1、大气的组成和垂直分层第2章 第1节自由落体状态中的鲍姆加特纳2012年10月14日，奥地利“坠落人”鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空；约3小时后，他上升至39千米高空随后，他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为第一个自由落体速度超音速的人他配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气;头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器（2）鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？（1）39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？大 气 的 组 成 A I R C O M P O S I T I O N.低层大气主要由干洁空气、水汽和固体杂质组成。三大组成成分三大组成成分作用作用水汽固体杂质成云致雨
2、的必要条件含量21%，生物维持生命活动所必须的物质含量78%，组成生物体的基本成分光合作用的原料、“温室效应”吸收紫外线，“地球生命的保护伞”成云致雨的必要条件、强烈吸收长波辐射，影响气温大气的组成（阅读P28-29页，试着完成下表）干洁空气氧氮二氧化碳臭氧干洁空气的成分体积 在25千米以下的干洁空气中，氮气和氧气合占总体积的99%氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质化学式O2，无色无味气体，在航空航天、动物呼吸、燃烧和一切氧化过程（包括有机物腐烂）都消耗氧气，但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。二氧化碳能量氧气糖分氮是地球上生物体的基本元素，是蛋白质的基本元素。化学分子式为
3、O3，因其类似鱼腥味的臭味而得名 臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用前后人类活动与大气组成的相互影响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，对生态系统和人类生存造成不利影响。思考1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数变化趋势怎么样？是什么原因产生的变化呢？造成什么影响？变化趋势呈现上升趋势，增加速度加快原因化石燃料燃烧（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）影响全球变暖、气候异常、生态恶化大气中二氧化碳含量的变化与人类活动全球变暖的后果北极海冰减少2018年全球的森林大火(201
4、8年，仅在美国，野火烧毁的面积就超过了288.09平方公里)海平面上升1993年至2016年间，格陵兰和南极冰盖大约融化了4000亿加仑的水，相当于605830个奥林匹克游泳池的水量。自1880年以来，全球海平面大约上升了20.32厘米(8英寸)。第二章 第一节大气的组成和垂直分层拓展内容：全球合作拓展内容：全球合作 保护臭氧保护臭氧臭氧层（ozone layer）是大气层的平流层中臭氧浓度高的层次。浓度最大的部分位于22-27公里的高度处。若把臭氧层的臭氧校订到标准情况，则其厚度平均仅为3毫米左右。紫外辐射在高空被臭氧吸收，对大气有增温作用，同时保护了地球上的生物免受远紫外辐射的伤害，透过的
5、少量紫外辐射，有杀菌作用，对生物大有裨益。就像是地球的“保护伞”思考大气中臭氧含量的变化与人类活动第二章 第一节大气的组成和垂直分层臭氧层破坏臭氧层破坏臭氧层破坏原因人类活动的影响，主要表现为对消耗臭氧层物质的生产、消费和排放方面。大气中的臭氧可以与许多物质起反应而被消耗和破坏。在所有与臭氧起反应的物质中，最简单而又最活泼的是含碳、氢、氯和氮几种元素的化学物质，如氧化亚氮(N2O)、水蒸汽(H2O)、四氯化碳(CCl4)、甲烷(CH4)和现在最受重视的氯氟烃(CFC)等。这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的，但在平流层受紫外线照射活化后就变成了臭氧消耗物质。这种反应消耗掉平流层中的臭氧，打破
6、了臭氧的平衡，导致地面紫外线辐射的增加，从而给地球生态和人类带来一系列问题。臭氧层破坏南极上空的臭氧空洞在9月8日达到了峰值，面积为630万平方英里（约合1640万平方公里），在此之后呈现下降趋势。1987年臭氧空洞达到历史最大值。为避个氟氯碳化物继续破坏地球臭氧层世界各国签署了蒙特利尔议定书。相关数据显示，臭氧空洞的面积总体上正在逐年缩小，科学家预测南极臭氧空洞可能在2060年左右完全愈合。活动了解大气含氧量减少对人体产生的影响 大气中氧气含量对人体健康至关重要。科学研究发现，适当的缺氧环境有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。在奥运会等世界重大体育赛事中，来自
