Как провести грамотные,
интересные и содержательные уроки
по предстоящим темам

Тема «Атмосфера»

в 7-м классе

К.С. ЛАЗАРЕВИЧ

Изучение атмосферы и процессов, происходящих в ней, в седьмом и тем более в шестом классе значительно затруднено тем, что школьники совсем не знают физики. В шестом они еще не начинали ее, в седьмом только-только начали механику, ни о каких газовых законах нет и речи. Кое-что ученики знают из курса природоведения, слышали в телепередачах, читали, но все это нужно прежде всего проверить, убедиться, что действительно знают. В земной коре идут в основном механические процессы, их можно объяснить наглядно. Чтобы серьезно, строго объяснить все атмосферные процессы, о которых говорится в школьных курсах, школьники должны быть знакомы как минимум со следующими понятиями:

— плотность, единицы ее измерения,
— давление вообще и давление воздуха в частности,
— единицы измерения давления,
— ускорение Кориолиса,
— адиабатический процесс,
— абсолютная и относительная влажность,
— конденсация пара.

Естественно, что ничего этого они не знают. Приходится многое объяснять упрощенно, о некоторых явлениях, которые обусловливают особенности климата материков, рассказывать как о некоторой данности, почти не объясняя.

Предварительное задание

В самом начале, возможно даже на первом уроке географии, продиктуйте ученикам несколько тезисов о циклонах и антициклонах;
в одних учебниках для 6-го класса о них говорится (Крылова 6),
в других — нет. Объяснения давать не нужно, к ним вы придете в свое время, сейчас же пусть школьники запишут следующее.
Участки, где давление воздуха понижено, называются циклонами.
В циклонах погода преимущественно облачная, выпадают осадки.
В циклоне (в Северном полушарии) воздух перемещается по окружности, против часовой стрелки.
На картах погоды в центре циклона ставят букву Н (низкое давление), циклон обычно закрашивают синим цветом.
Пусть ученики сформулируют такие же положения для антициклона, исходя из того, что анти- означает против-. Должно получиться следующее.
Участки, где давление воздуха повышено, называются антициклонами.
В антициклонах погода преимущественно ясная, осадки не выпадают.
В антициклоне (в Северном полушарии) воздух перемещается по окружности, по часовой стрелке.
На картах погоды в центре антициклона ставят букву В (высокое давление), антициклон обычно закрашивают красным цветом.
Предложите учащимся в течение двух-трех недель, до начала изучения атмосферы и в ходе его, послушать и посмотреть передачи о погоде по телевидению (лучше всего подходит для этого программа «Сегодня» на канале НТВ) и ответить на вопросы. Кстати, такое задание поможет ученикам и в дальнейшем с пониманием слушать передачи о погоде.
Подтверждаются ли записанные положения о направлении кругового движения воздуха в циклонах и антициклонах?
Подтверждаются ли записанные положения об облачной, с осадками и ясной погоде в циклонах и антициклонах?
В какую сторону обычно движутся циклоны? Обратите внимание школьников, что речь идет не о ветрах в пределах циклона, а движении самого циклона, о смещении его центра.
Где чаще можно увидеть на карте погоды линию атмосферного фронта (раздела воздушных масс) — в циклоне или в антициклоне?
После прохождения циклона наступает потепление или похолодание? Почему?
На то, чтобы дать такое задание, может уйти до пол-урока, но выигрыш времени в дальнейшем, при изучении атмосферы, окажется более значительным. Ответы могут оказаться несколько разными в разных регионах, естественно, что учащиеся будут обращать большее внимание на свой собственный. Но общие закономерности установить удастся.

Погода и климат

На первом уроке, посвященном атмосфере, выясните, что’ школьники помнят из этой темы из природоведения, из начального курса географии, из прочитанного самостоятельно. Опрос лучше проводить без оценок, это даст более достоверную картину. Важно, чтобы учащиеся твердо усвоили разницу между погодой и климатом. Можно предложить задание: вставить в каждую из фраз правильное слово — погодные или климатические.
1. Из-за суровых ... условий в Якутии нельзя выращивать кукурузу.
2. Благоприятные ... условия минувшего лета позволили получить на Украине хороший урожай зерновых.
3. Сложные ... условия задержали вылет самолета на четыре часа.
4. ... условия Индии позволяют снимать до трех урожаев в год.
В первом и четвертом предложениях говорится о климатических условиях; речь идет о том, что из года в год в Якутии кукурузу выращивать нельзя, а в Индии можно снимать три урожая. Во втором говорится о погоде только минувшего лета, а в иное лето может и не быть такой погоды; в третьем мы говорим о погоде в тот определенный день, когда летел интересующий нас самолет.

