3.1 大气的组成与垂直分层 课件（64页PPT）

(共64张PPT)
第一节　大气的组成与垂直分层
　　雷阵雨过后,我们有时候会闻到一股刺鼻的气味,这就是臭氧的气味。臭氧主要分布在平流层,臭氧层是指平流层中臭氧集中的层次。臭氧层变薄、浓度降低的现象,称为臭氧层破坏。臭氧层破坏可能引起一系列不利于人类的气候生物效应,这种情况已经受到人们的广泛关注。据科学家研究,大气中的臭氧含量每减少 1％,到达地面的太阳紫外线辐射就增加 2％。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率,还会引发白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病。在距南极洲较近的智利海伦娜岬角,当地居民只要走出家门,就要在暴露的皮肤表面涂上防晒油,戴上太阳眼镜,否则半小时后,皮肤就会被晒成鲜艳的粉红色,并伴有痒痛;羊群则多患白内障,几乎全盲;河里捕到的鲜鱼也多是盲鱼。
臭氧层破坏
问题探究：
1. 有人认为,臭氧层是“地球生命的保护伞”。你认同这种看法吗？为什么？
同意。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率，还会引起白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病，而臭氧层可以吸收绝大部分对人有害的太阳的紫外线,保护地球上的生命免遭紫外线伤害。所以说,臭氧层是“地球生命的保护伞”。
问题探究：
2. 你还了解哪些全球性大气环境问题？它们与大气中的哪些成分及其含量的变化相关？
酸雨:燃烧煤、石油、天然气,排放二氧化硫和氮氧化合物等酸性气体。
光化学烟雾:排入大气的氮氧化合物和碳氢化合物等,受太阳紫外线作用,产生刺激性的浅蓝色烟雾。
温室效应:燃烧化石燃料排放出的二氧化碳等温室气体,增加了大气吸收地面辐射的能力。
可吸入颗粒物:燃煤烟尘、建筑工地扬尘、汽车尾气排放量大且缺乏标准或不达标,使空气中可吸入颗粒物增多。
运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。
课程标准
1.认识低层大气的组成部分及其功能。
2.掌握地球各层大气的特征及其与人类的关系。
学习目标
梳理教材　夯实基础
成分 作用
氮 地球上生物体的基本成分
氧 人类和其他好氧生物维持 必需的物质
二氧化碳 绿色植物进行 的基本原料，对地面起着 作用
臭氧 强烈吸收太阳 ，对地球生物起保护作用
一、大气的组成（教材66—67，大气的组成及作用）
1.干洁空气
生命活动
光合作用
保温
紫外线
成分 分布规律 作用
水汽 大气中的水汽含量，在水平方向上，海洋上空 陆地上空，湿润地区上空高于干旱地区上空；在垂直方向上，一般自地面向高空逐渐_____ 发生固、液、气三态的转化，产生云、 、 、雪等一系列天气现象
杂质 在近地面大气中，陆上 海上，城市 农村，冬季 夏季 使大气 变差；作为 ，是成云致雨的必要条件
2.水汽和杂质
高于
减少
雾
雨
多于
多于
多于
能见度
凝结核
判断
1.人类大量燃烧化石燃料，使大气中二氧化碳浓度上升。(　　)
2.城市大气中的固体杂质较多，在其他因素相同的情况下，降水通常比农村多。(　　)
√
√
二、大气的垂直分层
1.依据：大气的温度、 和运动状况在垂直方向上的差异。
密度
核心归纳
大气的垂直分层
分层 高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系
对 流 层
低纬地区：17～18千米；
中纬地区：10～12千米；
高纬地区：8～9千米
气温随高度的增加而递减(高度每升高100米，气温大约降低0.6 ℃)
空气对流运动显著
天气现象复杂多变
几乎全部的水汽、杂质都集中在该层，对流运动易成云致雨
该层上部冷下部热
地面是对流层大气主要的直接热源
人类生活在对流层底部，该层与人类关系最为密切
平 流 层
高层 大气
从对流层顶向上至50～55千米高空
平流层顶以上的大气
水汽、杂质含量稀少，天气现象少见
该层大气上部热下部冷，大气稳定
该层大气主要靠臭氧吸收太阳紫外线增温
天气晴朗
以水平运动为主
气温随高度的增加迅速上升
电离层能反射无线电波，对远距离无线电通信有重要作用
距地面远，受到地球的引力小
大气气压很低，密度很小
人类生存环境的天然屏障，有利于航空飞机飞行
判断
1.宇宙飞船升空过程中，所穿越大气的温度一直在降低。(　　)
2.全球各地对流层的高度是一样的。(　　)
3.高层大气气温随高度的升高而升高。(　　)
×
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探究重点　提升素养
探究点　大气的垂直分层
素养培优
1.[综合思维]对流层的气温在垂直方向上的分布有什么特点？该层的厚度随纬度如何变化？为什么？
右图为大气的垂直分层示意图。
答案　对流层的气温随高度的增加而递减。对流层的厚度随纬度的增高而降低。低纬度地区受热多，气温高，空气对流旺盛，对流层高度大(17～18 km)；高纬度地区受热少，气温低，空气对流较弱，对流层高度小(8～9 km)。
2.[综合思维]为什么对流层的天气复杂多变？
答案　对流层内集中了大气几乎全部的水汽和杂质，有了成云致雨的必要条件。近地面的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，容易成云致雨，所以对流层的天气复杂多变。
3.[综合思维]平流层的气温分布有什么特点？
原因是什么？
