热气球是怎么飞上天空的呢?这是因为空气动起来了。要解释空气运动的原因和过程,得先介绍一个物理学概念“气压”。
地球表面覆盖着厚厚的大气层,人类全被包裹在其中。大气层也受到地球引力的作用而产生重力。这就相当于每个人都顶着一定重量的空气柱在生活。那么为何我们感觉不到空气柱的重量呢?这是因为我们已经习惯了空气柱的存在,就像水中的鱼儿感觉不到水的压力一样。科学家将单位面积上空气柱的重量,叫作 气压 ,单位是帕斯卡,简称帕。国际上规定,将温度为0℃,纬度45°海平面上的气压定为一个标准大气压,数值约101千帕。
海拔高度 是一个地方高出海平面的垂直距离。海拔越高的地方,其上部空气柱的重量越低,气压值也越低。比如青藏高原,气压只有60千帕左右,因为气压过低,水不到100℃就沸腾了,需要用高压锅来煮东西。在低海拔地区生活惯了的人到了青藏高原会出现高原反应,头晕目眩、恶心呕吐,也是因为不适应那里的低气压。
海拔高度相同的地方也会有高气压和低气压的差异,这是因为不同的地方接受的太阳辐射量不一样,地面温度不同,最明显的比如赤道地区和两极地区。受热多的地方,近地面的空气也受热膨胀,密度变小,空气受到浮力作用而上升,近地面形成低压区;上升的空气在高空聚集,形成同一海拔高度上相对的高压区。受热少的地方,近地面气流则以冷却下沉为主,形成高压区;因为空气下沉到近地面,上空的气流密度变小,形成同一海拔高度上相对的低压区。
热气球的飞行就是这个原理,依靠加热球囊中的空气使它密度变小,在周围冷空气的浮力作用下升入天空。当停止加热时,球囊里的空气逐渐冷却,热气球才能重新回到地面。
水平方向上,空气总是从气压高的地区流向气压低的地区,也就是从气温低的地区流向气温高的地区,空气的水平流动就是我们熟悉的风。高空的风也是从高压区吹向低压区,但是风向与近地面相反。高空风,加上近地面的风,以及空气受热上升、遇冷下沉的垂直运动,共同组成了完整的空气运动循环,叫作 热力环流 ,它是大气运动最简单的形式。我们可以用热力环流原理来解释生活中的许多自然现象。
冬天,装有暖气的教室很温暖,如果有同学打开教室的门,坐在门口第一排的人一定会先感觉有冷风从下面吹着自己的腿和脚。这是因为教室里气温高,空气密度小,气压低;而外面气温低,空气密度大,气压高,冷空气便紧贴地面吹进教室里。
把空间尺度放大到城市范围,一座城市就像一个地区内的“热岛”,因为城市人口密集,人们的生产生活产生大量的热,致使城市比周围郊区气温高,形成区域内的低压中心,风便常年从四面八方的郊区吹向市区,形成 城市风 。如果要建设可能产生大气污染的工业,并不是随便在郊区找块儿地就行了,而是要布局在城市风可以影响到的范围之外,并在工厂与郊区之间种植树木,建设绿化隔离带,因为“城市风”会把郊区的污染物带回市区。
山区白天与夜晚的风向会发生变化,白天山顶受到太阳的强烈照射,迅速升温,形成低压区,而山谷因山峰和树木的阻挡,升温较慢,形成较冷的高压区,风从山谷吹向山顶,叫谷风;夜晚,山顶迅速冷却降温,形成高气压区,而山谷因地势低,加上人类活动和水体的影响,降温慢,比较温暖,盛行上升气流,近地面形成低压区,凉凉的风便从山顶吹向山谷,成为山风。 山谷风 是山区特有的热力环流现象。“何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时”,巴山之所以多夜雨,就是因为山区地形条件下这种独特的热力环流形式造成的,夜晚山谷温暖,气流上升,越往上气温越低,空气中的水汽便凝结成云雨降落下来。
在沿海地区,白天和夜晚的风向会有所不同。这是因为,水体的比热容(吸热或散热的能力)比陆地大,吸收同样的太阳辐射热量,水体升高的温度较少,所以,白天陆地比海洋升温快,陆地上气流上升,在近地面形成低压区,同一海拔高度的海洋上则形成高压区,风从海洋吹向陆地,叫作海风;夜晚陆地比海洋降温快,陆地上形成高压区,海洋上形成低压区,风从陆地吹向海洋,叫作陆风。 海陆风 也是常见的热力环流现象。
影响中国大部分地区的 季风 现象,是一种更大时空尺度的热力环流。夏季,大陆比海洋温度高,形成低气压中心,风从海洋吹向陆地,带来丰沛的降水;冬季大陆比海洋气温低,形成高压中心,强劲的风从大陆吹向海洋。中国位于面积最大的亚欧大陆上,面向面积最大的太平洋,受海洋和陆地的季节性温度变化影响很大,形成了世界上最典型的季风气候。
