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第二章 地球上的大气
大气的组成和垂直分层
学习目标
1.运用图2.2等资料，能够说明低层大气的组成成分及其主要成分对人类生产生活的影响。
2.运用图2.5，能够绘制大气垂直分层示意图，描述大气各层的划分依据、高度范围、温度变化、气流运动等特点。
3.运用资料，结合图2.5，运用综合思维，能够说明大气对人类生产生活的影响。
01
大气的组成
The composition of the atmosphere
◆ 什么是大气？
◆ 大气由哪些物质组成？
◆ 这些物质有什么作用？
低层大气组成（25千米以下）：
干洁空气
固体杂质
水汽
大气的组成
干洁空气：
氮气
—氮是地球上生物体的基本成分。
（78%）
氧气
（21%）
—人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质。
—参与有机物的燃烧，腐败和分解过程。
二氧化碳
—绿色植物进行光合作用的基本原料。
—对地面起保温作用。
—二氧化碳等温室气体排放量的增加，是导致全球变暖的一个重要原因。
臭氧
—强烈吸收太阳紫外线，保护地球生物免受过量紫外线的伤害。
—穿透大气的少量紫外线，具有杀菌及使大气保温的作用。
水汽：含量少，在天气变化中扮演重要角色。成云致雨的必要条件，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。
杂质：会使大气能见度变差，但作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
形成降水的基本条件
1.充足的水汽
2.凝结核
3.气温降低或气流上升，空气中的水汽达到饱和状态
大气中二氧化碳含量的变化与人类活动
案例
阅读教材图2.4案例，思考：
1.描述二氧化碳体积分数的变化特征
1740年-1960年缓慢增长
1960年之后飞速增加
2.二氧化碳体积分数增加的原因有哪些？
化石燃料燃烧（释放二氧化碳）
森林面积缩小（对二氧化碳的吸收量减少）
3.这种变化会对生态环境带来哪些影响？
全球气温升高
海平面上升，沿海低地被淹没
……
大气含氧量减少对人体产生的影响
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。
世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1800-2400m。
①推测非洲埃塞尔比亚和肯尼亚这两个国家长跑运动员成绩优异的原因。
活动
埃塞尔比亚、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运动潜力。
②我国的高原训练基地海拔都在这个范围吗？
③结合教材表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。
在这个范围内。
海拔越高，大气越稀薄，大气中含氧量越低，但大气中的含氧量超过了人体的耐受力，会危及运动员的身体健康，反而达不到理想的成绩。
02
大气的垂直分层
Vertical stratification of the atmosphere
◆ 既然地球内部存在分层
◆ 外部是否也存在呢？
◆ 又是如何划分的呢？
地球大气从地面向上，可延伸到数干米高空；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、平流层和高层大气。
对流层：贴近地面的大气最底层。
高度：低纬度地区17-18km，中纬度地区10-12km，高纬度地区8-9km。
气温：地面是其主要的直接热源，气温随高度增加而递减。
特点：
大气对流运动显著
天气现象复杂多变
与人类关系最为密切
对流层
①高度范围：大气圈的最底层。低纬度地区17-18km，中纬度地区10-12km，高纬度地区8-9km。
②主要特征
主要特征 成因
云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层 占大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质
气温随高度的升高而递减 能源来自地面
大气对流运动显著 大气上部冷，下部热
③与人类关系：人类生活在对流层底部，对流层与人类关系最密切。
对流层逆温：对流层大气气温随高度增加而升高的现象。
逆温情况下，大气对流运动减弱，大气趋于平稳。一方面可以抑制沙尘暴等天气的发生；另一方面空气不流通容易造成大雾天气或加重大气污染。
平流层：位于对流层顶向上至50-55千米。
气温：气温随高度增加而上升，主要靠臭氧吸收太阳紫外线增温。
特点：
大气以平流运动为主。
