1、第三章第三章地球上的大气地球上的大气 第一节大气的组成与垂直分层第一节大气的组成与垂直分层 自主预习自主预习新知导学新知导学 合作探究合作探究释疑解惑释疑解惑 课课 堂堂 小小 结结 随随 堂堂 训训 练练 课标定位课标定位 1.大气的组成大气的组成 (1)低层大气的组成低层大气的组成 (2)干洁空气中各组成部分的作用干洁空气中各组成部分的作用 2.大气的垂直分层大气的垂直分层 (1)大气垂直分层的依据大气垂直分层的依据 (2)各层大气与人们生产、生活的关系各层大气与人们生产、生活的关系 素养阐释素养阐释 1.通过图文资料通过图文资料,了解大气的组成和各组成部分的作用了解大气的组成和各组成部分
2、的作用,培培 养学生的综合思维养学生的综合思维,并通过分析近年来大气成分变化产生并通过分析近年来大气成分变化产生 的影响的影响,培养学生的人地协调发展的正确人地思想培养学生的人地协调发展的正确人地思想 2.通过大气垂直分层结构示意图通过大气垂直分层结构示意图,掌握地球大气的垂直分层掌握地球大气的垂直分层 结构及各个层的特点结构及各个层的特点,培养学生的综合思维培养学生的综合思维,通过思考生产、通过思考生产、 生活中各圈层与人类的密切联系生活中各圈层与人类的密切联系,培养学生的地理实践力培养学生的地理实践力 自主预习自主预习新知导学新知导学 一、大气的组成一、大气的组成 1.大气的作用大气的作用
3、:地球生命繁衍和人类发展的地球生命繁衍和人类发展的必要条件必要条件。 2.低层大气的组成及各成分的作用低层大气的组成及各成分的作用 (1)低层大气的组成低层大气的组成:干洁空气、水汽、杂质。干洁空气、水汽、杂质。 (2)读干洁空气的组成示意图读干洁空气的组成示意图,说出其主要成分及作用。说出其主要成分及作用。 (3)水汽和杂质的分布及作用。水汽和杂质的分布及作用。 大气对地球的重要作用大气对地球的重要作用 地球的体积和质量适中地球的体积和质量适中,恰好吸引形成原始大气层恰好吸引形成原始大气层,经过生经过生 物作用物作用,变成以氮气和氧气为主要成分变成以氮气和氧气为主要成分,适合生物呼吸的大气适
4、合生物呼吸的大气; 大气层的存在大气层的存在,避免天体对地球的直接撞击避免天体对地球的直接撞击,保护地球上的生保护地球上的生 命安全命安全;大气中的臭氧层能吸收紫外线大气中的臭氧层能吸收紫外线,保护地球上的生物免保护地球上的生物免 受过多紫外线的伤害受过多紫外线的伤害;二氧化碳对地面有保温作用二氧化碳对地面有保温作用,利于生物利于生物 生长繁衍和新陈代谢。生长繁衍和新陈代谢。 二、大气的垂直分层二、大气的垂直分层 1.分层依据分层依据:大气在垂直方向上的大气在垂直方向上的温度温度、 密度及密度及运动状况运动状况的差异。的差异。 2.垂直分层及特点垂直分层及特点 (1)A层层:对流层对流层。 特
5、点特点:集中了大气质量的集中了大气质量的3/4和几乎和几乎 全部的水汽和杂质。全部的水汽和杂质。 对流层高度随对流层高度随纬度纬度、季节有明显变化、季节有明显变化:低纬度地区对流层低纬度地区对流层 高度高度高高,高纬度地区低高纬度地区低;同纬度地区同纬度地区,夏季夏季高高,冬季低。冬季低。 气温随高度增加而气温随高度增加而递减递减。 大气以大气以对流对流运动为主。运动为主。 天气现象天气现象复杂多变复杂多变,与人类关系最密切。与人类关系最密切。 【思考感悟】【思考感悟】 为什么对流层的天气现象复杂多变为什么对流层的天气现象复杂多变? 提示提示:一方面一方面,对流层集中了几乎全部的水汽和杂质对流
