高中地理人教版（2019）必修一2.1大气的成分和垂直分布课件（共52张ppt）

(共52张PPT)
大气的
组成和垂直分层
Composition and v-s of
the atmosphere
第2章 地球上的大气 第1节
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
39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？
鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？
图2.1自由落体状态中的鲍姆加特纳
CONTENTS
01
AIR COMPOSITION.
… …
大气的组成
02
Vertical stratification of the atmosphere.
… …
大气的垂直分层
大气的组成
——AIR COMPOSITION.
01
水汽
▋大气的组成成分及其作用
课本第28页
大气
杂质
水汽
干洁大气
“氮氧大气”
1. 1 干洁大气---氮气（N2）
氮气是大气中含量最多的气体，占总体积的78%。
氮元素是生物体组成部分，地球上生物体的基本元素.
氮气还有工业原料、防腐防氧化的填充剂等用途。
新课讲解
1.2 干洁大气---氧气（O2）
大气中含量仅次于氮气的气体，占空气总体积的21%。
人类和众多其他生物维持生命活动所必需的物质,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
1.3 干洁大气---二氧化碳（CO2）
很少（0.038%左右），主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。
绿色植物进行光合作用的基本原料。
重要的温室气体，吸收地面辐射的能力强，对地面具有保温作用。
臭氧层
距离地面22-27千米是臭氧浓度最高的区域，称为臭氧层。
臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线，减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用。
在低层大气中，臭氧浓度增高会对人体的健康造成不利的影响。
臭氧层的保护
大气中臭氧浓度随高度的变化
新课讲解
1.4 干洁大气---臭氧（O3）极少
臭氧层破坏
冰箱、冰柜的使用向大气中排放氟氯烃化合物。
全球合作 保护臭氧层
20世纪80年代初，科学家观测发现，南极上空每年春季臭氧含量比之前有大幅度下降，并将这一现象称为“臭氧空洞”
“臭氧空洞”的出现，表明臭氧层被破坏，臭氧含量减少
O3
多布森单位
·
总臭氧量
南极臭氧空洞：
原因：冰箱制冷剂氟氯昂的排放
危害：影响人类健康（如皮肤癌的发病率）；影响农作物的产量；影响水生生态系统。
全球合作 保护臭氧层
O3
1995年， 联合国大会决定，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”
《公约》及其《议定书》的有效实施，使得“臭氧空洞”开始缩小，在全球范围内避免了数百万例可能由紫外线带来的人类疾病，如皮肤癌、白内障等；另外，保护臭氧层还减缓了气候变化的幅度.
全球合作 保护臭氧层
2.水汽——影响天气变化的重要因素
大气中的水汽含量随着时间和地点的不同而变化。
表现为云、雨、雪、雾、露、霜等不同的天气现象。
降水形成的条件：
充足的水汽；
冷却降温的过程；
凝结核。
3.固体杂质——成云致雨的必要条件
大气中的固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
受自然变化和人类活动的影响，固体杂质在大气中的含量变化较大，随着时间和地点的不同而变化。
组成成分 占大气体积 作用
干洁空气 氮 78% 地球上生物体的基本元素
氧 21% 人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
二氧化碳 很少 绿色植物进行光合作用的基本原料，它吸收地面辐射的能力强，使气温升高
臭氧 极少 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
水汽 很少 因时因地而异 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度
固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件
人类活动是否会影响大气的成分呢
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，产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利影响
人类工业生产排放的废气、汽车排放的尾气会造成大气污染；
课本第29页
人类活动
人类活动与大气污染
酸雨
烧煤的烟囱或烧油的汽车排放出来的酸性气体，与天上的水蒸气相遇，
形成硫酸和硝酸小水滴，落到地面形成酸雨。
请观察左图思考：
（1）1740-2011年全球二氧化碳体积分数变化有什么特点？
（2）原因是什么？
化石燃料燃烧：
工业：交通工具，电厂
农业：农业机械
生活：液化气、天然气、私家车
土地利用的变化（砍伐森林）
毁林（开荒、采矿、获取木材），森林面积缩小，减少对二氧化碳的吸收。
持续增加，且增长越来越快，
最终二氧化碳体积分数增加了40%多
（课本29页）
二氧化碳体积分数的变化
大气中二氧化碳含量的变化与人类活动
课本第29页
全球温度与二氧化碳变化示意图
全球温度变化
二氧化碳
(3)影响：
导致全球气候变暖，进而导致海平面上升，淹没沿海地区，极端气候多发。
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
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
了解大气含氧量减少对人体产生的影响
表2.1 我国部分高原训练基地的地理坐标 地点 甘肃榆中 青海多巴 云南海埂 河北兴隆 云南呈贡
海拔/m 1996 2366 1888 2118 1906
经度 104°02′E 101°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E
纬度 35°52′N 36°40′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N
1.请观察上边非洲政区图和地形图，找到埃塞俄比亚、肯尼亚这两个国家，并分析为什么这两个国家的长跑运动员成绩往往优异？
两国地形均以高原为主
海拔高，大气稀薄，
大气含氧量低，
有利于激发运动员的运动潜力
中国高原体育训练
基地选址区位分析
在中国地图(地图册或教学挂图)上找到表2.1所列的高原训练基地的位置
甘肃榆中、青海多巴
云南海埂、河北兴隆
云南呈贡
… …
… …
甘肃·榆中
青海·多巴
云南·海埂
河北·兴隆
云南·呈贡
不同海拔与海平面的含氧量比
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
表2.1中所列的高原训练基地的海拔在这个范围内吗
参照表2.2推测运动员在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 海拔/m 0 1000 2000 3000 4000
含氧量比/% 100 89 78 70 61
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
大气的垂直分层
——Vertical stratification of the atmosphere.