Распределение тепла на Земле

Общая схема распределения тепла на Земле обычно затруднений не вызывает: к экватору — жарче, к полюсам — холоднее. Но изображение этого на карте потребует того, чтобы было повторено или введено понятие изолиния. Это общее понятие встречается лишь в одном учебнике 6-го класса (Лобжанидзе, с. 32); еще в одном (Крылова 6) даны частные понятия — изогипсы и изобаты. Обычно об изолинии говорят, что она соединяет точки с одинаковыми значениями какого-либо показателя, например температуры (изотерма), давления воздуха (изобара), глубины (изобата) и т. д. Но вот мы хотим провести изотерму 15° на карте погоды и не находим точки с температурой ровно 15°; есть точки с температурой больше или меньше этой, но чтобы ровно — ни одной. Это нередко вызывает затруднения. Дадим другое определение.
Изолиния — линия на карте, отделяющая области, в которых значение данного показателя выше некоторой величины, от тех, где это значение ниже.
Дайте ученикам задание провести изотермы 10, 15, и 20° на условном участке карты, где проставлены точки с указанием температур; проверьте, какое определение легче для учеников (рис. 1). Нужно объяснить, что изотермы можно провести по температурам, которые наблюдались в какой-то определенный момент, а можно и по средним. Убедитесь, что ученики понимают, что такое средняя температура. Дайте несложную задачу — вычислить среднюю суточную температуру по четырем срокам наблюдения, например:
1 час — 10°; 7 часов — 9°; 13 часов — 16°; 19 часов — 13°; все температуры положительные.

Рис. 1. Точки с указанием температур (а) и возможный вариант рисовки изотерм (б)

По температурам выделяют тепловые пояса, положение которых на земном шаре подтверждает уже упомянутый тезис: ближе к экватору — теплее. Жаркий пояс ограничен по обе стороны экватора — с севера и с юга — годовыми изотермами 20°. (Напомните ученикам, что у цифр, означающих положительные температуры, плюс можно не ставить; значит, если знак не стоит, температура выше нуля.) Умеренные пояса ограничены со стороны полюсов уже не годовыми изотермами, а изотермами 10° самого теплого месяца. Нужно напомнить школьникам, что для Северного полушария это июль, а для Южного — январь (хорошо бы они вспомнили это сами). Выделяются еще пояса мороза (их называют еще поясами вечного мороза, но это добавление, как сейчас увидим, излишне), они ограничены изотермами 0° — тоже самого теплого месяца.
Попросите учеников определить словесно, что же это за пояса. Должно получиться примерно так.
В жарком поясе средние годовые температуры выше 20°.
В умеренном поясе средние температуры самого теплого месяца выше 10°, но средние годовые ниже 20°.
В холодном поясе средние температуры самого теплого месяца от 0° до 10°.
В поясе мороза средние температуры всех месяцев отрицательны. Но это только средние месячные температуры; в отдельные моменты температура может подниматься выше нуля, поэтому название «пояс вечного мороза» неточно. (Более того, в отдельные годы летом могут быть положительны и средние месячные температуры, однако средние многолетние для всех месяцев отрицательны; впрочем, для уроков это, наверное, слишком сложно, разве что класс очень сильный.)