世界上很多不同尺度的事物,却拥有惊人相似的运转原理。这些规律性的知识是人们认识世界的强有力工具。明白了热力环流原理,就可以解释热气球的运行,孔明灯的放飞,暖气片为什么装在地面,制冷的空调为何装在高处,甚至气候成因等一系列现象。
篇一
1、人类对宇宙的认识过程:天圆地方说、地圆说、地心说、日心说、大爆炸宇宙学说。
2、宇宙的基本特点:由各种形态的物质构成,在不断运动和发展变化。
3、天体的分类:星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、星际物质。
4、天体系统的成因:天体之间因相互吸引和相互绕转,形成天体系统。
5、天体系统的级别:地月系-太阳系-银河系(河外星系)-总星系
6、日地平均距离:1.496亿千米。
7、太阳系九大行星的位置:水金地火(小)、木土天海冥。
8、九大行星按结构特征分类:类地行星(水金地火)、巨行星(木土)、远日行星(天海冥)。
9、地球上生物出现和进化的原因:光照条件、稳定的宇宙环境、适宜的大气和温度、液态水。
10、太阳的主要成分氢和氦。
11、太阳辐射能量的来源核聚变反应。
12、太阳辐射对地球和人类的影响维持地表温度,水循环、大气运动等的动力,人类的主要能源。
13、太阳活动黑子(标志)、耀斑(最激烈)。
14、我国太阳能的分布:青藏高原()、四川盆地(最低)。
15、太阳外部结构及其相应的太阳活动光球(黑子)、色球(耀斑)、日冕(太阳风)。
篇二
1、太阳黑子的变化周期11年。
2、太阳活动对地球的影响:①影响气候②影响短波通讯③产生磁暴现象
3、月相新月、蛾眉月、上弦月、满月、下弦月、残月
4、月相变化规律:上上西西(上弦月),下下东东(下弦月)
5、星期的由来:朔望两弦四相。
6、空间探索阶段的开始1957年10月,原苏联第一颗人造地球卫星上天。
7、空间开发阶段的开始1981年第一架航天飞机试航成功。
8、我国航天事业的发展史:1970年"东方红"一号、2005年"神舟六号"载人航天试验飞船。
9、宇宙自然资源的分类:空间资源(高真空、强辐射、失重)、太阳能资源、矿产资源。
10、保护宇宙环境清除太空垃圾、加强国际合作。
11、地球的平均半径6371千米
12、地球的赤道周长4万千米
13、纬线和纬度,低纬、中纬、高纬的划分连接东西的线。每1个纬度为111.1千米;0-30、30-60、60-90。
14、经线和经度连接南北的线。相对的两条经线组成一个经线圈。
15、东西两半球的划分:西经20°和东经160°的经线圈。
篇三
1、南北两半球的划分:以赤道为界,以北的为北半球,以南的为南半球。
2、南北回归线和南北极圈:23°26′和66°34′纬线
3、本初子午线0°经线,通过英国伦敦格林尼治天文台原址。
4、南北方向的判断有限方向,北极为最北,南极为最南。
5、东西方向的判断无限方向,沿着自转方向为向东,逆着自转方向为向西。
6、东西经的判断沿着自转方向增大的是东经,减小的是西经。
7、南北纬的判断度数向北增大为北纬,向南增大为南纬。
8、地球自转的方向自西向东。从地球北极上空观察,呈逆时针旋转。
9、地球自转的周期恒星日,23小时56分4秒(真正周期);太阳日,24小时。
10、地球自转的速度角速度(每小时15°),线速度(自赤道向两极递减)
11、地球公转的轨道椭圆轨道。一月初(近日点),七月初(远日点)。
12、地球公转的方向自西向东。从地球北极上空观察,呈逆时针旋转。
13、地球公转的周期恒星年(365日6时9分10秒)、回归年(365日5小时48分46秒)
14、地球公转的速度在近日点时公转速度较快,在远日点时较慢。
15、黄赤交角黄道平面与赤道平面的夹角,目前为23°26′。
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希望本篇文章《地理科普:带你认识我们的家园-行星地球 25.放飞热气球》能对你有所帮助!
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