1、第1节 大气的组成和垂直分层第二章第二章 地球上的大气地球上的大气 20122012年年1010月月1414日日,奥地利奥地利“坠坠落人落人”鲍姆加特纳在国西南部乘坐鲍姆加特纳在国西南部乘坐太空舱升空。约太空舱升空。约3 3小时后小时后,他上升至他上升至3939千米空。随后千米空。随后,他从那里跳下他从那里跳下,4,4分钟后才打开降落伞分钟后才打开降落伞,成为第个自成为第个自由落体速度超音速的人由落体速度超音速的人(图图2.1)2.1)。他配备的特制宇航服外表绝缘他配备的特制宇航服外表绝缘,密密封的内层中填充加压氧气封的内层中填充加压氧气;头盔内头盔内有液氧系统有液氧系统,护目镜中装有温度调护
2、目镜中装有温度调节器。节器。3939千米高空的大气与地面大千米高空的大气与地面大气有哪些不同气有哪些不同?鲍姆加特纳为什么鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服需要配备特制宇航服?图图2.12.1自由落体状态中的鲍姆加特纳自由落体状态中的鲍姆加特纳1 1、认识大气的物质组成、认识大气的物质组成2 2、理解人类活动对大气环境的影响、理解人类活动对大气环境的影响3 3、理解大气垂直分层对人类活动的影响、理解大气垂直分层对人类活动的影响大气的组成大气的组成干洁空气干洁空气对流层对流层平流层平流层高层大气高层大气学习目标学习目标重点关注重点关注1.1.大气是由哪些成分组成的？大气是由哪些成分组成的？3.3
3、.大气的组成和垂直分层与人类活动有怎样的联系？大气的组成和垂直分层与人类活动有怎样的联系？2.2.大气在垂直方向上可分为几层？各层有何特点？大气在垂直方向上可分为几层？各层有何特点？问题导学问题导学一、大气的组成一、大气的组成如今的大气是地球长期演化的结果，在短时期内不会有明显的变化如今的大气是地球长期演化的结果，在短时期内不会有明显的变化一、大气的组成一、大气的组成干洁空气：干洁空气：低层大气低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体中除去水汽和杂质以外的混合气体干干洁洁空空气气成分成分作用作用氧氧氮氮二氧二氧化碳化碳臭氧臭氧人类和其他生物维持生命活动所必需的物质人类和其他生物维持生命活动所必需
4、的物质地球生物体的基本元素地球生物体的基本元素绿色植物进行绿色植物进行光合作用光合作用的原料；的原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高吸收地面辐射的能力强，使气温升高吸收紫外线，使大气增温；吸收紫外线，使大气增温；对生物具有对生物具有保护保护作用。作用。1 1、大气的成分及其作用、大气的成分及其作用固体杂质：固体杂质：杂质中的凝结核，是成云致雨的必要条件。杂质中的凝结核，是成云致雨的必要条件。水汽水汽是指水的相变形成云、雨、雾、雪等天气现象；是指水的相变形成云、雨、雾、雪等天气现象；同时吸收和释放热量，影响地面和大气温度。同时吸收和释放热量，影响地面和大气温度。饱和的水汽饱和的水汽+凝结核凝结
5、核+温度降低温度降低降水的形成条件：降水的形成条件：水的相变指水的气态、液态、固态之间的三态转化水的相变指水的气态、液态、固态之间的三态转化2 2、人类活动与大气污染、人类活动与大气污染人类活动排放的污染物人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产进入大气，会影响大气的成分和含量，产生生大气污染大气污染，对对生态系统生态系统和和人类生存人类生存造成不利影响造成不利影响人类人类工业工业生产排放的废气、生产排放的废气、汽车汽车排放的尾气会造成大气污染排放的尾气会造成大气污染思考 1740 1740年到年到20112011年，短短年，短短不到不到300300年的时间里，二氧年的时间里，
6、二氧化碳体积分数变化趋势怎么化碳体积分数变化趋势怎么样？是什么原因产生的变化样？是什么原因产生的变化呢？造成什么影响？呢？造成什么影响？变化趋势：变化趋势：呈现上升趋势，增加速度加快呈现上升趋势，增加速度加快原因：原因：化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳）化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳）土地利用的变化（毁林，减少森林吸收二氧化碳的量）土地利用的变化（毁林，减少森林吸收二氧化碳的量）影响：影响：全球变暖、气候异常、生态恶化全球变暖、气候异常、生态恶化活动探究活动探究 了解大气含氧量减少对人体产生的影响了解大气含氧量减少对人体产生的影响地点地点 榆中榆中 多巴多巴 海埂海埂 兴隆兴隆呈贡呈贡海拔海拔/
