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大气的组成和垂直分层
中图版 · 必修1
第二章 自然地理要素及现象 第二节
大气的组成和垂直分层
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第二章 自然地理要素及现象 第二节
CONTENTS
目录
02 大气的垂直分层
01 大气的组成
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目录
01 大气的组成
现代地球大气是距今3.5亿年前，当陆地上开始出现大量植物时，才逐渐演变形成的。大气是由干洁空气、固体杂质和水汽等组成的混合物。
从浩渺的宇宙中看地球，它的表面好像被一层“薄纱”所包裹着。这层“薄纱”就是大气。
干洁空气
低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体
21%
78%
干洁空气成分的体积分数
（25千米以下）
78%
21%
0.032%
(其他)
氮气（N2）
氮气是空气中含量最多的气体。
氮元素是地球上生物体的基本元素，是生物体健康生长必不可少的元素，。
氮气还有工业原料、防腐防氧化的填充剂等用途。
生物体内蛋白质的重要组成部分。
氧气（O2）
大气中含量仅次于氮气的气体。
众多生物生命活动必需的物质。（人类和其它生物维持生命活动所必需的物质）。
二氧化碳（CO2）
主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。
植物进行光合作用的重要原料。
重要的温室气体，对地面具有保温作用。
臭氧（O3）
高空的氧，在太阳紫外线的催化作用下，形成了3个氧原子组成的臭氧。臭氧的浓度在垂直方向上分布不均。
根据左图中臭氧浓度随高度的变化曲线可以看出，臭氧在距离地面20-25千米是浓度最高的区域。
距离地面20-25千米是臭氧浓度最高的区域，称为臭氧层。
臭氧层能吸收太阳辐射中的紫外线，是地球生命的“保护伞”。
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
臭氧（O3）
水汽和杂质
水汽
杂质
水汽是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、雾等不同的天气现象。
大气中的固体杂质作为凝结核，促进云雨的形成。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。
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如何？导致其变化的原因是什么？会造成什么影响？
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
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。
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
榆中 多巴 海埂 兴隆 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
海拨高，大气稀薄，大气中的含氧量低，有利于激发运动员的潜能
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
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？
埃塞尔比亚、肯尼亚以高原为主，海拨高，大气稀薄，大气中的含氧量低，有利于激发运动员的潜能
名词链接
概念：指大气中均勺分布着相当数量的固休微粒和液体微滴，如海盐、粉尘、灰尘、烟尘和有机物等，它们所构成的稳定混合物，统称为气溶胶。
01 气溶胶
概念：指随着工业和交通运输业的发展、许多有害气体会被排放到大气中，它们被称为污染气体，主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、氟化氢、二氧化氮、一氧化氮和氨气气等。
来源：工业和交通运输业等。
危害：严重危害人类的健康和生存环境。
02 污染气体
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02 大气的垂直分层
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。
39千米高空的大气与地面有哪些不同？他为什么需要配备特制宇航服？
思考
大气的垂直分层
分层依据：根据地球大气的温度、密度和运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气。
对流层的特点及成因
气温随高度增加而递减。（原因：地面是低层大气的主要直接热源）。
天气复杂多样，是主要天气现象的发生地。（集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质）。
空气对流运动显著。（大气上冷下热）。
位于大气底层，厚度随季节和纬度变化。
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
℃
12km
对流层的厚度为8～18千米，因纬度和季节的不同而不同。
纬度：低纬度17～18km，中纬
度11～12km，高纬度8～9km 。
季节：夏季厚，薄冬季薄。
对流层的厚度为8～18千米，因纬度和季节的不同而不同
平流层的特点及成因
气温随高度增加而递增。（原因：大气中臭氧的主要分布区，因其大量吸收太阳紫外辐射增温）
空气做水平运动，大气平稳，有利于航天飞行。（大气上热下冷）
天气晴朗。（水汽和杂质含量少）
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
50km
解答阅读材料
1.为什么飞机起飞后会有颠簸？之后能平稳飞行？
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。
高层大气的特点及成因
密度小，与星际空间接近。该层中有大量离子和自由电子，存在电离层，能够反射无线电波。
气温随海拔升高先降低再升高。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
50km
12km
对流层
垂直分层
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
高度
主要特点
特点成因
小 结
课 堂 小 练
1.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会因人类活动影响而改变
下图为大气垂直分层示意图。读图完成下题。
读大气垂直分层示意图，完成2～4题。
2．人造天体在升空的过程中，途经大气层的温度变化为(　　)
A．减—增 B．增—减
C．减—增—减—增 D．增—减—增—减
3．人类排放的氟氯烃，会破坏图中哪层中的臭氧(　　)
A．①层 B．②层
C．③层 D．③层以上大气层
4．大气对太阳辐射的削弱作用中，反射作用最强，这种作用主要发生在(　　)
A．①层 B．②层 C．③层 D．④层
读图，完成5～6题。
5．从大气垂直分层看，图示大气层是(　　)
A．低纬度的对流层 B．中纬度的平流层
C．高纬度的对流层 D．低纬度的平流层
6．该层大气(　　)
A．随高度增加，温度增幅变小
B．能够大量吸收紫外线长波辐射
C．以水平运动为主，有利于飞机高空飞行
D．受强烈的太阳辐射呈电离状态

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