртов?
16. Прочитайте книгу Р. К. Баландина «По холодным следам» (М.: Детская литература, 1974). Напишите отзыв на эту книгу. Понравилась ли она вам и почему? Что нового узнали вы о материковом оледенении четвертичного периода и причинах его возникновения? Какая глава показалась наиболее интересной и почему? О чем захотелось вам рассказать ученикам (на уроке или во время внеурочной деятельности)?
17. Прочитайте книгу В. П. Гаврилова «Путешествие в прошлое Земли» (М.: Недра, 1976). Напишите отзыв на эту книгу. Понравилась ли вам она? Что нового вы узнали о строении Земли, об истории жизни на Земле, об образовании континентов и океанов? О чем вы захотели рассказать детям на уроке или во время внеурочной деятельности?
Тема « Атмосфера»
Занятие № 6 (8 часов).
Оборудование: термометры, психометр Августа, аспирационный психометрАссмана, анероид, ручной анемометр, физико-географическая карта полушарий, климатическая карта мира.
Вопросы для собеседования:
1. Строение и состав атмосферы.
2. Приходная и расходная части радиационного баланса земной поверхности.
3. Состав теплового баланса земной поверхности.
4. Что влияет на распределение температур воздуха у земной поверхности?
5. Показатели влажности воздуха.
6. Типы облаков. Какие из них выпадают осадки?
7. Закономерности распределения осадков на земном шаре.
8. Постоянные и сезонные центры действия атмосферы в Северном полушарии.
9. Какими показателями характеризуется ветер?
10. Особенности общей циркуляции атмосферы в умеренных широтах.
11. Как образуются циклоны и антициклоны и какая в них погода?
12. Что такое климат? Дайте классификацию климатов по Б. А. Алисову.
13. Чем отличается климат экваториального пояса от субэкваториального, тропического от субтропического?
14. В пределах каких климатических поясов расположены территория РФ? Чем они отличаются?
Методические рекомендации
(по К.К. Кудло, Минск, 1985)
Основным источником тепловой энергии, получаемой земной поверхностью и атмосферой, является излучение Солнца. Поток лучистой энергии Солнца, подходящей к верхней границе земной атмосферы, отличается большим постоянством. Его интенсивность называют солнечной постоянной (I0) и принимают равной 1,98 кал/см2·мин. Проходя через атмосферу, солнечная радиация претерпевает значительные количественные и качественные изменения: часть её поглощается атмосферой, рассеивается, отражается.
Прямые солнечные лучи, достигающие поверхности Земли при безоблачном небе, называют прямой солнечной радиацией, а радиацию, приходящую на поверхность земли в виде рассеянного света, – рассеянной. Вся солнечная радиация, прямая и рассеянная, достигающая поверхности Земли, называется суммарной (Q) её интенсивность зависит от угла падения солнечных лучей и прозрачности атмосферы.
Суммарная солнечная радиация, достигшая земной поверхности, частично поглощается почвой и водоемами и переходит в тепло, а частично отражается. Отношение количества радиации, отраженной от поверхности, к количеству поступающей на эту поверхность, называется альбедо (α).
Нагретая солнечными лучами Земля сама становится источником излучения длинноволновой радиации в мировое пространство. Такая же длинноволновая радиация излучается нагретой атмосферой в мировое пространство и к земной поверхности. Таким образом, в атмосфере встречаются два потока длинноволновой радиации – излучение поверхности и излучение атмосферы. Различие между ними, определяющее фактическую потерю тепла земной поверхностью, образует эффективное излучение (Iэф)
Разность между приходом и расходом радиационного тепла на земную поверхность называется радиационным балансом (R=Q(1-α)-Iэф)
Радиационный баланс для всей земли положительный. Однако, земная поверхность не разогревается, так как избыток поглощенной энергии уравновешивается передачей тепла в воздух и расходом на испарение воды. Тепловой баланс земной поверхности выражается уравнением: R-LE-P=O, где LE- затраты тепла на испарение (L – скрытая теплота парообразования, E- испарения); P – передача тепла в атмосферу путем турбулентного теплообмена.
Воздух нагревается в основном не солнечными, а путем передачи ему тепла подстилающей поверхностью в процессе излучения т теплопроводности. Важную роль в переносе тепла от поверхности в вышележащие слои тропосферы играет турбулентый теплообмен и передача скрытой теплоты парообразования. По мере поднятия вверх температура влажного воздуха в среднем понижается на 0,60 на каждые 100 м подъема. Поэтому характеристики температурных условий, полученные с метеорологических станций, которые расположены на разных высотах над уровнем моря, не могут быть полностью сопоставимы. Чтобы сделать это, необходимо привести их к одному уровню, за который принят уровень моря. С этой целью в полученные путем наблюдений температуры вводят поправку +0,60 на каждые 100 м высоты.