02




思考：
1.我们人类生活在哪个大气层？
2.除对流层外，大气还有哪些层？
3.分层的依据是什么？
温度（℃）
高度（千米）
-100
-50
0
50
100
20
40
60
80
100
120
对流层
平流层
8~18km
50～55
电离层
高层大气
大气的垂直分层
大气的垂直分层概况
地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空；根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分为
对流层 平流层 高层大气
对流层
平流层
高层大气
中间层
热层
散逸层
云层
卫星
无线电探空仪
流星
宇宙飞船
——VS of atmosphere
思考
为什么平流层适合飞机飞行？
思考
无线通信利用了哪层大气的特性？
1.读图，概括对流层气温垂直变化特点并分析其成因。
2.推断对流层大气运动特点，分析其形成原因。
3.说出对流层天气特点。
特点：对流层气温随高度增加而降低。
（每上升1000m，气温降低6°C）
特点：空气对流运动显著。
云雾雨雪等天气现象复杂多变
原因：由于对流层大气上部冷、下部热。
成因：地面是对流层大气的直接热源。
任务一 结合绘制的示意图，完成下面内容。
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）
(一) 对流层
对流层
对流层是大气圈的最底层，集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质，大气中的污染物也多集中在这一层.
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。
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
对流层
气温：随着高度增加而递减，下部热、上部冷
有利于大气的对流运动
对流层顶达-60°C
成分：大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质
运动：对流（垂直）运动多，
水汽和杂质通过对流向上输送，成云 致雨
天气：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温降低，容易成云致雨，
云、雨、雾等天气均发生在这一层
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）
平流层高度和气温变化图
1.读图，概括平流层气温变化特点，分析其形成原因。
2.推断平流层大气运动主要特点，分析其形成原因。
3.说出平流层天气特点。
特点：下层气温随高度变化很小，但是在30千米以上，气温随高度增加而迅速上升
特点：空气以水平运动为主。
天气晴朗
原因：平流层的臭氧对太阳紫外线的吸收，
使大气增温
原因：由于平流层大气上部热、下部冷。
请同学们结合绘制的示意图，完成下面内容。
(对流层顶至50-55km)
(二) 平流层
平流层
气温：随着高度升高而升高，上热下冷(臭氧层吸热)
成分：氧气、水汽和杂质含量少，但有臭氧层
运动：不易对流，以平流运动为主
天气：无云雨天，能见度好,适合航空飞行
高度: 对流层顶至50-55km
22-27千米范围内臭氧含量达到最大值，形成臭氧层，使地球上的生命免受紫外线伤害，被称为“地球生命的保护伞”
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
高层大气大气层结构特征 大气上界
Structure characteristics of upper atmosphere and Aurora
(三) 高层大气
温度：
低层：没有吸收紫外线的臭氧，气温下降
上层：吸收了更短波长紫外线，气温上升（300km可达1000°C)
成分：
密度很小
特殊现象：
80-120km的高空，流星现象
80-500km: 有若干电离层，对无线电通信有重要作用。
80-500km的高空，产生极光
高度：平流层以上大气统称为高层大气。
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（防弹衣）
高层大气大气层结构特征 流星燃烧
Structure characteristics of upper atmosphere and meteor combustion
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
Structure characteristics of upper atmosphere and Aurora
C
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
39千米高度的大气与地面有哪些不同？
鲍姆加特纳为什么需要配备特制的宇航服？
39千米高度位于平流层,在跳下的过程中他需要穿过对流层和平流层大气，过程中会遇到低温、缺氧、高速坠落产生的强烈摩擦等问题。
他的宇航服外表绝缘，密封内层填充加压氧气，能帮助他抵抗缺氧、低压及低达-70℃的低温；护目镜中装有温度调节器，防止雾霜影响视线。
！
1.为什么飞机起飞后会有颠簸？之后能平稳飞行？
解答材料
某同学乘坐飞机与家人外出度假，在朋友圈里发了一条游记：今天受阴雨天气影响，抵达机场时得知飞机延误的消息，在延误近2个小时以后，飞机终于起飞。经过短暂的颠簸，飞机开始平稳飞行。
2.为什么飞机开始平稳飞行的位置天气晴朗呢？
飞机起飞后首先经过对流层，受空气对流运动的影响，飞机出现颠簸现象。之后飞机在平流层中飞行，该层空气以水平运动为主，大气平稳，飞机能平稳飞行。
飞机开始平稳飞行的高度主要在平流层，平流层的水汽、杂质含量极少，大气以水平运动为主，大气平稳，天气晴朗。
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
大气垂直分布示意图的判读方法：
1. 根据气温变化特点判断:
对流层气温随高度的增加而递减；
平流层随高度的增加而升高；
高层大气随高度的增加先降低后升高。
2.根据气流运动状况判断:
对流层空气对流运动显著；
平流层空气以平流运动为主。
3.根据天气变化情况判断：
天气现象复杂多变的是对流层；
无云无雨现象的是平流层。
4.根据海拔判断:
小结
逆温特点：温度随高度上升而增高，上热下冷，大气层结构稳定，垂直对流运动缓慢。
发生时间：
季节：冬季更容易发生，
一天中：晴朗无风的夜晚，逆温最严重时往往是在日出之前。
逆温－大气污染的帮凶
气温垂直递减率R，正常状态R为0.6℃／100米。
气温随高度
升高而递减
气温随高度
升高而递增
逆温的影响
加剧大气污染，空气垂直对流受阻，近地面污染物不能及时扩散，危害人体健康；
易产生大雾天气,给飞机起飞带来不便；
能见度低，给人们出行带来不便，甚至引发交通事故。
抑制沙尘暴的发生
有利影响
不利影响
若在高空有利飞机飞行