Давление воздуха и
его распределение на Земле.
Общая циркуляция атмосферы

Здесь сразу начинается трудность, о которой было сказано в самом начале: школьники не знают, что такое давление. Очень мала вероятность и того, что в предыдущем классе на уроках географии они усвоили физическую сущность давления воздуха. А что такое миллиметры ртутного столба — это наверняка знают лишь немногие. Нужно пояснить. Пояснять придется довольно примитивным способом, сказав следующее.
Воздух, как и всякое вещество, имеет вес. Он давит на земную поверхность, на все предметы. Холодный воздух плотнее теплого, он обычно давит сильнее. Давление измеряют при помощи барометра, прибора, в котором столбик ртути создает такое же давление, как воздух. Чем больше давление воздуха, тем более высокий столб ртути нужен, чтобы его уравновесить. Поэтому давление 760 мм ртутного столба выше, чем 750 или 755 мм ртутного столба.
И этого, видимо, достаточно. Будет ясно, что на экваторе должно быть низкое давление (жарко), а на полюсах высокое (холодно).
Далее напомните школьникам, что ветер дует от области высокого давления (там избыток воздуха) к области низкого (недостаток). Это, по-видимому, для них достаточно просто. Добавьте к этому, что под действием вращения Земли ветер всегда отклоняется от этого предопределенного давлением направления: в Северном полушарии — направо, в Южном — налево. Подчеркните, что «налево» и «направо» — это по отношению к направлению ветра, а не на карте (налево — на запад, направо — на восток). Замечание только для учителя, ученикам этого говорить не надо: почему-то считают иногда, что такое отклонение может достигать 45°, на самом же деле бывает отклонение и до 90°, то есть ветер дует поперек направления от высокого давления к низкому.
Образование динамических максимумов давления в тропических широтах и минимумов в умеренных, а вместе с ними — пассатов и западного переноса умеренных широт настолько сложно, что на этих вопросах пробуксовывают и студенты-географы, объяснить же это семиклассникам практически невозможно. С распределением давления связано и расположение влажных и сухих поясов на Земле. Связано потому, что в одних областях преобладают восходящие токи воздуха, в других — нисходящие. Объяснить это можно только с помощью понятия об адиабатическом нагревании и охлаждении, которое в школе изучается только в 10-м классе. Придется дать ученикам несколько тезисов, пусть запишут и просто запомнят. Если эти тезисы можно будет пересчитать по пальцам одной руки, то не страшно.
В областях повышенного давления преобладают токи воздуха сверху вниз.
В областях пониженного давления преобладают токи воздуха снизу вверх.
При токах воздуха сверху вниз воздух сухой, облаков нет.
При токах снизу вверх образуются облака, выпадают осадки. (Напомните ученикам образование кучевых облаков и дождей из них в летний день.)
Вследствие сложного движения воздушных масс, вызванного вращением Земли, в обоих полушариях создаются области высокого давления в тропических широтах (20—30°) и низкого давления в умеренных (45—60°). Начертите на доске или на большом листе бумаги пояса высокого давления у полюсов и в тропиках, пояса низкого — в умеренных широтах и на экваторе (рис. 2).

Рис. 2. Области высокого и низкого давления на Земле

Приняв эти положения, образование пассатов и западного переноса можно уже объяснить, а не декларировать.
Тропические области высокого давления существуют круглый год. По обе стороны от каждой из них — на экваторе и в умеренных широтах — области низкого давления. Рассмотрим Северное полушарие.
Что будет вызываться соседством тропической области высокого давления и экваториальной области низкого давления? Правильно, ветер. Куда он будет дуть? От тропиков к экватору. Значит, направление его будет — каким? Северным. (Напомните: направление ветра — это направление, откуда дует ветер.) Нанесите стрелки направления ветра на наш рисунок. Но есть вращение Земли, оно отклоняет ветер в Северном полушарии — куда? Направо. Отклоните нарисованные стрелки направо. Кто первый определит, какое получилось направление ветра? Северо-восточное, а у экватора — почти восточное. Это постоянные ветры, известные морякам с давних пор. Моряки любили их, они были благоприятны для плавания с востока на запад. И их название — пассаты — происходит, вероятно, от испанского vienta di pasada — ветер перехода, то есть ветер, благоприятствующий переходу.
А с противоположной стороны с тропической областью высокого давления соседствует область низкого давления умеренных широт. Проделайте ту же процедуру: сначала наносим стрелки от тропической области высокого давления в сторону умеренных широт, потом заворачиваем их направо и получаем юго-западные, а затем и западные ветры. Таким образом, в умеренных широтах преобладают западные ветры (рис. 3).
Картину ветров Южного полушария ученики пусть построят сами — в классе или дома, это пусть решает учитель.

Рис. 3. Схема общей циркуляции атмосферы

Теперь вспомним, что ученики записали:
В областях повышенного давления преобладают токи воздуха сверху вниз. При токах воздуха сверху вниз воздух сухой, облаков нет.
Это значит, что там, где постоянно высокое давление, сухо. Ваши ученики еще не изучали природу материков, но они готовы к тому, чтобы понять, как образовались пояса пустынь Северного полушария (Мексика и юг США, Сахара, Аравия, Тар, Центральная Азия) и Южного (Атакама, Намиб, Калахари, пустыни Австалии), которые вы покажете им.
Муссоны нарушают эту стройную картину, но они сами по себе обычно довольно легко воспринимаются школьниками, и вносимое ими разнообразие вряд ли посеет особенную сумятицу в умах.