На основе значений температур, приведенных к уровню моря, строят карты изотерм на той или иной территории. Основными факторами, влияющими на распределение температур воздуха у поверхности земли, являются солнечная радиация, характер подстилающей поверхности и перенос воздуха (атмосферная циркуляция)
В воздухе всегда содержится определенное количество водяных паров. Влажность воздуха характеризуется рядом показателей, наиболее важными из которых являются: абсолютная влажность, максимальное влагосодержание, относительная влажность и дефицит влажности.
Абсолютная влажность (е) – это фактическое содержание водяного пара в атмосфере, которое выражается в граммах на 1м3 воздуха или миллиметрах.
Максимальное влагосодержание (Е) – максимально возможное содержание водяного пара в атмосфере при данной температуре.
Относительная влажность (r) – отношение абсолютной влажности к максимальному влагосодержанию, выраженное в процентах. Соотношение между различными видами влажности можно представить в виде формулы 
.
Дефицит влажности (D) – недостаток насыщения при данной температуре: D=E-e.
При конденсации и сублимации водяного пара от соприкосновения с охлажденными твердыми предметами образуются роса, иней, изморозь, гололед и другие виды осадков. Если конденсация или сублимация водяного пара происходит в свободной атмосфере, формируются туман и облака. Степень покрытия неба облаками называется облачностью. Для подсчета облачности предложена 10-балльная система. Каждый балл равен 10 % покрытия неба облаками. При определенных условиях из облаков выпадают осадки: дождь, снег, реже – морось, крупа, град.
Распределение осадков на Земле имеет зонально-региональный характер. Для характеристики условий увлажнения территории применяется коэффициент увлажнения (по Н. Н. Иванову): 
, R – количество осадков, мм; Em – испаряемость.
Воздух, как всякое физическое тело, имеет вес. За нормальное атмосферное давление принято давление воздуха на уровне моря под широтой 450 при температуре 0оС. оно равно 760 мм, или 1013 мб (гПа). При переходе от одной системы измерения давления к другой следует помнить, что 1 мм=1,333 мб (гПа), а 1 мб (гПа)= 0,75 мм.
По мере поднятия над уровнем моря столб воздуха уменьшается, поэтому снижается и давление. Изменение давления с высотой характеризуется с помощью барической ступени.
Чтобы сопоставить между собой величины давления воздуха метеорологических станций, расположенных на разной высоте, необходимо с учетом величины барической ступени привести полученные значения к уровню моря.
Измеряется атмосферное давление с помощью анероида. Определение давления начинают с отсчетом по термометру атташе с точностью до 1/10 градуса (десятые доли определяют на глаз). Затем, легонько постучав пальцем по стеклянной крышке анероида и подождав, пока стрелка успокоится, снимают давления со школы с точностью до 0,1мм. Чтобы найти истинное давление, в показания анероида необходимо внести три поправки: поправку шкалы, температурную и добавочную. Поправки вычисляют по сертификату (поправочному свидетельству), прилагаемому к каждому прибору.
Поправка шкалы зависит от качества изготовленного прибора и определяется с точностью до 0,1мм по таблице в сертификате.
Температурная поправка дается в виде множителя (например, +0,1х), показывающего, насколько нужно изменить давление на каждый градус температуры.
Добавочная поправка обусловлена изменением показаний анероида по истечении некоторого времени в связи с его работой.
Вычислив все поправки и сложив их (сохраняя правило знаков «плюс», «минус»), в отсчет анероида вносят общую поправку и, таким образом, определяют истинное давление воздуха.
Для изучения особенностей распределения давления воздуха в различных местах земной поверхности строят карты изобар. Сравнивая между собой карты изобар января и июля, можно заметить ясно выраженную зональность в распределении давления за год, особенно над океаном. Над экватором весь год существует зона пониженного давления, в субтропиках – зона повышенного давления, которая над океаном распадается на отдельные максимумы. В умеренных широтах существует зона пониженного давления с отдельными минимумами, а над полюсами круглый год сохраняется высокое давление.
В зависимости от сезона зоны высокого и низкого давления смещаются к северу или югу, а над материками они, кроме того, меняют знак на обратный.
