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1、第二节 大气的组成和垂直分层2012年奥地利“坠落人”菲利克斯.鲍姆加特纳穿着特制的宇航服乘坐太空舱升空，待上升距离地表39千米处，他纵身跃下。“坠落人”所穿的宇航服外表为何是绝缘的？密封的内层中为什么要填充加压氧气？39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？一、大气的组成1.低层大气干洁空气杂质水汽N2和O2合占总体积的99%想一想：在我们周围的大气中，都有些什么物质？2.低层大气各成分的作用。材料1：氧气瓶氧气瓶氧是人类和其他生物维持生命活动必需的物质氧是人类和其他生物维持生命活动必需的物质材料2：氮是地球上生物体的基本要素氮是地球上生物体的基本要素材料3：二氧化碳是植物进行光合作用的重要原
2、料，动物把二氧化碳当成废料从体内排除，植物却必须用二氧化碳来生产“食物。”二氧化碳可以强烈吸收红外线，对地面有保温作用。二氧化碳含量过高，地表温度逐渐升高，就形成“温室效应”。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，对地表有二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，对地表有保温作用保温作用氮是组成氨基酸的基本元素之一，而氨基酸又是构成动物营养物质所需蛋白质的基本物质。其中蛋白质的平均含氮量约为16%。材料4：少量穿透大气到达地面的紫外线对人类和生物则是十分有益的，但是过量紫外线照射会烧伤皮肤，引起白内障甚至皮肤癌。而臭氧能大量吸收太阳光线中的紫外线，使大气增温，同时减少了到达地面的紫外线，使
3、地面上的生物免受紫外线伤害。臭氧能吸收紫外线，使大气增温；对生物具有保护作用臭氧能吸收紫外线，使大气增温；对生物具有保护作用吸热吸热吸热放热放热放热材料5：水汽是成云致雨的必要条件；直接影响地面和大气的温度。水汽是成云致雨的必要条件；直接影响地面和大气的温度。材料6：固体杂质是凝结核，促成水汽的凝结，是成云致雨的必要条件。固体杂质是凝结核，促成水汽的凝结，是成云致雨的必要条件。在纯净的大气中，水汽必须达到百分之几百的过饱和度，才能凝结成水滴。但有大气凝结核存在的条件下，水汽凝结所需的过饱和度显著降低。固体杂质会吸附杂质，逐渐成为大水滴，达到一定程度后空气无法使其漂浮着，就会变成雨落下来。水汽和
4、固体杂质的含量因时因地而异。例如：城市上空的雾比郊区多，就是因为城市空气中尘埃较多的缘故。地面有植被覆盖，水汽含量增多，而固体杂质含量变少。我国北方地区冬春季节，气候干旱，大气中水汽含量少，而固体杂质多。大气组成作用干洁空气O2N2CO2O3水 汽固体杂质人类和一切生物维持生命活动所必需的物质地球上生物体的基本成分光合作用的基本原料，对地表有保温作用吸收紫外线，使大气增温；对生物具有保护作用成云致雨的必要原料；影响地面和大气的温度 作为凝结核，成云致雨的必要条件低层大气各成分的作用总结工业废气汽车尾气3.人类活动对大气的影响（1）大气污染：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，
5、产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利影响。（2）造成臭氧层空洞释放氟氯烃破坏臭氧层臭氧层空洞制冷产品：（2）造成臭氧层空洞皮肤癌、白内障患者增加臭氧层空洞射向地面的紫外线增多（3）二氧化碳含量增加化石燃料的大量使用释放大量二氧化碳森林面积减少减少森林对二氧化碳的吸收量大气中的二氧化碳增多（3）二氧化碳含量增加（温室效应）CO2含量增加全球变暖冰川融化海平面上升活动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
6、、河北兴隆、云南呈贡等国家级高原体育训练基地（表2.1）活动1.在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异。在非洲地形图上，找出这两个国家，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？答：1.埃塞俄比亚和肯尼亚地形均以高原为主，海拔高，大气稀薄，大气中含氧量低，有利于激发运动员的潜能。2.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。答：3.榆中、多巴、海埂、兴隆、呈贡等高原训练基地海拔均位于18002400米范围内。结合表2.2可知，海拔越高，含氧量低。会危及运动员的身体健康，反而达不到理想成绩
7、。3.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18002400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。非洲最高的山峰乞力马扎罗山，地处赤道附近，山顶却终年积雪，这是为什么？气温随海拔高度的增加而递减，乞力马扎罗山海拔高（接近6000米），因此，山顶气温很低，终年积雪。二、大气的垂直分层1.划分依据：气温、运动状况、密度2.垂直分层：对流层平流层高层大气对流层平流层高层大气(1)对流层对流层季节差异：夏季厚，冬季薄。纬度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度（厚度
