【高考地理】地理视角看丁达尔效应！附大气受热原理及应用、大气的垂直分层、逆温现象

丁达尔效应

丁达尔效应（Tyndall effect），也叫“丁达尔现象”，或者“丁铎尔现象”、“丁泽尔效应”、廷得耳效应。

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效应介绍

命名始源

英国物理学家约翰·丁达尔（John Tyndall，1820～1893年），1869年首先发现和研究了胶体中的上述现象。这条光亮的“通路”是由于胶体粒子对光线散射形成的。丁达尔效应是区分胶体和溶液的一种常用物理方法。

产生原因

在光的传播过程中，光线照射到粒子时，如果粒子大于入射光波长很多倍，则发生光的反射；如果粒子小于入射光波长，则发生光的散射，这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光，称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。

胶体能有丁达尔现象，而溶液几乎没有，可以采用丁达尔现象来区分胶体和溶液，注意：当有光线通过悬浊液时有时也会出现光路，但是由于悬浊液中的颗粒对光线的阻碍过大，使得产生的光路很短。

实验例证

（1）当光束通过粗分散体系，由于分散质的粒子大于入射光的波长，主要发生反射或折射现象，使体系呈现混浊。

（2）当光线通过胶体溶液，由于分散质粒子的直径一般在1～100nm之间，小于入射光的波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱，出现丁达尔现象。

（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光

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总结

丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法（还可以透过半透膜检测)。当一束光线透过胶体，从垂直入射光方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的通路，丁达尔效应的出现从而也寓意着光可被看见。

大气受热原理及应用

(2020·高考全国卷Ⅱ)对我国甘肃某绿洲观测发现，在天气稳定的状态下，会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成1～3题。

1．图示观测时段内(　　)

A．正午绿洲和沙漠长波辐射差值最大

B．傍晚绿洲降温速率大于沙漠

C．凌晨绿洲和沙漠降温速率接近

D．上午绿洲长波辐射强于沙漠

2．绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的主要原因是绿洲(　　)

①白天温度低 ②蒸发(腾)多

③空气湿度大 ④大气逆辐射强

A．①② B．②③

C．③④ D．①④

3．这种现象最可能发生在(　　)

A．1—2月 B．4—5月

C．7—8月 D．10—11月

【解题流程】

【尝试解答】　1.C　2.A　3.C

【知识拓展】　比热容大的下垫面，白天升温慢，夜晚降温慢，气温日较差较小；比热容小的下垫面，白天升温快，夜晚降温快，昼夜温差大。

1．大气的受热过程和对地面的保温作用示意图

2．大气削弱作用的应用

(1)内陆地区(如我国西北地区)太阳辐射强

(2)湿润内陆盆地(如四川盆地)太阳辐射弱

3．大气保温作用的应用

(1)温室气体大量排放使全球气候变暖

(2)雾、露、霜的形成

(3)分析农业实践中的一些现象

①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。

②深秋农民燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。

③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。

④干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石，不但能防止土壤水分蒸发，还能增大昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。

4．昼夜温差大小的分析

分析昼夜温差大小要结合大气受热过程原理，主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析。

(1)地势高低：地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。

(2)天气状况：晴朗的天气条件下，白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。

(3)下垫面性质：下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地。

5．与青藏高原有关的大气热力作用

(1)青藏高原太阳辐射强

①纬度较低，太阳高度大，太阳辐射强；②地势高，空气稀薄，大气削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多；③晴天多，日照时间长。

(2)青藏高原气温日较差大

地势高，空气稀薄，白天大气削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多，增温快，夜晚大气逆辐射弱，地面损失的热量多。

(3)青藏高原比同纬度长江中下游平原气温低

地面辐射是近地面大气的直接热源，而青藏高原地势高，空气稀薄，大气对地面长波辐射的吸收能力有限，不利于热量的积累，且大气逆辐射弱，地面损失的热量多，所以年均温较低。

(2022·沈阳期末)读地球大气受热过程示意图，回答 1～2 题。

1．大气中(　　)

A．②增加，到达地面的太阳辐射增多

B．③减少，地球南北两极极光增强

C．④增多，会加重雾霾天气

D．节能减排会使⑦减少

2．深秋至第二年早春，霜冻多出现在晴朗的夜晚，图中能反映其原因的是(　　)