Неодинаковое давление атмосферы в разных точках на земной поверхности вызывает движение воздуха в горизонтальном направлении – ветер. Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением. Скорость ветра измеряется анемометром и оценивается метрами в секунду или баллами. При величине барического градиента 1 мм скорость ветра достигает 8 м/с (барический градиент – величина изменения давления на расстоянии 100км в направлении, перпендикулярном к изобаре).
Сила ветра зависит от давления, оказываемого движущимся воздухом на предметы, и измеряется в килограммах на квадратный метр (кг/м2). Сила ветра зависит от его скорости: Р=0,25 V2 кг/м2 , где 0,25 – коэффициент, V – скорость ветра.
Направление ветра определяется той стороной, откуда он дует. Его можно выразить азимутом или румбом. Повторяемость ветров разных направлений графически может быть отражена чертежом – розой ветров. Розу ветров строят следующим образом. На листе бумаги из одной точки проводят восемь направлений основных румбов. На этих линиях в масштабе откладывают отрезки, соответствующие величинам частоты повторяемости ветров разных румбов. Концы отрезков соединяют друг с другом.
Ветра очень разнообразны по своему происхождению и характеру. Круговорот воздуха на Земле осуществляется ветрами общей циркуляции атмосферы. В тропических широтах она представлена пассатами и экваториальными муссонами, в умеренных широтах – западными ветрами, циклонами, антициклонами, полярными ветрами и муссонами внетропических широт.
Взаимодействие метеорологических элементов обуславливает формирование погоды и климата. Погода – физическое состояние атмосферы в данной местности в определенный момент времени. Чтобы студенты лучше поняли процессы формирования погоды, могли составить прогноз ее по местным признакам, им рекомендуется вести календарь погоды. Результаты наблюдений будут обобщены и отражены в отчете по полевой практике, так как рекомендуемое программой проведение метеорологических наблюдений ежедневно только во время полевой практики часто недостаточно для понимания сущности атмосферных процессов.
Форма календаря может быть произвольной, но записи желательно иметь по следующим показателям: дата наблюдения т время; атмосферное давление; температура воздуха; относительная влажность воздуха; направление и скорость ветра; облачность и тип облаков; форма и количество осадков; атмосферные явления; прогноз погоды по местным признакам; фенологические наблюдения.
Климатом называется состояние атмосферы, типичное для данного места и выраженное в определенном режиме погоды.
Общепринятой классификации климатов еще не выработано. В РФ широко распространена классификация климатов Б. П. Алисова, основанная на типах воздушных масс и перемещении. Он выделил следующие климатические пояса:
ü В экваториальном климатическом поясе в течение всего года господствует теплый и влажный экваториальный воздух. Температурный режим равномерен весь год (24–28о). Осадков более 2 000мм. Дожди ливневого характера выпадают регулярно после полудня.
ü Для субэкваториального пояса характерна сезонная смена воздушных масс. Летом, когда преобладает экваториальный воздух, создается режим погоды, свойственный экваториальной зоне. В зимнее время преобладает континентальный тропический воздух, который вызывает засушливую погоду.
ü В тропическом поясе весь год преобладает тропический воздух. Материковый тип тропического климата очень сухой и жаркий, с большими суточными амплитудами воздуха, а океанический тип сходен с экваториальным, так как суточные и годовые амплитуды колебаний температур над океаном невелики.
ü В субтропическом поясе летом преобладает тропический воздух, зимой – умеренный. Материковый тип субтропического климата характеризуется жарким и сухим летом и относительно прохладной и влажной зимой. Более равномерный ход температуры воздуха свойствен океаническому типу.
ü Умеренный климатический пояс характеризуется господством весь год воздуха умеренных широт. Континентальный тип умеренного климата отличается четко выраженным летним максимумом осадков и резким контрастом температурных условий от зимы к лету. В морском типе колебания температур в течение года незначительны, а осадки распределяются равномерно.
ü В субарктическом и субантарктическом климатических поясах зима длинная и холодная с господством арктического (антарктического) воздуха. Летом сюда поступает воздух умеренных широт, поэтому оно теплое, но короткое.
В антарктическом и арктическом поясах весь год господствует очень холодный арктический (антарктический) воздух. Температура самого теплого месяца ниже 0о.
Атмосфера
Состав и строение атмосферы
1. Какой газ составляет большую часть атмосферы? Какова его роль в природных процессах? Рассмотрите таблицу 13 (практикум 1, с. 55) и выделите основные элементы круговорота азота, отвечая на вопросы:
· Какие организмы осуществляют непосредственную фиксацию азота из атмосферы?
· Назовите, какие соединения азота усваиваются высшими растениями, как эти соединения возникают.