7、m19962366188821181906经度经度10402E10331E10241E11722E10248E纬度纬度3552N3552N2501N4036N2453N表2.1 我国部分高原训练基地的地理坐标 大气中大气中氧气含量氧气含量对人体健康至关重要；科学研究发现，对人体健康至关重要；科学研究发现，适当的缺适当的缺氧环境氧环境利于激发运动员的运动潜力；但含氧量太低会危害人体健利于激发运动员的运动潜力；但含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命康甚至危及生命 我国已建成甘肃榆中、青海多巴、云南海埂、河北兴隆、云南呈我国已建成甘肃榆中、青海多巴、云南海埂、河北兴隆、云南呈贡等国家级高原体育训练基
8、地贡等国家级高原体育训练基地 在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲埃塞尔比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异。在非洲地形图上，找出在两个国家，归纳它们共同的地形特点。由此，你能推测这两个国家中长跑运动员成绩优异的原因吗？海拔/m01000200030004000含氧量比100%89%78%70%61%目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔高度为海拔1800-24001800-2400米。米。我国的高原训练基地的海拔在我国的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？这个范围内吗？推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。推测运动员在
9、更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。表2.2 不同海拔与海平面的含氧量比对流层平流层高层大气 地球大气从地面向上，可延伸地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空；根据温度、到数千千米高空；根据温度、运动状况和密度，大气自下而运动状况和密度，大气自下而上可以划分为对流层、平流层上可以划分为对流层、平流层和高层大气和高层大气 思考思考:为什么平流层适合飞机飞行为什么平流层适合飞机飞行?无线电通信利用了哪层大气无线电通信利用了哪层大气的特性的特性?二二.大气的垂直分层大气的垂直分层对流层对流层二二.大气的垂直分层大气的垂直分层气温特征气温特征热量源于地面，热量源于地面，气温随海拔升高而降低气温随海
10、拔升高而降低（每上升（每上升100100米下降米下降0.60.6）天气特征天气特征复杂多变复杂多变近地面的水汽和杂质通过对流运近地面的水汽和杂质通过对流运动向上输送，在上升过程中随着气动向上输送，在上升过程中随着气温降低，温降低，容易成云致雨容易成云致雨运动特征运动特征上冷下热，上冷下热，对流运动对流运动显著显著平平流层流层二二.大气的垂直分层大气的垂直分层气温特征气温特征臭氧吸收太阳紫外线，使大气增温臭氧吸收太阳紫外线，使大气增温平流层平流层气温随高度升高而升高气温随高度升高而升高运动特征运动特征上热下冷，上热下冷，以以平流运动平流运动为主为主天气特征天气特征无云雨现象无云雨现象该层大气中水
11、汽和杂质含量很少，该层大气中水汽和杂质含量很少，无无云雨现象，能见度好，适合航空飞行云雨现象，能见度好，适合航空飞行 平流层以上平流层以上的大气统称高层大气的大气统称高层大气 自自平流层顶部平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温气温会下降。会下降。随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升温度又持续上升高层大气高层大气二二.大气的垂直分层大气的垂直分层气温随海拔升高先降后升气温随海拔升高先降后升高层大气大气层结构特征 高层大气中在80-120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到的