6、层集中了几乎全部的水汽和杂质;另一方另一方 面面,对流层温度随高度的升高而降低对流层温度随高度的升高而降低,使水汽和杂质通过对流使水汽和杂质通过对流 运动向上层空间输送。在上升过程中随着气温的降低运动向上层空间输送。在上升过程中随着气温的降低,容易容易 成云致雨成云致雨,所以对流层天气现象复杂多变。所以对流层天气现象复杂多变。 (2)B层层:平流层平流层。 特点特点:气温随高度增加而气温随高度增加而上升上升,靠臭氧吸收太阳靠臭氧吸收太阳紫外线紫外线增增 温。温。 大气以大气以水平水平运动为主。运动为主。 大气大气平稳平稳,天气晴朗天气晴朗,利于航空飞机飞行。利于航空飞机飞行。 【思考感悟】【思
7、考感悟】 平流层为什么适合高空飞行平流层为什么适合高空飞行? 提示提示:平流层的气温下低上高平流层的气温下低上高,空气难以对流空气难以对流,大气以水平运大气以水平运 动为主动为主,飞机飞行时不会上下颠簸飞机飞行时不会上下颠簸;平流层少水汽和尘埃平流层少水汽和尘埃,天气天气 晴朗少变晴朗少变,能见度高能见度高,利于飞机飞行。利于飞机飞行。 (3)C层层:高层大气高层大气。 特点特点:高层大气气压很高层大气气压很低低,密度很密度很小小。 60500千米高空存在若干千米高空存在若干电离层电离层,反射无线电波反射无线电波,对远距对远距 离无线电通信有重要作用。离无线电通信有重要作用。 合作探究合作探究
8、释疑解惑释疑解惑 探究一探究一 大气的垂直分层与人们的生产、生活大气的垂直分层与人们的生产、生活 问题引领问题引领 材料一材料一2018年年12月月8日日2时时23分分,“嫦娥四号嫦娥四号”探测器在西昌探测器在西昌 卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。2019年年1月月3 日日10时时26分分,“嫦娥四号嫦娥四号”成功着陆在月球背面南极成功着陆在月球背面南极艾特肯艾特肯 盆地冯盆地冯卡门撞击坑的预选着陆区卡门撞击坑的预选着陆区,“玉兔二号玉兔二号”月球车则于月球车则于22 时时22分到达月面开始巡视探测。分到达月面开始巡视探测。 材料二材料二大气
9、垂直分层示意图。大气垂直分层示意图。 结合材料探究结合材料探究: (1)“嫦娥四号嫦娥四号”在发射升空的过程中在发射升空的过程中,途经大气层的气温是途经大气层的气温是 如何变化的如何变化的? 提示提示:对流层气温随高度升高而降低对流层气温随高度升高而降低,平流层气温随高度升平流层气温随高度升 高而升高高而升高,高层大气气温随高度先降后升高层大气气温随高度先降后升,所以所以“嫦娥四号嫦娥四号”升升 空过程中空过程中,途经大气层的温度变化为减途经大气层的温度变化为减增增减减增。增。 (2)在高层大气中在高层大气中,部分地区气温可达数千摄氏度部分地区气温可达数千摄氏度,为什么飞为什么飞 行器不会被烧
10、毁行器不会被烧毁? 提示提示:高空大气中空气稀薄高空大气中空气稀薄,航天飞行器从中吸收和与之摩航天飞行器从中吸收和与之摩 擦产生的热量有限。擦产生的热量有限。 归纳提升归纳提升 大气的垂直分层、特点及与人类的关系大气的垂直分层、特点及与人类的关系 典型例题典型例题 (2019山东聊城高一检测山东聊城高一检测)下图为地球大气的垂直分层图下图为地球大气的垂直分层图(部部 分分)。读图。读图,完成下列问题。完成下列问题。 (1)四条曲线中四条曲线中,正确正确 表示图示大气层气温垂直分布表示图示大气层气温垂直分布 情况的是情况的是() A.B. C.D. (2)有关图示大气层的叙述正确的是有关图示大气