· Какие процессы возвращают азот в атмосферу?
2. Какую долю объема атмосферы составляет кислород? Каково значение кислорода в природных процессах? Расскажите о круговороте кислорода в атмосфере, используя таблицу 14 (практикум 1, с. 56).
3. Как образуется озон, где сосредоточена его основная масса и в чем значение озона для биосферы?
4. Какую долю составляет в атмосфере углекислый газ и каково его значение в природных процессах? Рассмотрите таблицу 15 (практикум 1, с. 57) и ответьте на следующие вопросы, выполните задания:
· Каковы источники поступления углекислоты в атмосферу?
· На какие процессы расходуется углекислота атмосферы?
· В каких процессах принимает участие ион бикарбоната
в гидросфере?
· Какие процессы происходят с органическим веществом в почвах? Что такое «почвенное дыхание»?
· Рассмотрите круговорот углерода в литосфере.
· Дополните изображенный на таблице природный круговорот углерода, рассмотрев участие в нем человека с его нынешними техническими возможностями.
5. Как подразделяется атмосфера по составу слагающих
ее газов?
6. Как изменяется газовый состав атмосферы с удалением от земной поверхности?
7. Как подразделяется атмосфера по электрическому
состоянию газов?
8. Какие слои выделяются в атмосфере по характеру
изменения температуры?
9. Чем обусловлено увеличение температуры с высотой
в стратосфере?
10. Можно ли ощутить подъем температуры с высотой
в термосфере?
11. Всегда ли состав земной атмосферы был такой,
как сейчас?
12. Как образовались основные газы, составляющие атмосферу Земли?
13. Как мог накопиться свободный кислород в атмосфере, если на перегнивание растений затрачивается то же количество кислорода, которое растения создают в процессе фотосинтеза?
14. Пользуясь таблицами 16 (практикум 1, с.59) и нижеприведённой таблицей, сравните атмосферу Земли и других планет, заполните таблицу.
· Похожа ли современная атмосфера Земли по составу газов на атмосферу других планет Солнечной системы?
· Атмосфера каких планет более плотная, чем земная?
· У каких планет атмосферное давление у поверхности больше, а у каких значительно меньше, чем на Земле?
· Сравните состав облаков атмосферы Земли и других планет. Сравните состав атмосферы различных планет и состав вулканических газов Земли.
· Какие изменения в составе земной атмосферы произошли благодаря наличию жизни?
· Каких газов, необходимых для существования жизни земного типа, мало на других планетах?
· Какие общие особенности строения атмосферы различных планет вы можете указать?
Таблица № 11
Основные свойства атмосферы Земли и других планет
Солнечной системы
| Планеты | Земля | Меркурий | Венера | Марс | Юпитер |
| Средняя плотность у поверхности, г/см3 | 1,27·10–3 | 10–17(как на высоте 800 км над поверхностью Земли). | 61·10–3(всего в 14 раз меньше плотности воды). | 1,2·10–3 | 10–4 |
| Мощность атмосферы | 3,5 радиуса Земли | 800 км | 500 км | 4 000- | |
| Давление у поверхности в атмосферах | < 2·10–14 | 6·10–3 | Нет твёрдой поверхности и для отсчёта принят уровень с давлением 0,5 атм. | ||
| Температура у поверхности, ºК | 240–310 | 110–500 | 200–270 | ||
| Химический состав атмосферы, Азот | 78,08 | мало | 3 – 5 | 2 – 3 | |
| Кислород | 20,95 | мало | 2·10–4 | 0,1 – 0,4 | |
| Углекислый газ | 0,03 | ≤ 2 | |||
| Водород | 5·10–5 | ≤ 18 | 10–3- | мало | |
| Гелий | 1·10–4 | ≤ 20 | 10–2 | мало | 12,8 |
| Аммиак | 20·10–2 | ||||
| Метан | 1·10–4 | мало | 7·10–2 | ||
| Вода | 0,1 – 1 | 0,1 – 0,1 | 10–3–10–4 | 1·10–4 | |
| Аргон | 0,93 | ≤ 2 | 0,01 | 1 – 2 | |
| Криптон | 1·10–4 | 4·10–5 | 2·10–3 | ||
| Ксенон | 1·10–6 | ≤ 40 – 60 | 1·10–6 | 5·10–3 | |
| Неон | 2·10–3 | 1·10–3 | 10–3 | ||
| Угарный газ | 1·10–5 | 3·10–3 | 4·10–3 | 2·10–7 | |
| Другие компоненты | Озон O3–10–6–10–5 | HCl – 4·10–5 HF – 1·10–6 H2S – 8·10–3 SO2 – 1·10–5 | Озон O3 – 1·10–5 | HCN-1·10–5 PH3- 4·10–5 C2H2–8·10–3 C2H6–4·10–2 | |
| Состав облачности | Вода в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. | Главным образом, H2SO4, но есть немного H2O | Три слоя: верхний-кристаллический аммиак, средний-гидросульфид аммония, нижний- ледяной лёд. Возможно, есть 4-й, нижний-жидкий аммиак. |
Таблица № 12
Характеристика атмосфер планет Солнечной системы
| Планета | Давление атмосферы у поверхности планеты | Химический состав | ||
| атмосферы | облачности | |||
| преобладающие газы | изменения состава в вертикальном разрезе | |||
| Земля современная | ||||
| Меркурий | ||||
| Венера | ||||
| Марс | ||||
| Юпитер | ||||
| Сатурн | ||||
| Уран |
Нагревание атмосферы
15. Как нагревается атмосфера? Что играет большую роль в нагревании атмосферы: непосредственное поглощение проходящей солнечной радиации или тепло, поступающее от земной поверхности?
