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2019人教新版
大气的组成和垂直分层
第二章 地球上的大气
在《碟中谍》中，阿汤哥徒手扒飞机的镜头帅呆了，吸引了无数粉丝。
在现实生活中，如果人挂在了高空飞行的飞机外，会遭遇什么情况？有可能生还吗？
二、大气的垂直分层
一、大气的组成
一、大气的组成
一、大气的组成与结构
大气圈由气体和悬浮物质组成，是地球长期演化的结果，在短时期内不会有明显的变化。
一、低层大气的组成
干洁空气
氧
21%
氮78%
干洁空气成分的体积分数（25千米以下）
氩气 0.93%
其他0.032%
二氧化碳0.038%（变动）
水汽
固体杂质
干洁空气中占比最大的两种成分是什么？占比很小的成分是不是就不重要？
思考
大气组成 作用
干洁空气 主要成分 N2 含量最多，氮是地球生物体的基本元素
O2 含量次多，是人类和其他生物维持生命活动必需的物质
微量成分 CO2 含量很少，绿色植物进行光合作用的原料，对地球保温
O3 吸收紫外线，地球生命的保护伞；使大气增温
水汽 水的相变产生一系列天气现象，影响大气温度
固体杂质 成云致雨的必要条件
二、低层大气主要成分的作用
自学教材P28，填写下表中空缺的内容。
①低层大气成分中，哪些是“善变”分子（主动变化）？
②除自然存在的大气成分之外，还有没有“异物”分子？
讨论作答
水汽和固体杂质，因时因地而异。
水汽和固体杂质，因时因地而异。
人类活动排放的废气、尾气进入大气，产生大气污染，会影响大气的成分和含量，对生态系统和人类生存造成不利影响。
北京重污染天气
北京优良天气
案例分析（教材P29）
大气中二氧化碳含量的变化与人类活动
在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数增加了40%多（右图）。二氧化碳体积分数的增加，基本上都来自化石燃料的燃烧和土地利用的变化（主要是毁林）。化石燃料燃烧，会释放二氧化碳；森林面积缩小，会减少森林对二氧化碳的吸收量。
图2.4 二氧化碳体积分数的变化
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，海平面上升，淹没沿海地区，极端气候多发。
图2.4 二氧化碳体积分数的变化
思考
活动
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（表2.1）。
表2.1 我国部分高原训练基地的地理坐标
活动
在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲的中长跑运动员往往成绩优异。
2021年东京奥运会上，来自埃塞俄比亚的巴雷加（右图）以27分43秒22的成绩夺冠，来自乌干达的切普特盖和基普里莫分别获得第二名和第三名。
1. 大气含氧量与长跑成绩
活动
地形图上找出埃塞俄比亚、乌干达这两个国家，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？
这几个国家地处东非高原，海拔1000-2500米之间，空气相对稀薄，氧气缺乏量适度，长期在这种环境下训练，到平原富氧地区，耐力要高于在富氧地区训练的选手。
1. 大气含氧量与长跑成绩
活动
2.在中国地图上找到我国高原训练基地的位置
青海多巴
（2366米）
甘肃榆中
（1996米）
云南海埂、呈贡
（1900米左右）
河北兴隆
（2118米）
活动
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1 800—2 400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
过高海拔地区的氧气缺乏大，对人身体有伤害。达不到训练效果。
我们乘飞机出行，有时在机场还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里、阳光普照。你知道出现这种变化的原因吗？
大气层是有层次的。
二、大气的垂直分层
划分依据：大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异。
共分三层：对流层、平流层、高层大气。
一、对流层
读图，思考以下几个问题：
1.观察气温垂直分布曲线，说明对流层气温随高度的变化规律。
2.结合初中物理知识，说明空气密度随高度的变化规律。
3.你在图中还能看到哪些地理现象？解释其成因。
一、对流层
气温随高度升高而递减
（-6℃/1km)
下热上冷，
空气做对流运动
大气最低层
重力吸引整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽与固体杂质。
天气现象复杂多变
（风、云、雨、雾、雪）
一、对流层
地面的起始温度会影响对流运动的强度，从而影响对流层的厚度
17～18千米
8～9千米
对流层的厚度因纬度而异：
低纬度：17—18km
高纬度：8 — 9km
对流层的厚度因季节而异：
夏季：厚
冬季：薄
气温随高度升高而递减
（-6℃/1km)
下热上冷，
空气做对流运动
大气最低层
重力吸引整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽与固体杂质。
天气现象复杂多变
（风、云、雨、雾、雪）
一、对流层
对流层的厚度因纬度而异：
低纬度：17—18km
高纬度：8 — 9km
对流层的厚度因季节而异：
夏季：厚
冬季：薄
气温随高度升高而递减
（-6℃/1km)
下热上冷，
空气做对流运动
大气最低层
重力吸引整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽与固体杂质。
天气现象复杂多变
（风、云、雨、雾、雪）
