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(共39张PPT)
大气的组成和垂直分层
大气是由哪些成分组成的？
大气在垂直方向上可分为几层？各层有何特点？
大气的组成和垂直分层与人类活动有怎样的联系？
本节重点问题
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？
阅读材料
思考
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。
1
大气的组成
Part one
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%
1%
干洁空气成分的体积分数
（25千米以下）
二氧化碳 CO2
光合作用的原料；调节地表温度
臭氧—O3
吸收紫外线，保护地球生命
氧气 O2
生物维持生命活动的必需物质
氮气—N2
生物体内蛋白质的重要组成部分
78%
21%
1%
水汽和杂质
含量很少，却在天气扮演重要的角色。
水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列的天气现象。
大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
大气的组成及作用
大气组成 主要作用
干洁空气 主要成分 N2 生物体的基本成分
O2 维持生物活动的必要物质
微量成分 Co2 植物光合作用的原料、对地面保温
O3 吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害
水汽 成云致雨的必要条件、对地面保温
固体杂质 成云致雨的必要条件
前
后
人类活动前后对比
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，对生态系统和人类生存造成不利影响。
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怎么样？是什么原因产生的变化呢？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
O3在减少,出现 O3空洞 空调、冰箱的使用，氟利昂增加
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。
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 103°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E
纬度 35°52′N 35°52′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N
青海多巴
甘肃榆中
云南海埂、呈贡
河北兴隆
在中国地图上找到我国高原训练基地的位置
河北兴隆
海拔2118米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
青海多巴
海拔2366米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
甘肃榆中
海拔1996米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
云南海埂、呈贡
海拔1888米
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？
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
2
Part two
大气的垂直分层
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？
温度（℃）
高度
（km）
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
大气的垂直分层
温度、运动状况和密度
电离层
高层大气
电离层反射无线电波
气温随高度升高先降低后又持续上升。
来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到的流星。（80-120千米）
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
℃
电离层高度和气温变化图
归纳电离层的主要特点并分析其成因
气温随高度升高先降低后又持续上升
高层大气气压很低，空气密度很小，会出现极光
会出现极光，有若干电离层，能反射无线电波
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
℃
中间层
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
℃
中间层高度和气温变化图
归纳中间层的主要特点并分析其成因
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。
气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。
出现强烈地对流运动，又称为高空对流层或上对流层。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。
归纳中间层的主要特点并分析其成因
中间层又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。
气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。
出现强烈地对流运动，又称为高空对流层或上对流层。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。
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
℃
平流层
平流层
鲍姆加特纳从空中跳下的高度
范围：自对流层顶部至50-55千米高空。
气温随高度升高而升高。
臭氧层吸收大量太阳紫外线，使大气增温。
平流层的大气上部热，下部冷，不易形成对流，主要以平流运动为主。
该层大气中水汽和杂质含量很少，无云雨现象，能见度好，适合航空飞行。
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
℃
归纳平流层的主要特点并分析其成因
大气平稳,天气晴朗,有利高空飞行
气温随高度升高而升高。
大气上热下冷，大气不易形成对流，以水平运动主；
平流层高度和气温变化图
归纳平流层的主要特点并分析其成因
大气平稳,天气晴朗,有利高空飞行
气温随高度升高而升高。
大气上热下冷，大气不易形成对流，以水平运动主；
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
℃
对流层
对流层 —— 与人类的关系最密切
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
大气圈的最底层，集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量、固体杂质，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。
对流层高度和气温变化图
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）
归纳对流层的主要特点并分析其成因
空气对流运动显著
常出现风、云、雨、雪等天气现象
气温随高度增加而递减，每上升100米降低0.6℃。
归纳对流层的主要特点并分析其成因
空气对流运动显著
常出现风、云、雨、雪等天气现象
气温随高度增加而递减，每上升100米降低0.6℃。
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
℃
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℃） 地面是对流层大气主要的直接热源
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
THANKS！

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