16. Каким образом атмосфера получает тепло от земной поверхности?
17. От каких факторов зависит неоднородность нагревания земной поверхности?
18. Зависимость нагревания единицы площади земной поверхности от угла падения солнечных лучей (при отсутствии атмосферы) выражается формулой l1 = l0 sinα, где l1-радиация, достигающая земной поверхности (кал/см2/мин), l0-солнечная постоянная, α-угол падения солнечных лучей. Расскажите, как меняется нагревание поверхности в зависимости от широты, от времени года и времени суток.
Таблица № 13
Зависимость нагревания земной поверхности
от величины угла падения солнечных лучей
(при отсутствии атмосферы)
| Углы | 90º | 80º | 70º | 60º | 50º | 40º | 30º | 20º | 10º | 1º |
| l1 | 1,00 | 0,98 | 0,94 | 0,87 | 0,77 | 0,64 | 0,50 | 0,34 | 0,17 | 0,017 |
19. Дайте анализ таблицы, характеризующей изменение длины пути солнечного луча в атмосфере при изменении угла падения луча. Обратите внимание на неравномерность возрастания длины пути солнечного луча при изменении угла падения на равное количество градусов.
Таблица № 14
Изменение длины пути солнечного луча в атмосфере
в зависимости от величины угла падения лучей
| Углы | 90º | 80º | 70º | 60º | 50º | 40º | 30º | 20º | 10º | 5º | 1º | 0º |
| Путь в атмосфере | 1,00 | 1,02 | 1,06 | 1,15 | 1,30 | 1,35 | 2,00 | 2,90 | 5,6 | 10,5 | 27,6 | 35,4 |
20. На основании заданий 18 и 19 сформулируйте вывод: почему к одинаковым по площади участкам земной поверхности на разных широтах приходит различное количество тепла? В каких широтах (низких или высоких) изменение количества приходящего солнечного тепла значительней при изменении угла падения лучей на одну и ту же величину?
21. Какие свойства самой поверхности определяют неоднородность ее нагревания при одинаковом поступлении солнечного тепла?
22. Как меняется альбедо океанской поверхности в зависимости от угла падения солнечных лучей?
23. Ответьте на следующие вопросы и выполните задания:
· Что такое изотермы?
· Каково преобладающее направление изотерм?
· Как меняется температура января и июля по обе стороны от экватора по мере приближения к полюсам?
· Сравните положение изотерм с одинаковыми значениями температур в северном и южном полушариях в различные сезоны. Проследите, например, изотерму +24°С.
· Сформулируйте вывод: какие закономерности в распределении солнечного тепла отражают установленные вами особенности хода изотерм?
· Проследите, одинаково ли положение отрезков изотерм + 16 и +8°С июля и января, расположенных над океанами и континентами, и объясните различие в их положении.
· Сравните положение изотерм +16 и + 8°С в июле в северном полушарии и в январе в южном. Сформулируйте вывод: одинаковы ли температуры лета на одинаковых умеренных широтах в северном и южном полушариях?
· Почему на западе Евразии изотермы января имеют субмеридиональное направление в отличие от главного субширотного направления изотерм? Как меняется температура января на территории Евразии на широте Москвы и почему?
· Сформулируйте вывод: какие свойства подстилающей поверхности определяют установленные нами (пп. 6, 7, 8) закономерности хода изотерм?
· Можно ли уловить по особенностям хода изотерм влияние океанических течений?
