1、Page 1中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院地球大气地球大气中国民航大学空管学院2023/5/13Page 2中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球重力作用，围绕地球占有一定的空间，称为地球大气，简称重力作用，围绕地球占有一定的空间，称为地球大气，简称大气大气 （AtmosphereAtmosphere）。）。大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的天天气气 （WeatherWeather）现象。）现象。大气的状态用气温、气压、湿度、风、云、
2、降水、能大气的状态用气温、气压、湿度、风、云、降水、能见度等见度等气象要素气象要素 （Meteorological elementMeteorological element）表示。）表示。地球大气Page 3中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院 1 1、干洁空气干洁空气（Dry airDry air）2 2、水汽水汽（Water vaporWater vapor）大气中唯一能发生相变的成分，来源于地面，含量变化。大气中唯一能发生相变的成分，来源于地面，含量变化。容积计约占容积计约占0-5%0-5%。3 3、气溶胶粒子（大气杂质）气溶胶粒子（大气杂质）（AerosolsAerosols）
3、水汽凝结物水滴和冰晶，悬浮的固体烟粒、盐粒、尘粒、水汽凝结物水滴和冰晶，悬浮的固体烟粒、盐粒、尘粒、各种凝结核以及带电离子等。各种凝结核以及带电离子等。一、大气成分Page 4中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院干洁空气中对天气影响较大的成分：干洁空气中对天气影响较大的成分：除臭氧外，各种成分的气体均不能除臭氧外，各种成分的气体均不能直接吸收太阳辐射，大量的太阳辐射可直接吸收太阳辐射，大量的太阳辐射可穿过大气层到达地面，使地面增温。穿过大气层到达地面，使地面增温。1、干洁空气CO2CO2：吸收地面受热后放出的长波辐射，对地球具有：吸收地面受热后放出的长波辐射，对地球具有“温室温室效应效应
4、”（greenhouse effectgreenhouse effect）的作用。）的作用。O3O3：强烈吸收太阳紫外线辐射而使臭氧层增温，改变大气：强烈吸收太阳紫外线辐射而使臭氧层增温，改变大气温度的垂直分布，同时也使地球生物免受了过多紫外线温度的垂直分布，同时也使地球生物免受了过多紫外线（ultravioletultraviolet）的照射。）的照射。Page 5中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院水汽对天气的影响：水汽对天气的影响：水汽相变产生云、雾、露、霜、雨、雪、雹等天气现象。水汽相变产生云、雾、露、霜、雨、雪、雹等天气现象。相变过程中放出或吸收热量，影响地面和空气的温度。相变
5、过程中放出或吸收热量，影响地面和空气的温度。水汽与气温及天气变化关系密切：大气运动中的水汽通水汽与气温及天气变化关系密切：大气运动中的水汽通过状态变化传输热量。过状态变化传输热量。2、水汽Page 6中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院水汽的分布：水汽的分布：大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少：大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少：在离地在离地1.51.52km2km高度上水汽含量约为地面的一半；高度上水汽含量约为地面的一半；5km5km高度上是地面的十分之一。高度上是地面的十分之一。水汽是成云致雨的物质基础，故大多数复杂天气均出现水汽是成云致雨的物质基础，故大多数复杂天气均出现在
6、中低空，高空晴朗。在中低空，高空晴朗。2、水汽Page 7中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（1 1）定义）定义 大气气溶胶大气气溶胶(Aerosols)(Aerosols)：指悬浮在大气中的固体和液体：指悬浮在大气中的固体和液体粒子。粒子。（2 2）对天气的影响：）对天气的影响：Q在一定的天气条件下，气溶胶粒子常聚集在一起，形在一定的天气条件下，气溶胶粒子常聚集在一起，形成霾、风沙浮尘等视程障碍现象，使大气透明度变差；成霾、风沙浮尘等视程障碍现象，使大气透明度变差；Q吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气温度；吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气温度；Q固体杂质可充当水汽的凝结
