運用數(shù)值模擬法突破熱力環(huán)流難點
2012-04-29 19:57:54張智泉
甘肅教育 2012年22期
張智泉
〔關(guān)鍵詞〕 地理教學(xué)；熱力環(huán)流；
數(shù)值模擬法
〔中圖分類號〕 G633.55
〔文獻標識碼〕 C
〔文章編號〕 1004—0463（2012）
22—0085—01
熱力環(huán)流是高中地理教學(xué)的重點和難點。學(xué)生在學(xué)習這部分內(nèi)容時，往往難以正確理解高低空氣壓數(shù)值的絕對性和高低氣壓的相對性，無法把握熱力環(huán)流的本質(zhì)。筆者運用數(shù)值模擬法來講解這一問題，則收到了理想的教學(xué)效果。其具體步驟如下：
一、模擬初始狀態(tài)
如圖1，假設(shè)在單位面積A和單位面積B上各有一延伸至大氣上界的空氣柱，鑒于高低空空氣密度的差異，則可以用數(shù)值“800”和“200”分別來表示假定兩空氣柱內(nèi)低空與高空的空氣重量。那么，按照氣壓的定義，A處低空氣壓在數(shù)值上就等于A上部整個空氣柱內(nèi)空氣的重量，即1000（800+200），A處高空（虛線處）氣壓則為虛線以上空氣柱內(nèi)空氣的重量，即200；B處低高空氣壓與A一樣，也分別為1000和200。此時，由于同一水平面內(nèi)氣壓相等，所以不會產(chǎn)生熱力環(huán)流。
二、模擬空氣運動過程
如圖2，如果A處空氣受熱，B處空氣受冷，則會發(fā)生如下變化：A處空氣受熱膨脹上升，密度變小，假設(shè)低空有100單位重量空氣上升到高空，高空空氣柱因增多100單位重量空氣，密度增大，其中有部分空氣必然會溢出，可能會有50單位重量空氣溢出。同樣的道理，B處空氣受冷收縮下沉，密度增大，假設(shè)高空有100單位重量空氣下降到低空，高空空氣柱因減少100單位重量空氣，密度減小，外部必然會有空氣補充進來，可能會有50單位重量空氣流入。這樣就形成了圖2所示空氣運動模式。
三、模擬熱力環(huán)流的形成
如圖3，空氣的流動可造成空氣重量的重要改變，高低空氣壓數(shù)值也會發(fā)生相應(yīng)的變化。A、B兩處低高空空氣重量分別變?yōu)椋篈低空700（800-100），A高空250（200+100-50），B低空900（800+100），B高空150（200-100+50）。A、B兩處低高空氣壓數(shù)值分別變?yōu)椋篈低空950（700+250），A高空250，B低空1050（900+150），B高空150。到此為止，氣壓的絕對數(shù)值關(guān)系在圖中一覽無余。而在同一水平面，氣壓的相對高低（即高低氣壓）也對比明顯，空氣由高壓流向低壓，熱力環(huán)流自然就形成了。
?? 編輯：孟 剛