12、流星在80-500 千米的高空，有若干电离层电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，使高层大气分子或原子电离而产生，出现的灿烂美丽的光辉高层大气的空气密度很小；在2000-3000千米的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近；这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间，这个高度可以看作是地球大气的上界大气大气分层分层高层高层大气大气平流层平流层对流层对流层气温垂直变化气温垂直变化规律规律原因原因随随高度增加高度增加先先递减后递增递减后递增随随高度增加高度增加而而递减递减 随随高度增加高
13、度增加而而递增递增 底层没有吸收紫外线底层没有吸收紫外线的臭氧，气温下降；的臭氧，气温下降；随后大气吸收更短波随后大气吸收更短波长的太阳紫外线，温长的太阳紫外线，温度又持续上升度又持续上升靠靠臭氧臭氧吸收太吸收太阳紫外线增温阳紫外线增温地面是直接热源地面是直接热源空气空气运动运动天气天气现象现象与人类与人类关系关系有电离层，有电离层，能反射无线能反射无线电波，对无电波，对无线电通信有线电通信有重要作用重要作用为人类生为人类生存环境天存环境天然屏障；然屏障；大气稳定大气稳定利于高空利于高空飞行飞行与人类关与人类关系最密切系最密切复杂复杂多变多变平流平流运动运动为主为主对流运对流运动动显著显著天气
14、天气晴朗晴朗二二.大气的垂直分层（总结提炼）大气的垂直分层（总结提炼）课堂课堂小结小结大气的组成大气的组成和和垂直分层垂直分层垂直分层垂直分层大气的成分及其作用大气的成分及其作用人类活动与大气污染人类活动与大气污染大气的组成大气的组成对流层对流层平流层平流层高层大气高层大气课堂训练课堂训练在对流层中，大气的组成并不是固定不变的。据此回答下题。在对流层中，大气的组成并不是固定不变的。据此回答下题。1.1.大气中含量虽很少，却是天气变化重要角色的物质是（大气中含量虽很少，却是天气变化重要角色的物质是（)A.A.二氧化碳和臭氧二氧化碳和臭氧 B.B.氩和氖氩和氖 C.C.水汽和杂质水汽和杂质 D.D
15、.氮和氧氮和氧2.2.由于人类活动造成的大气污染已导致大气中一些成分比例发由于人类活动造成的大气污染已导致大气中一些成分比例发生明显变化，表现在（生明显变化，表现在（）A.A.臭氧增多臭氧增多 B.B.氧气增多氧气增多 C.C.水汽增多水汽增多 D.D.二氧化碳含量增加二氧化碳含量增加 CD气球作为探空的工具已被广泛使用，如下图所示，假如一探空气气球作为探空的工具已被广泛使用，如下图所示，假如一探空气球由地面上升至球由地面上升至100100千米处千米处。据其可能探测到的现象，回答据其可能探测到的现象，回答下下题。题。3.3.探空气球记录的随高度升高气温变化探空气球记录的随高度升高气温变化的规律
16、是（的规律是（）A.A.递减递减递增递增递减递减B.B.递减递减递减递减递增递增递增递增C.C.递增递增递减递减递增递增递减递减D.D.递减递减递增递增递减递减递增递增4.4.探空气球探测到水汽集中的大气层是（探空气球探测到水汽集中的大气层是（）A.A.对流层对流层 B.B.平流层平流层C.C.高层大气高层大气 D.D.电离层电离层D DA A 奥地利探险家鲍母加特纳在奥地利探险家鲍母加特纳在美国新墨西哥韦尔乘氦气球到达美国新墨西哥韦尔乘氦气球到达距地面距地面3904439044米后，从太空舱里跳米后，从太空舱里跳下，并成功落地。阅读材料，完下，并成功落地。阅读材料，完成成5-65-6题。题。
17、5 5鲍姆加特纳跳出时的高度处在（鲍姆加特纳跳出时的高度处在（）A A对流层对流层 B B平流层平流层C C高层大气高层大气 D D大气上界大气上界6 6从跳出到落地，鲍姆加特纳经历的大气温度变化是（从跳出到落地，鲍姆加特纳经历的大气温度变化是（）A A逐渐降低逐渐降低B B逐渐升高逐渐升高 C C先升高后降低先升高后降低 D D先降低后升高先降低后升高【答案答案】1 1B 2B 2D D【解析解析】1 1平流层的高度大约为自对流层顶（平均约平流层的高度大约为自对流层顶（平均约1212千米）到千米）到50-50-5555千米；鲍姆加特纳跳出时的高度为距地面千米；鲍姆加特纳跳出时的高度为距地面3904439044米，故在平流层内，米，故在平流层内，B B对。对。2 2对流层的温度由地面向高空温度降低，平流层温度向高空温度升对流层的温度由地面向高空温度降低，平流层温度向高空温度升高；所以从跳出到落地，鲍姆加特纳经历的大气温度变化，先在平流层高；所以从跳出到落地，鲍姆加特纳经历的大气温度变化，先在平流层是逐渐降低，后在对流层是逐渐升高，故是逐渐降低，后在对流层是逐渐升高，故D D正确，正确，ABCABC错误。错误。