答案　特点：平流层的气温随高度的增加而上升。
原因：该层的热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收。
4.[综合思维]飞机为什么选择在平流层飞行？
答案　平流层上部热下部冷，大气稳定，不易形成对流，大气以水平运动为主，水汽、杂质含量稀少，天气晴朗，有利于航空飞机飞行。
5.[综合思维]臭氧层位于图中大气的哪一层？
为什么臭氧被誉为“地球生命的保护伞”？
答案　平流层。理由：臭氧能强烈吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害。
6.[人地协调观]高层大气对人类生活有什么影响？
答案　高层大气有若干电离层，能反射无线电波，对远距离无线电通信有重要作用。
拓展延伸　逆温及其危害
(1)逆温现象：正常情况下，对流层的气温随高度增加而递减，且海拔每升高100 m，气温约下降0.6 ℃。但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象，或者气温随高度增加而降低的幅度小于垂直递减率，这种现象我们称之为“逆温”。如下图所示。
(2)危害
①出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温现象有密切的关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至引发交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。
③对航空造成影响。“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，则对飞机飞行极为有利，因为大气以水平运动为主，飞行中不会有较大的颠簸。
　　(2021·山东威海市期末)2020年7月23日，“天问一号”火星探测器在海南文昌成功发射，标志着我国正式拉开了行星探测的序幕。下图示意大气垂直分层。据此完成1～2题。
1.“天问一号”探测器上升过程
中，途经大气层的温度变化为
A.递减→递增→递减
B.递增→递减→不变
C.递增→递减→递增→递减
D.递减→递增→递减→递增
跟踪训练
√
解析　根据所学知识可知，图中①
为对流层，②为平流层，③为高层
大气，据图可知，在对流层，海拔
越高，气温越低；在平流层，海拔
越高，气温越高；在高层大气，随
着海拔升高，气温先递减后递增。
所以“天问一号”探测器上升过程
中，途经大气层的温度变化为递减→递增→递减→递增，故选D。
2.图示①层大气
A.其厚度两极地区比赤道地区大
B.直接热源是太阳辐射
C.易发生风、云、雨、雪等天气现象
D.其厚度夏季午夜最大
解析　①层为对流层，对流层对流运动旺盛，易发生风、云、雨、雪等天气现象，故C正确。
√
(2020·黑龙江省哈尔滨市第三中学月考)晴朗无风的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地面大气冷却强烈，高空大气冷却较慢，气温从地面开始向上递增，称为辐射逆温。读下图，回答3～4题。
3.图中a表示辐射逆温形成前的气温垂直分布，一般出现在午后；b表示辐射逆温形成后，一般出现在黎明以前。则c出现的时间最可能是
A.上午 B.正午 C.傍晚 D.凌晨
√
解析　c表示逆温逐渐消失，故c出现的时间是在黎明之后，午后之前，时间应为上午。
4.逆温的影响有
①利于污染物的扩散　②利于雾的形成　③抑制沙尘暴的发生　④减轻山区农作物冻害
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
√
解析　逆温出现后近地面温度低，高空温度高，空气不易发生对流运动，不利于污染物的扩散，故①错误；
由于近地面的温度较低，有利于水汽凝结成雾，故②正确；
逆温出现后，大气运动会减弱，可以抑制沙尘暴的发生，故③正确；
山区农作物分布海拔较高，如处于逆温层，温度较高可以减轻作物冻害，故④正确。
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课时对点练
基础过关
(2021·江西宜春九中月考)读“干洁空气的主要成分(25千米以下)表”，完成1～2题。
1.下列关于表中干洁空气的主
要作用的叙述，不正确的是
A.二氧化碳吸收地面辐射
的能力强，使气温升高
B.氮是地球上生物体的基本元素
C.氮气是绿色植物进行光合作用的基本原料
D.臭氧能够吸收太阳紫外线，对生物具有保护作用
√
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气体成分 体积分数(%) 质量分数(%)
氮气 78 75.52
氧气 21 23.15
氩气 0.93 1.28
二氧化碳 0.038(变动) 0.05
解析　干洁空气中包括氮气、氧气、二氧化碳等，其中，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，故选C。
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2.下列关于地球各大气垂直分层的叙述，正确的是
A.干洁空气只分布在对流层
B.平流层适合航空飞行
C.臭氧层分布于高层大气
D.近地面大气的直接热源是太阳辐射
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解析　对流层集中了约75%的大气的质量，干洁空气主要分布在对流层，A错误；
