2.1大气的组成和垂直分层课件（37张）

(共37张PPT)
目前高空跳伞的最高纪录由谷歌副总裁阿兰-尤斯塔斯保持着，他的跳伞高度是41419米。
39千米高空的大气与地面有哪些不同？为什么需要配备特制宇航服？
阅读材料
思考
2012年10月14日，奥地利“坠落人”菲利克斯·鲍姆加特纳，在美国新墨西哥地区乘坐太空舱升空。约3小时后，他上升至39千米高空。随后从那里跳下，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。
第二章 地球上的大气
第一节 大气的组成和垂直分层
大气是由哪些成分组成的？
大气在垂直方向上可分为几层？各层有何特点？
大气的组成和垂直分层与人类活动有怎样的联系？
本节重点问题
1
（低层）大气的组成？
Part one
干洁空气
水汽
杂质
干洁空气
低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体 （思考：含量及其作用？）
21%
78%
1%
干洁空气成分的体积分数
（25千米以下）
二氧化碳 CO2
光合作用的原料；调节地表温度（保温作用）
臭氧—O3
吸收紫外线，保护地球生命
氧气 O2
生物维持生命活动的必需物质
氮气—N2
生物体内蛋白质的重要组成部分
78%
21%
1%
水汽和杂质
含量很少，却在天气扮演重要的角色。
水汽：水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列的天气现象。(对地面保温作用)
杂质：大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
降雨=充足水汽+凝结核+气温降低
总结：大气的组成及作用
大气组成 主要作用
干洁空气 主要成分 N2 生物体的基本成分
O2 维持生物活动的必要物质
微量成分 CO2 植物光合作用的原料、对地面保温
O3 吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害
水汽 成云致雨的必要条件、对地面保温
固体杂质 成云致雨的必要条件
前
后
人类活动前后对比
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
温室效应，全球变暖、冰川融化，海平面上升
空调、冰箱的使用，氟氯烃（氟利昂）增加
O3在减少,出现臭氧层空洞
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？
海拔较高，空气中氧气含量较少，有利于激发运动员的运动潜力，在海拔较低的地区进行长跑比赛，优势明显。
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。
榆中 多巴 海埂 兴隆 呈贡
海拔/m 1996 2366 1888 2118 1906
经度 104°02′E 103°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E
纬度 35°52′N 35°52′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N
在地理图册-中国地形图中找出下列高原训练基地？
青海多巴
甘肃榆中
云南海埂、呈贡
河北兴隆
河北兴隆
海拔2118米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
青海多巴
海拔2366米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
甘肃榆中
海拔1996米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
云南海埂、呈贡
海拔1888米
海拔/m 0 1000 2000 3000 4000
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
海拔过高，空气中氧气含量过少，会形成缺氧环境，不利于运动员身体健康，也不能取得理想的成绩。
2
Part two
大气的垂直分层
思考
飞机飞行高度大概多少？为什么在这个高度
温度（℃）
高度
（km）
20
0
140
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
大气的垂直分层
①高度范围
②温度变化特点
③气流运动状况
④人类活动与自然现象
对流层
对流层 —— 与人类的关系最密切
纬度
高纬度地区： 8—9千米
中纬度地区：10—12千米
低纬度地区： 17—18千米
季节
夏季较厚
冬季较薄
大气圈的最底层，集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量、固体杂质，大气中的污染物也多集中在这一层。
平均厚度：12km
对流层下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。
对流层高度和气温变化图
高度（千米）
20
0
140
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
（摄氏度）
归纳对流层的主要特点并分析其成因
空气对流运动显著
常出现风、云、雨、雪等天气现象
气温随高度增加而递减，每上升100米降低0.6℃。
归纳对流层的主要特点并分析其成因
空气对流运动显著？
常出现风、云、雨、雪等天气现象
气温随高度增加而递减，每上升100米降低0.6℃。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
平流层
归纳平流层的主要特点并分析其成因
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
范围：自对流层顶部至50-55千米高空。
气温随高度升高而升高。
平流层的大气上部热，下部冷，不易形成对流，主要以平流运动为主。
22-27km温度迅速上升，臭氧层吸收大量太阳紫外线，使大气增温。
该层大气中水汽和杂质含量很少，无云雨现象，能见度好，适合航空飞行。
中间层
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
中间层高度和气温变化图
归纳中间层的主要特点并分析其成因
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。
气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。
出现强烈地对流运动，又称为高空对流层或上对流层。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。
归纳中间层的主要特点并分析其成因
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。
气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。
出现强烈地对流运动，又称为高空对流层或上对流层。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
电离层
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
电离层高度和气温变化图
高层大气
电离层反射无线电波
气温随高度升高先降低后又持续上升。
高层大气气压很低，空气密度很小，（离地面远，引力小）
来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到的流星。（80-120千米）
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。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
垂直分层 高度 主要特点 特点成因
对流层 低纬17～18千米 中纬10～12千米 高纬8～9千米 气温随高度的增加而递减 (每升高100米，温度大约降低0.6℃） 地面是对流层大气主要的直接热源
离地面越近，受热越多
空气对流运动显著 该层上部冷、下部热
有利于空气对流运动
天气现象复杂多变 几乎全部水汽、固体杂质集中在该层
对流运动易成云致雨
平流层 对流层顶 到50～55千米 下层气温随高度变化小； 30千米以上随高度增加而迅速上升 该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线
气流以平流运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定
有利于高空飞行 水汽、杂质极少，云雨绝迹，
能见度好，气流平稳
高层大气 平流层顶到大气上界(高度约2000～3000千米) 气压很低，密度很小 离地面远，引力小
80～500千米高空有若干电离层， 能反射无线电波 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
下图是“大气垂直分层示意图”，读图回答问题。
（1）图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是
A.① B.② C.③ D.④
（2）对短波通信具有重要意义的电离层位于
A.Ⅰ层顶部 B.Ⅱ层底部 C.Ⅱ层中部 D.Ⅲ层
B
D
补充
逆温现象
逆温现象：一般情况下，对流层温度上冷下热，但在一定条件下，对流层的某一个高度范围内会出现气温随高度增加而上升的现象或不变化，或实际值高于理论值，气象学上把这种现象称为“逆温”。
在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温。
逆
温
分
类
辐射逆温
地形逆温
平流逆温
锋面逆温
在山谷与盆地区域，夜间山坡上的冷空气沿山坡下沉，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象.
当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，暖空气与冷地面之间不断进行热量交换。暖空气下层受冷地面影响最大，气温降低最强烈，上层降温缓慢，从而形成逆温。
锋面附近，因暖气团在上，冷气团在下，形成逆温。