Циклоны и антициклоны

Об образовании циклонов и антициклонов учитель может прочитать в любом учебнике общей физической географии или в тематическом номере нашей газеты «Ветер» (№ 35/2000). Но для учеников эти процессы достаточно сложны, потому что связаны с ускорением Кориолиса. Поэтому к тем первым тезисам, которые были продиктованы в предварительном задании, добавьте лишь следующее.
Как школьники, вероятно, уже убедились по телевизионным передачам о погоде, циклоны и антициклоны обычно перемещаются с запада на восток. Это связано с уже упоминавшимся западным переносом в умеренных широтах. (Несколько сложнее дело обстоит на Дальнем Востоке: там циклоны под действием ряда причин обычно идут с юго-запада на северо-восток.)
Антициклон — это область повышенного давления, из которой воздух растекается в разные стороны. Это, кстати, не противоречит уже упоминавшемуся круговому движению: растекается, а потом раскручивается по часовой стрелке. Растекание должно чем-то возмещаться, и убыль в середине антициклона пополняется опусканием воздуха из верхних слоев тропосферы. Опускающийся воздух, как мы уже записали раньше, сухой, облака не образуются, осадки не выпадают. Таким образом, антициклон — это ясная, сухая погода. Летом солнце светит и греет, тепло, даже жарко. Зимой солнце греет мало, при малой облачности за длинные ночи земля и нижние слои атмосферы сильно выстывают, морозно. Во все сезоны разница наибольшей и наименьшей температуры, амплитуда, довольно значительная; особенно это заметно весной и осенью, когда днем совсем тепло, а ночью возможны и заморозки.
Циклон — область пониженного давления. Туда воздух устремляется со всех сторон, сталкиваются разные по температуре и влажности воздушные массы (заметили, что на картах погоды красные и синие зубчатые линии теплых и холодных фронтов располагаются именно в синих пятнах циклонов?). Воздух идет, не прямо, а крутясь, в конечном счете все-таки к центру циклона. А там ему куда деваться? Вероятно, ученики ответят правильно: только вверх. А если вверх, то воздух становится влажным, образуются облака, выпадают осадки. Иначе говоря, циклон — это обычно то, что в быту называют плохой погодой.
Специалисты категорически не признают такого определения: погода может быть теплой, холодной, морозной, сухой, с осадками, тихой или ветреной, но не плохой или хорошей. Дождь среди лета плох для отдыхающих, но необходим для крестьянина, без дождя посевы погибнут. Сильный снегопад плох для транспортников (дороги заносит, понижена видимость), но опять-таки нужен для сельского хозяйства, без снега вымерзнут озимые, весной в почве не будет влаги.
Вспомните, что в циклоне в нашем полушарии ветры идут против часовой стрелки. Значит, когда циклон идет с запада на восток, в его передней по движению, восточной части ветер дует с юга, сравнительно тепло. Потом, если через пункт, где мы находимся, проходит середина циклона, погода становится дождливой, а когда циклон уже прошел (продолжается движение против часовой стрелки!), обрушивается масса воздуха с севера или северо-востока, наступает резкое похолодание. Интересно, успеют ваши ученики заметить такую закономерность, слушая передачи о погоде, или нет? Это может зависеть не только от учеников, но и от того, сколько циклонов пройдет за то время, пока они за этими передачами следят; вряд ли не будет ни одного, но может быть и такое.
А ход суточных температур в циклоне гораздо более плавный, чем в антициклоне. Значительная облачность, днем солнце не греет, ночью земля и нижние слои воздуха остыть не успевают. Иногда дневные и ночные температуры вообще одинаковы.
Можно нарисовать на доске пунсон, это будет ваш город; пометьте его начальной буквой названия. Теперь нарисуйте движущийся к нему с запада (слева) циклон с системой ветров против часовой стрелки. Дайте ученикам убедиться, что ветер будет южный. Потом сотрите циклон, нарисуйте новый, с центром в нарисованном вами городе. Снова сотрите, изобразите уже прошедший на восток (направо) циклон, дайте ребятам убедиться, что ветер будет северный, то есть станет холоднее.
Но все это довольно трудоемко, на рисование и стирание может не хватить урока. Если вы уверены в том, что ваши ребята воспримут некоторую условность, сделайте наоборот. Нарисуйте циклон с системой ветров; если ученики заметили, что в южной части циклона бывает теплый сектор, ограниченный теплым и холодным фронтами, изобразите и его. А затем в правой его части нарисуйте пунсон, изображающий город. Циклон сдвинулся к западу — сотрите пунсон и нарисуйте его левее первого положения; потом еще левее, пока он не выйдет за пределы циклона (рис. 4).

Рис. 4. Как изобразить движение циклона М1, М2, М3, М4, М5 — последовательные положения на чертеже пунсона, означающего город

Об арктических, умеренных, тропических и экваториальных массах воздуха нужно рассказать, но обобщающую тему этого раздела, выделение основных и переходных климатических поясов, может быть, следовало бы перенести в заключительную часть курса 7-го класса и сделать это уже пошире — на основании изученного материала по океанам и континентам.

Ссылки на учебники даны сокращенно:

Крылова 6 — О.В. Крылова. Физическая география: Нач. курс: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений. — М.: Просвещение, 1999 (и последующие издания). — 192 с.
Лобжанидзе — В.А. Кошевой, А.А. Лобжанидзе. География. Земля: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Под ред. А.А. Лобжанидзе. М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2002. — 144 с.