# 讲义 05：热力环流——大气运动的最基本形式

> 配套 demo：[`viz/geography/05-thermal-circulation.html`](../../viz/geography/05-thermal-circulation.html)

## 适用学段
高中地理必修第一册"大气"章节；理解后续 [[三圈环流]]、[[季风]]、[[海陆风]] 的基础。

## 教学目标
- 知道：**冷热不均**是大气运动的根本原因
- 会：画热力环流剖面图（高空 / 近地面 各 4 个箭头）
- 理解：**气压**在剖面图上随高度怎么变；**风向**永远是从高压指向低压

## 核心概念

### 1. 气压的两个层次
| 位置 | 受热处（A） | 冷却处（B） |
|------|------------|------------|
| **近地面** | **低压**（空气上升带走，密度变小） | **高压**（空气下沉堆积，密度变大） |
| **高空** | **高压**（空气堆积） | **低压**（空气抽走） |

**关键记忆**：在同一垂直线上，近地面和高空的气压**相反**。

### 2. 等压面的弯曲方向
- 等压面 = 气压相等的曲面
- 受热处近地面 = 低压 → 等压面**向下凹**
- 冷却处近地面 = 高压 → 等压面**向上凸**
- 高空相反

### 3. 风的方向
**风永远从高压吹向低压**（不考虑地转偏向力时）。
所以热力环流是个**封闭的圈**：
1. 受热处空气**上升**
2. 高空从受热处流向冷却处（高空风）
3. 冷却处空气**下沉**
4. 近地面从冷却处流向受热处（地面风）

### 4. 现实中的热力环流实例
| 实例 | 受热区 | 冷却区 |
|------|--------|--------|
| 海陆风（白天） | 陆地受热多 | 海洋（升温慢） |
| 海陆风（夜晚） | 海洋（降温慢） | 陆地（降温快） |
| 山谷风（白天） | 山坡受热多 → 谷风（吹向山顶） | 谷底 |
| 山谷风（夜晚） | 谷底（保温） | 山坡（降温快） → 山风（吹向谷底） |
| 城市热岛 | 城市（人多、热量多） | 郊区 |

## 教学路径

### 1. 导入（5 分钟）
"为什么海边白天风从海吹向陆，晚上反过来？" —— 引出"冷热不均 → 空气流动"。

### 2. 探究（15 分钟）— 用 demo
- 默认状态：A 地受热（红色），B 地冷却（蓝色）
- 看动画里的粒子：A 地上空粒子持续上升，B 地上空粒子持续下沉
- 高空粒子从 A 飞向 B；地面粒子从 B 飞回 A
- 标注 4 个气压：A 近地面（低）、A 高空（高）、B 近地面（高）、B 高空（低）

### 3. 抽象（10 分钟）
让学生**自己画**：给定一个受热地一个冷却地，画出 4 个气压、4 个箭头。

### 4. 巩固（15 分钟）
应用到海陆风、山谷风、城市热岛、季风（季风是大尺度的海陆热力差异）。

## 例题

### 基础题
1. 画热力环流剖面图（给定 A 受热、B 冷却）。
2. 海陆风**白天和夜晚方向相反**的原因？
   - 答：白天陆受热快 → 陆地近地面低压、海洋近地面高压 → 风从海到陆。夜晚反过来。

### 进阶题
3. 城市热岛环流：城市是受热区还是冷却区？空气在城市上空怎么动？
   - 答：城市受热区。空气上升 → 高空向郊区扩散，地面从郊区吹向城市。
4. 工厂选址：火力发电厂排放污染物，应该建在城市的哪一边？
   - 答：建在**城市的下风向**（环流的"流出"侧），以免污染物倒灌进城市。

## 易错点

| 错误 | 矫正 |
|------|------|
| 受热 = 高压 | 错！受热**近地面 = 低压**（空气上升） |
| 风从冷处吹向热处 = "热胀冷缩"反过来想 | 风总是从高压到低压。在近地面，冷处=高压，热处=低压 |
| 把"气流方向"和"等压面凸凹"搞反 | 等压面**向高压一侧凸**（受热处地面=低压→地面等压面凹） |

## 配套 demo 用法
- 默认显示 A 受热（红）、B 冷却（蓝）
- 看粒子动画演示循环过程
- 切换"反转冷热"，看箭头方向调换