11、层的叙述正确的是() A.有电离层有电离层,对无线电通信有重要作用对无线电通信有重要作用 B.天气晴朗天气晴朗,对流旺盛对流旺盛,有利于高空飞行有利于高空飞行 C.上部冷下部热上部冷下部热,空气以平流运动为主空气以平流运动为主 D.顶部与底部的气温相差约顶部与底部的气温相差约50 答案答案:(1)A(2)D 解析解析:第第(1)题题,从图中看出从图中看出,该层大气高度范围为该层大气高度范围为1250千米千米, 应是平流层。平流层气温随高度的增加而升高应是平流层。平流层气温随高度的增加而升高,臭氧层位于臭氧层位于 1535千米的气层中千米的气层中,臭氧层以上气温随高度的增加迅速上升。臭氧层以上气
12、温随高度的增加迅速上升。 曲线符合平流层的特征。第曲线符合平流层的特征。第(2)题题,由图中看出由图中看出,曲线顶部曲线顶部 与底部的温差约为与底部的温差约为50 。 探究二探究二 逆温及其影响逆温及其影响 问题引领问题引领 材料材料西宁市四面环山西宁市四面环山,分布在分布在 湟水河及其支流形成的河谷中。湟水河及其支流形成的河谷中。 西宁市一年之内某些季节会出现西宁市一年之内某些季节会出现 逆温现象逆温现象,但当逆温出现时但当逆温出现时,某些某些 灾害性天气也会减少。下图为西灾害性天气也会减少。下图为西 宁市某中学地理兴趣小组统计绘宁市某中学地理兴趣小组统计绘 制的污染物季节平均浓度与逆温频率
13、变化图。制的污染物季节平均浓度与逆温频率变化图。 结合材料探究结合材料探究: (1)哪个季节出现逆温的频率较高哪个季节出现逆温的频率较高?为什么为什么? 提示提示:冬季是逆温频率较高的季节。逆温的产生主要与大气冬季是逆温频率较高的季节。逆温的产生主要与大气 的稳定状况、天气状况有关。冬季昼短夜长的稳定状况、天气状况有关。冬季昼短夜长,白天太阳照射白天太阳照射 时间短时间短,大地受热少大地受热少,大气垂直对流较弱大气垂直对流较弱,夜晚时间长夜晚时间长,地面辐射地面辐射 时间长时间长,温度较低温度较低,易导致逆温产生易导致逆温产生;冬季空气干燥冬季空气干燥,比热容变比热容变 小小,降温变化更大降温
14、变化更大,因此夜晚保温作用更差因此夜晚保温作用更差,导致地面降温幅度导致地面降温幅度 快快,从而加剧逆温的产生从而加剧逆温的产生;冬季冬季,夜间山坡上的空气冷却很快夜间山坡上的空气冷却很快, 于是冷空气顺坡下沉到谷底于是冷空气顺坡下沉到谷底,把谷地中原来的暖空气抬挤上把谷地中原来的暖空气抬挤上 升升,从而易形成上暖下冷的逆温现象。从而易形成上暖下冷的逆温现象。 (2)为什么逆温对沙尘天气有抑制作用为什么逆温对沙尘天气有抑制作用? 提示提示:逆温现象会阻碍空气的垂直对流运动的发展。沙尘暴逆温现象会阻碍空气的垂直对流运动的发展。沙尘暴 发生的条件为大风、沙尘和强对流运动发生的条件为大风、沙尘和强对
15、流运动,因此逆温现象可以因此逆温现象可以 通过抑制对流运动通过抑制对流运动,从而减弱沙尘暴产生的动力从而减弱沙尘暴产生的动力,进而抑制沙进而抑制沙 尘暴的产生。尘暴的产生。 归纳提升归纳提升 1.逆温现象的表现分析逆温现象的表现分析 一般情况下一般情况下,气温随海拔升高气温随海拔升高 而降低而降低,大约每升高大约每升高1 000米米,气气 温下降温下降6 ,但有时会出现气温但有时会出现气温 随海拔升高而上升的现象随海拔升高而上升的现象,即出即出 现了逆温现象现了逆温现象(如下图所示如下图所示B、 C之间之间),根据其成因分为辐射根据其成因分为辐射 逆温、锋面逆温、平流逆温和地形逆温等。逆温、锋