A．①⑥ B．⑥⑦

C．④⑤ D．②③

(2022·济南高三模拟)传统日光温室多设计成“垂直墙体＋坡面透明膜”的结构(下左图)。近年来，我国某地(36°48′N，118°42′E)出现了一种“阴阳棚”结构的棚体，即以传统日光温室的垂直墙体为共用墙，建造一个采光面相反的棚体(下右图)。据此完成3～5题。

3．“阴阳棚”温室中(　　)

A．甲棚为阳棚，主要种植菌类

B．甲棚为阴棚，主要种植蔬菜

C．乙棚为阳棚，主要种植蔬菜

D．乙棚为阴棚，主要种植菌类

4．为提高阴阳棚的互利效果，共用墙体上部和下部各留有一个空气通道，且在通道处装有风扇，加速空气流通。据此推断，上下通道气流方向以及作用分别为(　　)

A．通道1气流向南流，为甲棚降温

B．通道1气流向北流，为乙棚增温

C．通道2气流向南流，为甲棚增温

D．通道2气流向北流，为乙棚降温

5．相比于传统温室，“阴阳棚”温室(　　)

A．土地利用率低 B．获取光照更多

C．保水能力减弱 D．效益大幅增加

1.D　2.B

解析：第1题，②表示大气对太阳辐射的削弱作用，②增加，到达地面的太阳辐射会减少，A错误；③表示地面对太阳辐射的反射作用，与地球南北两极极光无关，B错误；④表示到达地面的太阳辐射，雾霾天气缓解会使④增多，C错误；⑦表示大气逆辐射，节能减排会使其减少，D正确。故选D。第2题， 霜冻天气多出现在晴朗的夜晚，因为晴朗的夜晚天上无云或者少云，大气稀薄，吸收地面辐射的能力较弱，地面辐射热量散失较多，大气的保温作用较弱，即大气逆辐射较弱，故⑥⑦正确，故选B。

3.D　4.B　5.D

解析：第3题，“阴阳棚”中，甲棚位于南侧，该地位于北回归线以北，所以甲棚为阳棚，乙棚为阴棚，B、C错；甲棚为阳棚，光照条件较好，主要种植喜光的蔬菜，A错；乙棚为阴棚，光照条件相对较差，主要种植喜阴的菌类，D对。故选D。第4题，甲棚为阳棚，光照条件较好，棚内气温较高，气流上升，从通道1进入乙棚，为乙棚增温；乙棚为阴棚，光照条件相对较差，气温较低，空气下沉，气流从通道2进入甲棚，为甲棚降温。所以通道1气流向北流，为乙棚增温，通道2气流向南流，为甲棚降温。故选B。第5题，相比于传统温室，“阴阳棚”温室加大了对原先墙体北侧光照条件相对较差的土地的利用，土地利用率提高，因地制宜发展对光照需求不同的农作物，增加了农产品种类，效益大幅增加。故选D。

大气的垂直分层

读大气垂直分层示意图，完成1～3题。

1．图中能正确表示大气层气温垂直变化的曲线是(　　)

A．① B．②

C．③ D．④

2．对无线电短波通信具有重要意义的电离层位于(　　)

A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部

C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层

3．我国发射的“神舟”号飞船运行轨道所在的大气层(　　)

A．气温在－50～20 ℃

B．气温随高度增加平稳下降

C．最低气温约为－80 ℃

D．最高气温约为40 ℃

【解题流程】

【尝试解答】　1.B　2.D　3.C

【反思领悟】　①熟练掌握大气温度的垂直分布规律；②牢记近地面、对流层顶、平流层顶的高度和温度数值；③牢记各层特点及对人类活动的影响。

1．大气垂直分层及其特点

2．各层大气的热量来源及特点

2020年11月24日，“嫦娥五号”探测器成功发射升空。12月17日凌晨，“嫦娥五号”携带月壤返回地球并安全着陆。下图为“嫦娥五号”返回路线示意图。据此完成1～2题。

1．“嫦娥五号”升空过程中依次经过的大气层是(　　)

A．对流层、平流层、高层大气

B．高层大气、平流层、对流层

C．平流层、对流层、高层大气

D．对流层、高层大气、平流层

2．“嫦娥五号”返回途中，可能发生的现象是(　　)