人类生活在本层底部，与人类生产、生活的关系最密切
地面的起始温度会影响对流运动的强度，从而影响对流层的厚度
拓展阅读逆温现象及其危害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米，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”。正常气温，无逆温出现逆温逆温层加厚逆温层逐渐消失气温恢复正常，逆温层消失拓展阅读
逆温现象及其危害
2.危害
①出现多雾和晴朗天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使能见度降低，给人们出行带来不便，甚至导致交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会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，对飞机飞行极为有利，因为大气以平流运动为主，飞行中不会有较大的颠簸。
小组合作，用同样的分析思路依次分析平流层、高层大气的特征以及对人类活动的影响。要求画出思维导图。
高层大气
平流层
对流层
12
50
平流层
高层大气
二.平流层
有臭氧层
（22-27km处含量最大）
吸收太阳紫外线
对流层之上至50-55Km
水汽与固体杂质极少，无风、云、雨等天气现象，能见度高
大气以平流运动为主
保护地球生命免受紫外线伤害
下层气温变化小，30Km以上气温随高度升高而增高
12
50
利于高空飞行
三.高层大气
80-500km处有电离层，空气处于电离状态
反射无线电波
平流层之上的大气
空气极其稀薄
对无线电通信有重要作用
12
50
图2-1-3 无线电短波远距离传播示意
流星体会在80-120km处燃烧，形成流星
人造卫星和宇宙火箭活动场所
对人类的影响越来越大
底层无臭氧吸收紫外线，随后
大气吸收更短波长的太阳紫外线
随高度增加，气温先下降后上升，300km处达1000℃
我们乘飞机出行，有时在机场还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里、阳光普照。
1.你知道出现这种变化的原因吗？
起飞时细雨蒙蒙是由于飞机仍在对流层大气中，当飞机穿过对流层，进入平流层飞行时，天气晴好。
活动
我们乘飞机出行，有时在机场还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里、阳光普照。
2.什么样的大气环境适宜飞机飞行？
大气上部热，下部冷，不易形成对流，以水平运动为主，大气平稳，且该层无云雨现象，天气晴好，能见度好。
活动
我们乘飞机出行，有时在机场还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里、阳光普照。
3.飞机起飞和降落时能不能拨打电话？为什么？
在飞机上拨打电话会干扰飞机的通信、导航、操作系统，会干扰飞机与地面的无线信号联系。
活动
4.结合所学内容，思考：现实生活中有人挂在了在万米高空飞行的飞机外面，会遭遇什么环境？
低温：万米高空处气温比地面低60摄氏度。
低压：万米高空流层顶部，空气稀薄，气压很低，人的肺泡会在一系列的连锁反应下出现破裂而死亡。
缺氧：只要空气中的氧气含量低了1%人就会呼吸困难。而万米的高空上如此稀薄的大气会在数分钟内让人失去意识。
活动
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：17～18千米 高纬：8～9千米 气温随高度的增加而降低(每升高100米，气温降低0.6℃) 地面是对流层大气的直接热源（后面详细了解） 人类生活在对流层底部，与人类关系最密切
空气对流运动显著 该层上部冷，下部热 天气现象复杂多变 几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层，对流运动易成云致雨 平 流 层 从对流层顶至50～55千米 气温随高度增加而增加 该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障，利于高空飞行
以水平运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定 天气晴朗 水汽、杂质少，气流平稳 高层 大气 从平流层顶到3 000千米的高空 大气密度极小 距地面远，受到引力小 电离层能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用；人造卫星、宇宙火箭、极光、流星
根据刚才所学，填写下表中空缺的内容。
大气的组成与垂直分层
大气的组成
干洁空气
水汽
固体杂质
大气的垂直分层
对流层
平流层
高层大气
课程小结
各组成成分与人类的关系
掌握各分层的特点以及与人类活动的关系
2016年入冬以来，雾霾天气在我国频繁出现，空气质量问题已引起全社会高度关注。下图是气温垂直分布的四种情形。读图回答1-2题。
1.图中表示空气污染最严重的阶段的是（ ）
A.① B. ② C.③ D. ④
2.图中最有利于大气污染物扩散的情形是（ ）
A.① B.② C.③ D.④
C
A
小试牛刀
下图为大气垂直分层示意图。读图完成3-5题。
3.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
4.地球大气层,一般随高度增加 (　　)
A.气温降低 B.气压升高
C.密度减小 D.湿度增大
5.北京飞往美国华盛顿的飞机,升空20分钟后遇到雷雨天气,此时飞机应(　　)
A.迅速进行迫降 B.不断降低飞行高度
C.保持原有高度 D.升至万米以上高空
小试牛刀
A
C
D
再 见

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