【Edizione Shanghaiana】Scienze della Scuola Media, Ottavo Anno, Primo Semestre: L'«abito protettivo» dell'atmosfera: composizione e stratificazione verticale

Barriera vitale dell'atmosfera: non solo un gas, ma un custode

Come studioso di geografia, dobbiamo innanzitutto comprendere che l'atmosfera non è una «coperta» uniforme. È un sistema dibarriera e cuscino. L'atmosfera bassa è composta daaria secca, vapore acqueo e particelle solide sospese nell'atmosferatre componenti. Tra cui,l'ozonoassorbe la radiazione ultravioletta, proteggendo gli organismi viventi dai dannosiraggi solarieffetti.

Figura 2-1-1 Schema semplificato della stratificazione verticale dell'atmosfera

Il mistero della struttura a tre strati

Troposfera: contiene circa i 3/4 della massa atmosferica e quasi tutto il vapore acqueo. Le leggi fisiche sono estremamente rigorose:per ogni aumento di 1000 metri in altezza, la temperatura diminuisce di 6 °C. Questa distribuzione non uniforme del calore causa flussi d'aria intensi, generando nuvole, pioggia e neve.
Stratosfera:la temperatura aumenta con l'altezza. Qui l'ozono assorbe la radiazione ultravioletta rilasciando calore. Poiché l'aria si muove principalmente in orizzontale, l'atmosfera è estremamente stabile, rendendola la scelta ideale per il volo di routine degli aerei civili.
Alta atmosfera: qui l'Ionosferariflette le onde radio. Come mostrato nella Figura 2-1-2 sulle onde radio, funge da «torre di trasmissione naturale» per le comunicazioni radio a lunga distanza.

L'esistenza dell'atmosfera non fornisce solo ossigeno per respirare, ma anche il suoeffetto di isolamento termico sulla superficie terrestreriduce le differenze di temperatura tra giorno e notte, fornendo un ambiente climatico stabile per la crescita di tutte le forme di vita sulla Terra. L'atmosfera è l'«abito» più robusto e più tenero della Terra.

DOMANDA 1

Qual è la sostanza presente nell'atmosfera che assorbe principalmente la radiazione ultravioletta solare e viene chiamata «ombrello protettivo della vita terrestre»?

Azoto

Ossigeno

l'ozono

Vapore acqueo

DOMANDA 2

Se un picco è alto 2000 metri rispetto al fondo della valle, secondo la legge della variazione verticale della temperatura nella troposfera, quanto sarà più freddo il picco rispetto al fondo?

più caldo di 6 °C

più freddo di 6 °C

più freddo di 12 °C

più caldo di 12 °C

DOMANDA 3

Qual è la ragione principale per cui la temperatura nella stratosfera aumenta con l'altezza?

L'anidride carbonica assorbe la radiazione terrestre

L'ozono assorbe in grande quantità la radiazione ultravioletta solare

È lontano dal suolo, quindi l'influenza della radiazione terrestre è minima

La densità dell'atmosfera in questa zona è estremamente alta

DOMANDA 4

Quale delle seguenti affermazioni sulla troposfera è errata?

I fenomeni meteorologici sono variabili

La massa dell'atmosfera rappresenta circa i 3/4 della massa totale

La temperatura aumenta con l'altezza

Il vapore acqueo e le impurità solide sono concentrati qui

DOMANDA 5

Le comunicazioni radio a onde corte possono coprire lunghe distanze grazie principalmente all'atmosfera?

Troposfera

Stratosfera

Ionosfera

Strato di ozono

Studio integrato di rilevamento atmosferico e stratificazione verticale

Analizzare l'impatto dell'atmosfera a diverse quote sull'attività umana

L'esploratore Zhang Qiang intende scalare il Monte Everest, mentre contemporaneamente un aereo civile sta volando a 10.000 metri sopra di lui. Attraverso questo scenario quotidiano, analizzeremo le caratteristiche strutturali dell'atmosfera.

1. In base alle diverse leggi della variazione della temperatura con l'altezza, in quante strati si divide principalmente l'atmosfera, e quali sono le loro caratteristiche?

Risposta:
L'atmosfera si divide principalmente in tre strati: (1) Troposfera: la temperatura diminuisce con l'altezza, con intensa attività convettiva e fenomeni meteorologici frequenti. (2) Stratosfera: la temperatura aumenta con l'altezza, l'atmosfera è stabile, il cielo è sereno e contiene lo strato di ozono. (3) Alta atmosfera: la densità dell'aria è estremamente bassa e contiene l'ionosfera, capace di riflettere le onde radio.

2. In quale strato si verificano fenomeni come pioggia, neve e fulmini? In quale strato è preferibile che gli aerei volino?

Risposta:
Pioggia, neve e fulmini si verificano tutti nella troposfera, poiché questa contiene quasi tutto il vapore acqueo e le impurità. Gli aerei volano meglio nella stratosfera, dove l'aria si muove principalmente in orizzontale, con buona visibilità e correnti d'aria stabili.

3. Qual è l'impatto dell'alta atmosfera sull'attività umana?

Risposta:
Nell'alta atmosfera si trova l'ionosfera, che riflette le onde radio corte, garantendo così le comunicazioni radio a lunga distanza sulla Terra. Inoltre, è lo spazio in cui operano i satelliti artificiali e si manifestano le aurore polari.

4. Analisi del grafico: di giorno, a uguale altezza sopra la superficie, qual è la differenza di pressione tra oceano e terraferma? Dove è più alta, dove più bassa?

Risposta:
Di giorno, la terra si scalda rapidamente, diventando più calda, l'aria si espande e sale, creando una bassa pressione al suolo; l'oceano si scalda lentamente, mantenendosi relativamente più fresco, l'aria si abbassa, creando una alta pressione al suolo. Pertanto, vicino al suolo, la pressione sull'oceano è più alta che sulla terraferma.

5. Continuando dalla domanda precedente, come si distribuiscono le pressioni a una certa altezza sopra il suolo? In che modo si differenziano e in che modo sono simili al livello del suolo? E cosa succede di notte?

Risposta:
A una certa altezza nell'alta atmosfera, la distribuzione della pressione è opposta a quella al suolo (alta pressione sopra la terraferma, bassa pressione sopra l'oceano). Di notte, il quadro si inverte completamente: la terra si raffredda rapidamente, formando alta pressione, mentre l'oceano si raffredda lentamente, formando bassa pressione. Ciò prepara il terreno per lo studio successivo sul ciclo termico.