7、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？青海多巴海拔：2366m甘肃榆中海拔：1996m云南海埂 海拔：1888m呈贡 海拔：1906m河北兴隆海拔：2118m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地。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1800-2400米。活动 了解大气含氧量减少对人体产生的影响海拔/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
8、的最佳高度为海拔1800-2400米。我国的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。思考大气的垂直分层Ver tical stratifica ti o n of th e a tm o sp h e re.大气的垂直分层阅读课本“大气的垂直分层图”思考：1.右图大气分为几层？2.各层气温与高度的关系。3.各层大气的运动特点。4.各层大气运动特点的原因The Ozone Hole-100-90-80-70-60-50-40-30-20-10 0102030405060人造卫星5012高 层 大 气平流层对流层温度/高度/Km气温垂直分布流星对流层高度
9、低纬：低纬：17-18km;17-18km;中纬：中纬：10-12km;10-12km;高纬高纬:8-9km:8-9km特点成因地面是低层大气热地面是低层大气热量的直接来源量的直接来源该层大气上冷下热该层大气上冷下热集中了整个大气圈集中了整个大气圈质量的四分之三和几质量的四分之三和几乎全部的水汽、杂质；乎全部的水汽、杂质；对流运动易成云致雨对流运动易成云致雨特点气温随高度升高而递气温随高度升高而递减减(海拔每上升海拔每上升100100米，米，气温降低气温降低0.60.6)空气对流运动显著空气对流运动显著天气现象复杂多变天气现象复杂多变22峨眉山最高海拔3099米为什么夏天山顶看日出还要租军大衣
10、呢？对流层厚度的变化对流层厚度的变化夏季：厚夏季：厚冬季：薄冬季：薄随季节变化随季节变化随纬度变化随纬度变化上海：上海：夏季夏季16千米千米 冬季冬季11千米千米对流层的厚度为什么存在时空差异？对流层的厚度为什么存在时空差异？地表气温差异导致对流强度不同。地表气温差异导致对流强度不同。-100-90-80-70-60-50-40-30-20-10 0102030405060人造卫星5012高 层 大 气平流层对流层温度/高度/Km气温垂直分布流星平流层高度从对流层顶部至从对流层顶部至50-50-5555千米高空千米高空特点气温随高度增加而升气温随高度增加而升高高气流以平流运动为主气流以平流运动
11、为主无云雨现象无云雨现象特点成因臭氧集中分布在臭氧集中分布在22-22-2727千米千米，它可以吸收大，它可以吸收大量紫外线量紫外线该层大气上热下冷，该层大气上热下冷，大气稳定大气稳定水汽、杂质少，气流水汽、杂质少，气流平稳平稳-100-90-80-70-60-50-40-30-20-10 0102030405060人造卫星5012高 层 大 气平流层对流层温度/高度/Km气温垂直分布流星高层大气从平流层顶到从平流层顶到3000km3000km的高空的高空特点温度随高度增加先温度随高度增加先降低后增加降低后增加大气密度极小，在大气密度极小，在2000-30002000-3000千米的高千米的高
12、空，大气的密度已经空，大气的密度已经与星际空间的密度非与星际空间的密度非常接近常接近距地面远，受到引力小距地面远，受到引力小高度特点成因 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流星高层大气大气层结构特征 流星燃烧 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高层大气大气层结构特征 无线电通信 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大气层结构特征 极光 高层大气的空气密度很小；在2000-300
13、0千米的高空，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高层大气大气层结构特征 大气上界大气分层大气分层垂直高度垂直高度特点特点特点成特点成因因与人类的关与人类的关系系对流层对流层平流层平流层高层大气高层大气低层大气的主要组成成分以及作用低纬：低纬：17-17-18km;18km;中纬：中纬：10-12km;10-12km;高高纬纬:8-9km:8-9km从对流层顶从对流层顶部至部至50-5550-55千千米高空米高空从平流层顶从平流层顶到到3000km3000km的的高空高空气温随高度增加而升高气温随高度增加而升高
14、气流以平流运动为主气流以平流运动为主无云雨现象无云雨现象气温随高度升高而递减气温随高度升高而递减(海拔海拔每上升每上升100100米，气温降低米，气温降低0.60.6)空气对流运动显著空气对流运动显著天气现象复杂多变天气现象复杂多变温度随高度增加先降低后增加温度随高度增加先降低后增加大气密度极小，在大气密度极小，在2000-30002000-3000千米的高空，大气的密度已经与千米的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近星际空间的密度非常接近地面是低层大气主要的直接来源地面是低层大气主要的直接来源该层大气上冷下热该层大气上冷下热集中了整个大气圈质量的四分之集中了整个大气圈质量的四分之三和