16、面逆温、平流逆温和地形逆温等。 2.辐射逆温的产生、消失过程分析辐射逆温的产生、消失过程分析 (1)图图a为正常气温垂直分布情况。在晴朗无云或少云的夜为正常气温垂直分布情况。在晴朗无云或少云的夜 晚晚,地面很快冷却地面很快冷却,贴近地面的大气层也随之降温。离地面越贴近地面的大气层也随之降温。离地面越 近降温越快近降温越快,离地面越远降温越慢离地面越远降温越慢,因而形成了自地面开始的因而形成了自地面开始的 逆温逆温(图图b)。 (2)随着地面冷却的加剧随着地面冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展逆温逐渐向上扩展,黎明时达到最黎明时达到最 强强(图图c)。 (3)日出后日出后,太阳辐射逐渐增强太阳辐射逐渐
17、增强,地面很快增温地面很快增温,逆温层便逐渐逆温层便逐渐 自下而上消失自下而上消失(图图d、e)。 辐射逆温厚度从数十米到数百米辐射逆温厚度从数十米到数百米,在大陆上常年都可出现。在大陆上常年都可出现。 夏季夜短夏季夜短,逆温层较薄逆温层较薄,消失较快消失较快;冬季夜长冬季夜长,逆温层较厚逆温层较厚,消失消失 较慢。较慢。 3.逆温的成因和特点逆温的成因和特点 4.逆温现象的影响分析逆温现象的影响分析 典型例题典型例题 逆温是在一定条件下出现的气温逆温是在一定条件下出现的气温 随高度上升而升高的现象。某校气随高度上升而升高的现象。某校气 象兴趣小组在象兴趣小组在10月下旬晴朗的夜晚月下旬晴朗的
18、夜晚 对我国南方山区谷地进行逆温测定。对我国南方山区谷地进行逆温测定。 下图为该小组多次观测所得的逆温下图为该小组多次观测所得的逆温 时空变化平均结果。据此完成下列时空变化平均结果。据此完成下列 问题。问题。 (1)下列关于该地逆温特征的描述下列关于该地逆温特征的描述,正确的是正确的是() A.逆温强度近地面较大逆温强度近地面较大,向上减小向上减小 B.逆温强度午夜达到最大逆温强度午夜达到最大,后减弱后减弱 C.逆温现象日落前出现逆温现象日落前出现,日出前消失日出前消失 D.强逆温前半夜增速慢强逆温前半夜增速慢,后半夜降速快后半夜降速快 (2)造成逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值造
19、成逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值 的主要原因是的主要原因是() A.大气吸收地面辐射存在昼夜差异大气吸收地面辐射存在昼夜差异 B.大气散射反射在高度上存在差异大气散射反射在高度上存在差异 C.空气上下热量传递存在时间差异空气上下热量传递存在时间差异 D.下垫面反射率在时间上存在差异下垫面反射率在时间上存在差异 答案答案:(1)A(2)C 解析解析:第第(1)题题,考查逆温的特征。根据图示可知考查逆温的特征。根据图示可知,18时至次日时至次日 6时时,地面至大约地面至大约50米高度为强逆温层米高度为强逆温层,向上则为逆温层向上则为逆温层(强度强度 较弱较弱),故故A项正确项正确;逆