7、核，在云、雾、降水等的固体杂质可充当水汽的凝结核，在云、雾、降水等的形成过程中起着重要的作用。形成过程中起着重要的作用。3、大气气溶胶3、大气气溶胶Page 8中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院二、大气结构Page 9中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院 =T Z T 采用摄氏温标采用摄氏温标,Z 取取100 m 或或 1,000 ft。1、大气垂直分层的依据气温垂直递减率气温垂直递减率的定义Page 10中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院大气层状结构：大气层状结构：Q对流层对流层（TroposphereTroposphere）Q平流层平流层/同温层同温层（Stratos
8、phereStratosphere）Q中间层中间层（MesosphereMesosphere）Q暖层暖层/电离层电离层（ThermosphereThermosphere）Q散逸层散逸层（ExosphereExosphere）2、大气垂直结构Page 11中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（1 1）对流层）对流层对流层对流层是紧贴地面的一层，它受地面的是紧贴地面的一层，它受地面的影响最大。影响最大。因为地面附近的空气受热上升，而位于上面的冷空气下沉，因为地面附近的空气受热上升，而位于上面的冷空气下沉，发生对流运动，故得名对流层。发生对流运动，故得名对流层。2、大气垂直结构Page 12中
9、国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院对流层集中了约对流层集中了约75%75%的大气质量和的大气质量和90%90%以上的水汽。以上的水汽。对流层大气热量的直接来源主要是空气吸收地面发出的长对流层大气热量的直接来源主要是空气吸收地面发出的长波辐射，靠近地面的空气受热后热量再向高处传递。波辐射，靠近地面的空气受热后热量再向高处传递。对流层中，水汽和二氧化碳对大气温度变化的影响最大。对流层中，水汽和二氧化碳对大气温度变化的影响最大。对流层的厚度随季节变化，夏季厚于冬季。对流层的厚度随季节变化，夏季厚于冬季。对流层上界高度随纬度变化。对流层上界高度随纬度变化。（1）对流层Page 13中国民航大学中
10、国民航大学 空管学院空管学院在对流层的顶部，直到在对流层的顶部，直到5555公里的这一层，气流运动相当平衡，而公里的这一层，气流运动相当平衡，而且主要以水平运动为主，故称为且主要以水平运动为主，故称为平流层平流层。平流层顶的气压约平流层顶的气压约1hPa1hPa。平流层下部温度随高度变化很小，平流。平流层下部温度随高度变化很小，平流层上部因为存在臭氧层，臭氧吸收太阳紫外辐射使大气温度增加。层上部因为存在臭氧层，臭氧吸收太阳紫外辐射使大气温度增加。（2）平流层Page 14中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（2）平流层特点Q气温随高度的升高而升高。气温随高度的升高而升高。Q水汽稀少。水汽
11、稀少。Q水平风速大：冬季极地有时出现水平风速大：冬季极地有时出现8080米米/秒以上的强风。秒以上的强风。Q大气层结稳定，垂直运动收到抑制。大气层结稳定，垂直运动收到抑制。Q空气阻力小，颠簸极少。空气阻力小，颠簸极少。Q大气密度小，对飞机的空气动力性能有影响；天空黯淡。大气密度小，对飞机的空气动力性能有影响；天空黯淡。Q高空主导环流：高空主导环流：夏季以极地为高压中心的东风环流夏季以极地为高压中心的东风环流中高纬度盛行东风；中高纬度盛行东风；冬季以极地为低压中心中高纬度盛行西风。冬季以极地为低压中心中高纬度盛行西风。Page 15中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（3）中间层有利于空气
12、的垂直对流运动，故又称之为高空对流层有利于空气的垂直对流运动，故又称之为高空对流层或上对流层。或上对流层。中间层顶部尚有水汽存在。中间层顶部尚有水汽存在。Page 16中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（4）暖层又叫电离层。气温高达又叫电离层。气温高达10001000以上。所以这一层叫做暖以上。所以这一层叫做暖层或者热层。层或者热层。用于通讯目的。用于通讯目的。Page 17中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院（5）外逸层暖层顶以上的大气统称为外逸层，又叫外层。暖层顶以上的大气统称为外逸层，又叫外层。它是大气的最高层，高度最高可达到它是大气的最高层，高度最高可达到30003000