15、几乎全部的水汽、杂质；对流三和几乎全部的水汽、杂质；对流运动易成云致雨运动易成云致雨臭氧集中分布臭氧集中分布在在22-2722-27千米千米，它，它可以吸收大量紫外线可以吸收大量紫外线该层大气上热下冷，大气稳定该层大气上热下冷，大气稳定水汽、杂质少，气流平稳水汽、杂质少，气流平稳距地面远，受到引力小距地面远，受到引力小人类就生活人类就生活在对流层底在对流层底部，与人类部，与人类关系最密切关系最密切水平运动有水平运动有利于高空飞利于高空飞行；臭氧层行；臭氧层有保护地球有保护地球生命的作用生命的作用80-500km80-500km有若有若干电离层，电干电离层，电离层能反射短离层能反射短波无线电波，
16、波无线电波，对无线电通信对无线电通信有重要作用有重要作用-100-90-80-70-60-50-40-30-20-10 0102030405060人造卫星5012高 层 大 气平流层对流层温度/高度/Km气温垂直分布流星深度思考大气垂直分层示意图1.为什么平流层适合飞机飞行？2.无线电通信利用了哪层大气的特性？平流层的大气上部热，下部冷，不易形成对流，大气平稳，以平流运动为主，且该层大气在水汽和杂质含量少，天气晴朗，能见度好，适合飞机飞行。利用了电离层大气反射无线电波的特征，电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线作用，大气处于高度电离状态，能反射无线电波。32正常正常逆温气温随高度升高而递减气温随高
17、度升高而递增拓展内容逆温多出现在低空,多雾天气给飞机起降带来不便。如果出现在高空,对飞机飞行极为有利,因为大气以平流运动为主,飞行中不会有较大的颠簸。完成课时作业本 P15-P16，1-12题 地球大气又称“氮氧大气”,结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表,完成1、2题。1.地球大气称为“氮氧大气”是因为两者()A.占干洁空气成分的99%B.占大气成分的99%C.是生命活动必不可少的物质 D.在其他天体上不存在 气体成分体积分数(%)质量分数(%)氮(N2)78.0875.52氧(O2)20.9423.15氩(Ar)0.931.28二氧化碳(CO2)0.03(变动)0.05 地球大
18、气又称“氮氧大气”,结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表,完成1、2题。2.目前,导致二氧化碳变动的主要因素是()植树造林；大量燃烧矿物化石燃料；新能源公交车的逐渐普及；森林、草原开垦成农田A.B.C.D.气体成分体积分数(%)质量分数(%)氮(N2)78.0875.52氧(O2)20.9423.15氩(Ar)0.931.28二氧化碳(CO2)0.03(变动)0.05 下图为大气垂直分层示意图。读图完成35题。3.下列叙述正确的是()A.低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质组成B.云、雨、雪、雷电等天气现象,发生在平流层C.大气中的臭氧可以减少红外线对生物的伤害D.大气组成成分比例不
19、会因人类活动影响而改变4.地球大气层,一般随高度增加()A.气温降低 B.气压升高 C.密度减小 D.湿度增大5.北京飞往美国华盛顿的飞机,升空20分钟后遇到雷雨天气,此时飞机应()A.迅速进行迫降 B.不断降低飞行高度C.保持原有高度 D.升至万米以上高空 2017年8月28日,遥感卫星17号从酒泉发射升空。据此回答6、7题。6.右侧图示能正确反映遥感卫星17号在升空过程中经历的大气环境状况的是()7.下列有关、层可能出现的现象描述不正确的是()A.飞机在层飞行有时会出现颠簸现象B.飞机在层飞行时,飞行员常感觉是万里无云C.在层中有时会出现气温随高度增加而上升现象D.在层中沐浴阳光时不会损伤
20、皮肤 下图为“大气垂直分层示意图”。读图,回答810题。8.图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()A.B.C.D.9.对无线电通信具有重要意义的电离层位于()A.层顶部 B.层底部C.层中部 D.层10.我国发射的“神舟”飞船的运行轨道所在的大气层()A.气温在-50 到20 之间 B.气温随高度增加平稳下降C.最低气温约为-80 D.最高气温约为40 11.读“大气的垂直分层图”,完成下列问题。(1)大气垂直分层的依据是什么?(2)A层大气在气温、气流状况及与人类关系方面,各有哪些特点?大气垂直方向上的温度、运动状况和密度差异。气温随高度增加而递减;对流运动显著,易成云致雨;天气现象复杂多变,与人类关系最密切。11.读“大气的垂直分层图”,完成下列问题。(3)人类生存环境的天然屏障指的是哪一层?为什么?该层空气的主要运动方式是什么?气温在垂直方向上如何变化?(4)电离层分布在_(填字母);利于高空飞行的是_(填字母),为什么?B平流层。该层中有臭氧层,能强烈吸收太阳辐射中的紫外线,使地球生命免受过量紫外线的伤害。该层空气以平流运动为主。气温随高度增加而增加。空气以平流运动为主,大气平稳,水汽杂质少,天气晴朗。CB