A．甲—乙段出现雷雨天气

B．乙—丙段出现了臭氧层

C．丙—丁段空气对流显著

D．丁—戊段空气密度增大

解析：第1题，“嫦娥五号”升空最后到达月球，此过程中依次经过的大气层是对流层、平流层、高层大气。故选A。第2题，“嫦娥五号”返回途中，甲—乙段位于120～60 km，位于高层大气，没有雷雨天气，A错误。乙—丙段位于60～100 km，位于高层大气，臭氧层位于平流层，B错误。丙—丁段位于100～10 km，对流层平均厚度约为12 km，丙—丁段空气对流不显著，C错误。丁—戊段位于10 km以下，位于对流层中，对流层自上而下空气密度增大，D正确。故选D。谭老师地理工作室综合整理

答案：1.A　2.D

逆温现象

(2021·广东选择考)辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4 000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成1～3题。

1．冬季易加强辐射逆温的地形是(　　)

A．山峰　 　　 B．平原

C．谷地 D．丘陵

2．黄河源地区辐射逆温常出现的时间和天气状况是(　　)

A．日落前后，大风呼啸

B．正午时刻，雨雪交加

C．午夜时分，浓云密雾

D．日出之前，晴朗无风

3．黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于(　　)

A．锋面气旋多 B．下沉气流盛行

C．准静止锋强 D．热力对流强盛

【解题流程】

【尝试解答】　1.C　2.D　3.B

1．逆温现象产生的机理

在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约海拔每升高100 m，气温降低0.6 ℃，这主要是由于对流层大气的主要的、直接的热源是地面，离地面越远，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。

2．逆温的类型及成因

3.逆温的形成及消失过程

(1)图①为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气也随之降温。离地面越近，降温越快；离地面越远，降温越慢，因而形成了自地面开始的逆温(图②)。

(2)随着地面辐射冷却的加剧，逆温层逐渐向上扩展，黎明时达到最强(图③)。

(3)日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温层便自下而上逐渐消失(图④、图⑤)。

4．逆温的影响

(1)有利方面

①逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生。

②逆温出现在高空时，有利于飞机的飞行。

③与其他天气现象一样，逆温可以被当作一种气候资源加以利用。例如，在我国新疆伊犁河谷，逆温出现在10月至次年3月，长达半年之久，有效地提高了冬季谷地的温度，使多年生果树越冬可以免受冻害等。

(2)不利方面

①逆温时大气结构比较稳定，容易加重大气污染。

②对天气的影响：容易产生大雾等不利天气。

③对交通的影响：能见度降低，地面湿滑。

(2022·长沙质检)“雷打雪”是指冷暖空气交汇产生强对流，导致降雪时常伴有闪电、打雷的天气现象。“雷打雪”发生时当地一般会出现逆温层。据此完成1～3题。

1．“雷打雪”发生时(　　)

A．暖湿空气被迫下沉

B．强冷空气被迫抬升

C．大气水平运动显著

D．大气垂直运动显著

2．“雷打雪”的闪电、打雷现象主要发生在(　　)

A．逆温层之上 B．逆温层之下

C．逆温层顶部 D．逆温层底部

3．“雷打雪” 发生前，当地(　　)

A．气温偏高、湿度偏大

B．气温偏低、湿度偏大

C．气温偏高、湿度偏小

D．气温偏低、湿度偏小

解析：第1题，“雷打雪”在中国又称“雷打冬”，是冬季出现的一种边下雪边打雷的强对流天气。进入冬季后，某区域气温偏暖，暖湿空气相对旺盛，冷空气南下时与暖气团交汇，剧烈的温差会使暖湿气流迅速抬升，对流加剧，形成雷雨云团。同时湿度较大的空气在冬季会造成雨雪天气，从而出现“雷打雪”现象。“雷打雪”发生时，一般降雪量较大，出现大到暴雪。“雷打雪”发生时，大气垂直运动显著，D正确。第2题，“雷打雪”现象发生时，暖湿空气被迫抬升、强冷空气被迫下沉，形成逆温层，冷暖空气交汇产生强对流。所以，闪电、打雷现象主要发生在逆温层之上。故选A。第3题，根据前面分析，某区域气温偏暖，暖湿空气相对旺盛，冷空气南下时与暖气团交汇，剧烈的温差会使暖湿气流迅速抬升，对流加剧，形成雷雨云团。同时湿度较大的空气在冬季会造成雨雪天气，从而出现“雷打雪”现象。故“雷打雪” 发生前，当地气温偏高、湿度偏大。故选A。

答案：1.D　2.A　3.A

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