13、公里。公里。外逸层中温度很高，空气十分稀薄，受地球引力场的约外逸层中温度很高，空气十分稀薄，受地球引力场的约束很弱，一些高速运动着的空气分子可以挣脱地球的引力和束很弱，一些高速运动着的空气分子可以挣脱地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空间。其它分子的阻力散逸到宇宙空间。Page 18中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院制定目的：出于比较飞机性能和设计大气数据仪表的需要制定目的：出于比较飞机性能和设计大气数据仪表的需要在设计飞行器、飞行器的设备和仪表时，在订正飞行试在设计飞行器、飞行器的设备和仪表时，在订正飞行试验数据时，都要以预先规定好的，随高度固定分布的大验数据时，都要以预先规定好的
14、，随高度固定分布的大气物理状态为根据，这样才能得到可以相互比较的仪表气物理状态为根据，这样才能得到可以相互比较的仪表示度、飞行试验数据和空气动力数据。示度、飞行试验数据和空气动力数据。三、标准大气Q标准大气是铅直方向上，温度、气压和密度按一种假定的规标准大气是铅直方向上，温度、气压和密度按一种假定的规律分布的模式大气，是根据实测资料，用简化方式近似的表示律分布的模式大气，是根据实测资料，用简化方式近似的表示大气温度、压力和密度的平均分布。大气温度、压力和密度的平均分布。Page 19中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院由国际民航组织由国际民航组织(ICAO)(ICAO)统一采用的统一采用
15、的3030公里以下标准大气的主要数据是：公里以下标准大气的主要数据是：（1 1）干洁大气，垂直方向上成份（各种气体的比例）不改变，平均干洁大气，垂直方向上成份（各种气体的比例）不改变，平均 分子量为分子量为28.964428.9644（以（以1212C C为标准）；为标准）；（2 2）具有理想气体的性质；具有理想气体的性质；（3 3）标准海平面的重力加速度为标准海平面的重力加速度为g g0 0=9.80665m/s=9.80665m/s2 2；（4 4）在平均海平面上，气温为在平均海平面上，气温为T T0 0=15=15C=288.16 K C=288.16 K；气压为气压为P P0 0=10
16、13.25hPa(mb)=1013.25hPa(mb)或或760mmHg 760mmHg 或或1 1个大气压；个大气压；空气密度为空气密度为0 0=1.225kg/m=1.225kg/m3 3；（5 5）处于流体静力平衡状态；处于流体静力平衡状态；（6 6）气温的垂直递减率，在海拔气温的垂直递减率，在海拔1111公里以下为公里以下为0.65/100m0.65/100m或或 1.98/1,000ft1.98/1,000ft，11112020公里为零公里为零 （即气温随高度不变（即气温随高度不变 -56.5 )-56.5 )，20203030公里为公里为0.1/100m0.1/100m。标准大气主
17、要常数Page 20中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院习题一、单选题：一、单选题：1 1、中纬度地区对流层上界的高度通常是（、中纬度地区对流层上界的高度通常是（）A A：8-9 8-9 千米千米 B B：10-12 10-12 千米千米 C C：15-17 15-17 千米千米 D D：17-18 17-18 千米千米 2 2、在标准大气中飞机在空中测得的气温是、在标准大气中飞机在空中测得的气温是-24-24，则飞机所在，则飞机所在高度是（高度是（）A A：30003000米米 B B：40004000米米 C C：60006000米米 D D：80008000米米 Page 21中国民航大学中国民航大学 空管学院空管学院习题二、填空：二、填空：1 1、大气的成分由、大气的成分由_ _、_ _、_三部分组成。三部分组成。2 2、大气垂直结构分为以下、大气垂直结构分为以下_ _、_ _、_ _、_ _、_ _ 五个部五个部分。分。3 3、标准大气海平面气压、气温分别是、标准大气海平面气压、气温分别是_ _、_。三、简答题：三、简答题：1 1、对流层具有哪些特性？、对流层具有哪些特性？2 2、平流层具有哪些特性？、平流层具有哪些特性？