平流层气温随海拔的升高而升高，空气以平流运动为主，适合航空飞行，B正确；
臭氧层主要分布在平流层，C错误；
近地面大气主要的直接热源是地面辐射，D错误。
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解析　图中大气层界线为对流层和平流层的界线；根据大气中臭氧浓度分布随高度变化可知，臭氧在平流层浓度最大，因此臭氧层分布在平流层，选B。
右图中曲线所示为大气中臭氧浓度
分布随高度变化情况。读图完成3～5题。
3.从图中看出，臭氧层分布于
A.对流层
B.平流层
C.高层大气
D.电离层
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4.若大气中臭氧含量大幅度减少，可能造成
①皮肤病发病率增加　
②降水大幅度增加　
③高层大气升温　
④农林牧业减产
A.①② B.①④ C.①③ D.②③
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解析　平流层中的臭氧层能强烈吸收太阳紫外线辐射，保护地球上的生命免受过多紫外线伤害。若大气中臭氧含量大幅度减少，则到达地表的紫外线辐射增强，可能造成皮肤病发病率增加，①正确；
影响动植物的正常生长，农林牧业减产，④正确；
对地球的降水和高层大气温度不会产生影响，②③错误。
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5.图中大气层界线以下
A.海拔越高，气温越高
B.空气对流显著，天气复杂
C.冬季较厚，夏季较薄
D.天气晴朗，利于飞机飞行
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解析　图中大气层界线以下为对流层，气
温随高度增加而降低，A错误；
空气对流显著，天气复杂多变，B正确；
夏季气温高，对流旺盛，厚度较大，冬季
气温低，对流弱，厚度较薄，C错误；
天气复杂多变，不利于飞机高空飞行，D
错误。
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6.①②③④四幅图中，最有利于大气污染物扩散的是
A.① B.② C.③ D.④
√
(2021·广东番禺中学期中)下图是“某地气温垂直分布图”。读图完成6～7题。
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解析　空气对流越旺盛，越有利于大气污染物扩散。四幅图中，①图上、下温差最大，且底层气温高，上层气温低，因此空气对流最旺盛，最有利于大气污染物扩散，A正确。②③④部分高度处出现了气温随高度增加而增加的现象，为逆温，不利于大气污染物扩散。
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解析　图示由①到④的变化体现了逆温的形成过程，从地形角度来看，最易出现逆温的是谷地，B正确。
7.下列哪种地形易造成该地气温由①到④的演变
A.山地 B.谷地 C.平原 D.丘陵
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(2020·重庆南开中学期中)读“大气气温
垂直变化图”，完成8～10题。
8.图中大气气温随高度增加的变化特点是
A.高层大气先增后减
B.平流层递减
C.对流层递增
D.0～50千米先减后增
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能力提升
解析　读图可知，高层大气随高度增加，气温先减后增，A错；
平流层大气随高度增加，气温升高，B错；
对流层大气随高度增加，气温递减，C错；
0～50千米大气随高度增加，气温先减后增，D正确。
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9.对流层气温变化的主要成因是
A.太阳辐射是直接热源
B.臭氧吸收紫外线增温
C.地面辐射是主要的直接热源
D.对流运动的长期影响
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解析　对流层大气随高度增加，气温递减，
主要原因在于：对流层大气主要通过吸收地
面辐射而增温，地面辐射是其主要的直接热
源，随着高度的增加，受地面辐射的影响越
小，气温越低，C正确，A错；
臭氧集中在平流层，B错；
对流层气温的上冷下热导致对流运动显著，
所以对流运动是对流层气温分布的结果，而不是对流层气温变化的原因，D错。
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10.对流层中珠穆朗玛峰顶部气温低的
主要原因是
A.距离地面远
B.空气稀薄
C.太阳辐射弱
D.深居内陆
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解析　珠穆朗玛峰顶部海拔高，空气稀薄，
大气对地面辐射吸收的量有限，所以珠穆朗
玛峰顶部气温低，B正确；
并不是珠穆朗玛峰顶部距离地面远(且珠穆朗
玛峰顶部的大气距离珠穆朗玛峰顶部的地面
也不远)，A错；
由于空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用
弱，所以太阳辐射强，C错；
珠穆朗玛峰并非深居内陆，且其位置对气温影响不大，D错。
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(2021·北京期末)目前载人热气球飞行高度的世界纪录是2005年由印度飞行冒险家创造的，飞行高度超过