水汽、杂质含量少，天气现象少见。
大气平稳晴朗、能见度高，适宜航空飞行。
平流层
①高度范围：自对流层顶部至50-55km高空。
②主要特征
主要特征 成因
气温随高度升高而升高 臭氧吸收紫外线，誉为”地球生命的保护伞“
无云雨现象，大气能见度高 水汽和杂质含量少
大气以平流运动为主 大气上部热，下部冷
③与人类关系：臭氧层使地球上的生命免受过多紫外线的伤害；适合航空飞行。
高层大气：平流层顶以上的大气的统称。
高度：
自平流层顶—2000-3000千米的高空。
特点：
气压低，密度小。
60-500千米高空有若干电离层，能反射无线电波，对远距离无线电通信有重要作用。
高层大气特征概况
空气密度很小，温度随高度增加先下降后上升；
在80~120km的高空，流星体燃烧，形成流星；
在80~500km的高空，存在若干电离层，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；
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，形成极光现象。
高层大气
①高度范围：平流层以上的大气。
②主要特征
大气的垂直分层小结
高度 温度 大气运动 对人类活动的影响
对流层 低纬度：17-18km 中纬度：10-12km 高纬度：8-9km 随高度增加而递减 对流运动 天气现象复杂多变，与人类关系最密切
平流层 50-55千米 随高度增加而上升 水平运动 臭氧吸收紫外线升温；适合航空飞行
高层大气 2000-3000千米 / / 电离层反射无线电波
自学窗
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，臭氧含量減少。
1985年缔结了《保护臭氧层维也纳公约》（以下简称《公约》），开启了全球携手保护臭氧层的历程。
1987年9月16日，46个缔约方在加拿大蒙特利尔达成了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（以下简称《议定书》），限制生产和使用氯氟碳化物等消耗臭氧层的物质。
自学窗
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。
2023年12月21日，中国在西昌卫星发射中心成功将玻利维亚通信卫星发射升空。据此回答1～2题。
1．下列图示能正确反映玻利维亚通信卫星在升空过程中经历的大气环境状况的是(　　)
2．下列有关Ⅰ、Ⅱ层可能出现的现象描述不正确的是(　　)
A．飞机在Ⅰ 层飞行有时会出现颠簸现象
B．飞机在Ⅱ层飞行时，飞行员常感觉是万里无云
C．在Ⅰ层中有时会出现气温随高度增加上升的现象
D．在Ⅱ层中沐浴阳光时不会损伤皮肤
课堂训练
D
C
1.C 2. D [第1题，由图可知，Ⅰ层是对流层，Ⅱ层为平流层，Ⅲ层为高层大气层。通信卫星在升空过程中经历的大气环境状况，从气温的垂直变化特点和臭氧层的位置看，C图所示正确。第2题，在平流层中云量小，太阳辐射强烈，沐浴阳光时会损伤皮肤。]
答案解析
(经典高考题)对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对流层气流上升的原因是：上层实际气温低于理论气温(按垂直递减率计算的气温)。下图表示四种对流层气温的分布状况。据此，完成(3)～(4)题。
(3)①图表示的气温降低速率在(　　)
A．3 000米以下低于垂直递减率
B．3 000～6 000米高于垂直递减率
C．6 000米以下等于垂直递减率
D．6 000米以下均低于垂直递减率
(4)飞机可以在5 000米高度平稳飞行的是(　　)
A．①　　B．②　　C．③　　D．④
B
D
(2021·浙江衢州期末检测)下图为“局部大气层气温随高度变化曲线示意图”。读图，完成5～6题。
5．图示大气层属于(　　)
A．对流层　　　B．平流层
C．臭氧层 D．高层大气
6．该层大气(　　)
A．适合飞机高空飞行
B．极光现象频繁
C．适合人造卫星飞行
D．对流运动显著
D
B
北京时间2021年6月17日，神舟十二号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，并与天和天舟组合体自主快速交会对接。空间站轨道高度为400～450千米，航天员进驻天和核心舱，将完成为期3个月的在轨驻留并开展相关工作。据此，完成7～8题。
7．神舟十二号发射升空过程中(　　)
A．气温先降低后升高 B．气压先降低后升高
C．最终进入到平流层 D．终点高层大气稀薄
8．影响地面与神舟十二号联系信号强弱的是(　　)
A．对流层 B．平流层
C．电离层 D．臭氧层
D
C

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