8、（KM)KM)5101520纬度差异：低纬厚，高纬薄。对流层高度的纬度差异：3.大气各层的主要特点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。对流层的热量来自地面，其厚度受地面温度影响。地面温度高，空气对流作用强，对流层厚度大；反之，地面温度低，空气对流运动弱，对流层厚度小。气温气温变化变化:对流层对流层(1)(1)对流层对流层气温随高度的增加而递减原因：地面是对流层大气的主要的直接热源海拔每升高1000米，气温降低6TATB：TATC：TCTB：B海拔高，距离地表远,吸收的地面辐射少C海拔高，大气稀薄，吸收地面辐射的能力弱B、C海拔相同，大气疏密相同，C距离地表近ABC比较
9、A、B、C三地的温度气温气温变化变化:对流层对流层(1)(1)对流层对流层气温随高度的增加而递减原因：地面是对流层大气的主要的直接热源海拔每升高1000米，气温降低6大气运动大气运动状况：状况：对流运动显著原因：对流层上部冷、下部热。对流运动显著的原因：气温气温变化变化:对流层对流层(1)(1)对流层对流层气温随高度的增加而递减原因：地面是对流层大气的主要的直接热源海拔每升高1000米，气温降低6大气运动大气运动状况：状况：对流运动显著原因：对流层上部冷、下部热。天气现象复杂多变 天气天气状况：状况：原因：水汽尘埃含量多 平流层平流层气温气温变化：变化：臭氧层臭氧层对流层对流层平流层平流层范围
10、：范围：对流层顶至50-55千米；随高度增加而上升(上热下冷).原因：臭氧吸收太阳紫外线臭氧层:22-27千米处.平流层平流层气温气温变化：变化：臭氧层臭氧层对流层对流层平流层平流层范围：范围：大气运动大气运动状况状况:对流层顶至50-55千米；随高度增加而上升(上热下冷).大气水平流动原因：臭氧吸收太阳紫外线原因：平流层大气上热下冷，大气稳定。臭氧层:22-27千米处.平流层平流层气温气温变化：变化：臭氧层臭氧层天气天气状况：状况：对流层对流层平流层平流层范围：范围：大气运动大气运动状况状况:对流层顶至50-55千米；随高度增加而上升(上热下冷).大气水平流动晴朗原因：臭氧吸收太阳紫外线原因
11、：平流层大气上热下冷，大气稳定。原因：水汽、杂质少，气流平稳。臭氧层:22-27千米处.平流层平流层臭氧层臭氧层对流层对流层平流层平流层为什么平流层适合飞机飞行？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。中间层中间层范围：范围：气温变化：气温变化：大气运动大气运动状况：状况：平流层平流层对流层对流层高层大气高层大气平流层顶至85千米 随高度增加而降低（下热上冷）高空对流A.A.中间层中间层原因：底部无臭氧吸收紫外线，其热源主要来自平流层。原因：对流层上部冷、下部热。中间层中间层平流层平流层对流层对流层高层
12、大气高层大气B.B.热层热层范围：范围：中间层顶至800千米气温变化：气温变化：随高度增加而上升（上热下冷）原因：氧原子吸收太阳原因：氧原子吸收太阳紫外线紫外线而而使温度升高使温度升高大气处于高度电离状态，能反射无线电波。热层热层800电离层：80500千米原因：太阳紫外线和宇原因：太阳紫外线和宇宙射线作用宙射线作用无线电通信利用了哪层大气的特征？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。中间层中间层平流层平流层对流层对流层高层大气高层大气热层热层800C.C.外层（散逸层）外层（散逸层）范围：热层顶以上大气十分稀薄，常有粒
13、子散逸。20003000外层（散逸层）外层（散逸层）4.大气各层对人类活动影响垂直分层 与人类关系对流层与人类关系最为密切，人类就生存在对流层底部各种天气现象发生在对流层平流层臭氧大量吸收太阳紫外线（被誉为“地球生命的保护伞”）气流平稳，有利于高空飞行高层大气电离层能反射短波无线电波，对无线电通信有重要作用1逆温含义 一般情况下，对流层温度上冷下暖。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，这种气温逆转的现象我们称之为“逆温”。拓展-逆温现象(1)辐射逆温及其生消过程图a为正常气温垂直分布情况。在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。离
14、地面越近降温越快，离地面越远降温越慢，因而形成了自地面开始的逆温(图b)。随着地面冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达到最强(图c)。日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温层便逐渐自下而上消失(图d、e)。2.逆温的类型（2）地形逆温：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.（3）平流逆温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。（4）锋面逆温锋面附近，因暖气团在上，冷气团在下，形成逆温。3.逆温现象的影响早晨易出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故。（1）出现多雾天气（2）加剧大气污染由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，加剧大气污染，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，对飞机的飞行极为有利。