20、温强度在不同高度出现的时间不一逆温强度在不同高度出现的时间不一,逆温逆温 层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值,故故B项错误项错误; 逆温现象在逆温现象在16时前出现时前出现,次日次日10时结束时结束,而我国南方而我国南方10月下旬月下旬 日出时间早于日出时间早于7时时,日落时间晚于日落时间晚于17时时,故故C项错误项错误;根据图示根据图示 可知可知,强逆温前半夜增速快强逆温前半夜增速快,后半夜降速慢后半夜降速慢,故故D项错误。项错误。 第第(2)题题,考查逆温的成因。地面是对流层大气主要的直接热考查逆温的成因。地面是对流层大气主要的直接热 源源,在
21、晴朗无云的夜间在晴朗无云的夜间,地面降温快地面降温快,贴近地面的大气层也随之贴近地面的大气层也随之 降温降温,离地面越近离地面越近,降温越快降温越快,离地面越远离地面越远,降温越慢降温越慢,这种热量这种热量 传递的时间差异造成了逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆传递的时间差异造成了逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆 温层上界峰值温层上界峰值,故选故选C项。项。 地理实践地理实践 【动动手【动动手,做实验】做实验】 对流运动模拟实验对流运动模拟实验 1.实验器材实验器材:烧杯、酒精灯、铁架台、温度计等。烧杯、酒精灯、铁架台、温度计等。 2.实验步骤实验步骤 第一步第一步:将两只烧杯分别接入半杯温度相
22、同的凉水将两只烧杯分别接入半杯温度相同的凉水,放到铁放到铁 架台上安装好架台上安装好,并在烧杯中放入温度计。并在烧杯中放入温度计。 第二步第二步:同时给两只烧杯加热同时给两只烧杯加热,注意两只烧杯加热温度不同。注意两只烧杯加热温度不同。 第三步第三步:观察温度不同的烧杯中水的气泡运动方向及烧杯口观察温度不同的烧杯中水的气泡运动方向及烧杯口 水汽大小。水汽大小。 3.实验记录实验记录 水温低的烧杯水温低的烧杯,气泡较少气泡较少,在垂直方向上气泡较弱在垂直方向上气泡较弱,烧杯口水烧杯口水 汽少汽少;水温高的烧杯水温高的烧杯,气泡较多气泡较多,在垂直方向上气泡较强在垂直方向上气泡较强,烧杯烧杯 口水
23、汽多。口水汽多。 4.提炼地理原理提炼地理原理 温度越高温度越高,对流运动越显著对流运动越显著,对流层厚度越大。对流层厚度越大。 课课 堂堂 小小 结结 随随 堂堂 训训 练练 读干洁空气成分的体积分数示意图读干洁空气成分的体积分数示意图,完成完成12题。题。 1.地球上生物体的基本元素是地球上生物体的基本元素是() A.氧氧B.氮氮 C.二氧化碳二氧化碳D.臭氧臭氧 2.与全球气候变暖密切与全球气候变暖密切 相关的气体是相关的气体是() A.氩气氩气B.氮气氮气 C.二氧化碳二氧化碳D.臭氧臭氧 答案答案:1.B2.C 解析解析:第第1题题,氮气在大气中含量最多氮气在大气中含量最多,约为约为
24、78%,氮是地球上生氮是地球上生 物体的基本成分。第物体的基本成分。第2题题,二氧化碳对大气具有保温作用二氧化碳对大气具有保温作用,是典是典 型的温室气体型的温室气体,其含量升高易引起全球气候变暖。其含量升高易引起全球气候变暖。 下图是地球大气垂直分层下图是地球大气垂直分层(部分部分)示意图。据此完成示意图。据此完成35题。题。 3.从大气垂直分层看从大气垂直分层看,图示大气层是图示大气层是() A.低纬度的对流层低纬度的对流层B.中纬度的平流层中纬度的平流层 C.高纬度的对流层高纬度的对流层D.低纬度的平流层低纬度的平流层 4.该层大气的运动特征是该层大气的运动特征是() A.对流为主对流为