2.1万米。右图是“大气垂直分层示意
图”。据此完成11～12题。
11.目前载人热气球飞行的世界纪录，
其高度位于大气层的
A.对流层 B.平流层
C.电离层 D.高层大气
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解析　2.1万米即是21千米，结合大气垂直分层可知，该高度位于平流层(中纬度地区大致12～50 km)，故选B。
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12.多年来，热气球载人飞行的世界纪录
仍无人打破，主要因为在这个高度上
A.大气对流运动强烈
B.气压远高于近地面
C.低温、缺氧、空气稀薄
D.多风雨雷电等复杂天气
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解析　该高度地处平流层，大气以平流运动为主，A错；
平流层气压远低于近地面，B错；
平流层海拔高，空气稀薄，低温、缺氧，所以该高度记录难以打破，C正确；
风雨雷电等复杂天气发生在对流层，D错。选C。
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气温垂直递减率是指空气温度在垂直方向上随高度升高而降低的数值。读“某地春季某日气温垂直递减率(0.6℃/100米)时空变化图”，回答13～14题。
13.当天该地几乎没有对流运
动发生的时段是
A.9时～17时
B.18时～次日7时
C.17时～次日9时
D.19时～次日6时
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解析根据气温垂直递减率的定义可知，图中数值为正值时，气温随海拔的升高而降低，数值为负值时，气温随海拔的升高而上升，0表示气温无变化。由此可知，18时～次日7时出现逆温现象，大气对流运动受阻。
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解析　发生逆温现象的最大高度与图中等值线0的最大高度接近，发生逆温现象的最大高度约为400米。
14.发生大气逆温现象的最大
高度约为
A.100米
B.200米
C.400米
D.500米
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解析　由图中可看出，A所占的比例最大，为氮气，B所占的比例小于A，但是大于C，为氧气。
15.下图表示干洁空气的组成和比例。读图并回答下列问题。(7分)
(1)图中字母A、B所表示的分别是______、______。(2分)
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氮气　 氧气
解析　大气成分中对生物具有保护作用的是臭氧，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料。
(2)大气成分中对生物具有保护作用的是________，促进绿色植物生长的是__________。(2分)
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臭氧　
二氧化碳
解析　大气中除干洁空气外，还有水汽和杂质，它们是成云致雨的必要条件。
(3)大气中除干洁空气外，还有______、_____，它们是_________的必要条件。(3分)
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水汽　 杂质　 成云致雨
16.读图，完成下列问题。(14分)
(1)该图反映的是_____纬度地区大气的垂直分
层，理由是_____________________________
_______________________________________
______________。(3分)
(2)概括A层天气现象复杂多变的原因：
①______________________________________；
②__________________。(4分)
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中
该地对流层的高度为12 km，而对流层的高度在低纬度为17～18 km，在高纬度为8～9 km
该层集中了大气中几乎全部的水汽和杂质
空气对流运动显著
答案　补绘曲线略(气温随高度增加而上升)。
(3)补绘B层气温变化曲线。在该层15～35 km的高度范围内，________含量达到最大值，形成______层，成为人类生存环境的天然屏障。(3分)
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臭氧
臭氧
(4)在图中50～85 km高度范围内，气温随高度变化的特点是___________
_____________，依据所学的知识可以推测该高度范围内大气运动以_____运动为主。(2分)
(5)人类生活在______(填文字)层的底部。(1分)
(6)A→B→C大气密度的变化趋势是__________。(1分)
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气温随高度
上升而下降
对流
对流
逐渐变小
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