25、主 B.平流为主平流为主 C.上层对流为主上层对流为主,下层平流为主下层平流为主 D.下层平流为主下层平流为主,上层对流为主上层对流为主 5.该层大气该层大气() A.随高度增加随高度增加,温度增幅变小温度增幅变小 B.能够大量吸收紫外线长波辐射能够大量吸收紫外线长波辐射 C.以水平运动为主以水平运动为主,有利于飞机高空飞行有利于飞机高空飞行 D.受强烈的太阳辐射呈电离状态受强烈的太阳辐射呈电离状态 答案答案:3.B4.B5.C 解析解析:第第3题题,读图可知读图可知,该部分大气的分布高度为该部分大气的分布高度为1250千米的千米的 高空高空,可知为平流层可知为平流层;平流层的底部也就是对流层
26、顶部平流层的底部也就是对流层顶部,可知该可知该 纬度对流层的厚度为纬度对流层的厚度为12千米千米,属于中纬度地区属于中纬度地区,因此该大气垂因此该大气垂 直分层为中纬度的平流层。第直分层为中纬度的平流层。第4题题,平流层的大气运动典型特平流层的大气运动典型特 征是以水平运动为主。第征是以水平运动为主。第5题题,由于大气以水平运动为主由于大气以水平运动为主,大气大气 稳定稳定,利于高空飞行。利于高空飞行。 6.读下图读下图,完成下列问题。完成下列问题。 (1)图中图中A代表代表层层,B代表代表层。层。 (2)A层大气随高度增加层大气随高度增加,温度温度,原因是原因是 。 (3)B层有利于高空飞行
27、层有利于高空飞行,其原因是其原因是。 该层气温随高度增加而该层气温随高度增加而,原因是原因是。 (4)C层中的层中的层对远距离无线电通信有重要作用。层对远距离无线电通信有重要作用。 (5)天气最复杂的是天气最复杂的是层层,原因是原因是。 答案答案:(1)对流平流对流平流 (2)降低地面是对流层大气主要的直接热源降低地面是对流层大气主要的直接热源 (3)大气以水平运动为主升高臭氧吸收紫外线而增温大气以水平运动为主升高臭氧吸收紫外线而增温 (4)电离电离 (5)对流对流层集中了几乎所有的水汽和固体杂质对流对流层集中了几乎所有的水汽和固体杂质,是成云是成云 致雨的必要条件致雨的必要条件,再加上对流层
28、的强对流运动再加上对流层的强对流运动,导致天气现象导致天气现象 复杂多变复杂多变 解析解析:第第(1)题题,读图可知读图可知,A、B、C分别对应对流层、平流层分别对应对流层、平流层 和高层大气。第和高层大气。第(2)题题,地面是对流层大气主要的直接热源地面是对流层大气主要的直接热源,距距 离地面越远温度越低离地面越远温度越低,故对流层大气温度随海拔升高而降低。故对流层大气温度随海拔升高而降低。 第第(3)题题,平流层大气以水平运动为主平流层大气以水平运动为主,大气稳定大气稳定,利于高空飞行利于高空飞行, 由于其靠臭氧吸收紫外线增温由于其靠臭氧吸收紫外线增温,故其温度随海拔升高而升高。故其温度随海拔升高而升高。 第第(4)题题,高层大气中的电离层对无线电波具有反射作用。第高层大气中的电离层对无线电波具有反射作用。第 (5)题题,由于对流层集中了几乎全部的水汽和固体杂质由于对流层集中了几乎全部的水汽和固体杂质,是成云是成云 致雨的必要条件致雨的必要条件,再加上对流层中强烈的对流运动再加上对流层中强烈的对流运动,故天气现故天气现 象复杂多变。象复杂多变。
