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第二节　大气的组成与垂直分层
课程标准 运用图表等资料，说明大气的组成与垂直分层，以及其与生产和生活的联系。
学习目标 1．了解不同区域的大气的主要特征。(区域认知) 2．了解大气中各种气体与人类的关系，以及人类的不合理活动对大气产生的影响等。(人地协调观) 3．运用图表资料和所学知识，探究大气的各个分层与人类的关系。(地理实践力)
一、大气的组成
1．大气的组成：__________、固体杂质和水汽等。
2．干洁空气的主要成分和作用
　将大气成分与对应的作用连线。
3．水汽
(1)水汽含量随__________和__________的不同而变化。
(2)水汽是影响天气变化的重要因素。
二、大气的垂直分层
1．划分依据：大气在垂直方向上的物理性质和运动状况的差异。
2．各层特征比较
垂直分层 气温特点 大气运动状况 与人类关系
A_______层 随高度增加而__________ __________ 运动十分显著 最为密切，_______现象复杂多变
B________层 随高度增加而__________ __________ 运动为主 适合飞机飞行
C高层大气 随高度增加先降低后升高 － 存在电离层，能反射__________电波
　判断下列说法的正误。
(1)对流层大气温度随着高度升高而升高。 (　　)
(2)平流层有利于高空飞行。 (　　)
(3)电离层能反射无线电长波。 (　　)
大气的垂直分层
2024年1月17日22时27分搭载着天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，约10分钟后，船箭成功分离并进入预定轨道，飞船太阳能帆板顺利展开工作，发射取得圆满成功。如图为大气垂直分层示意图。
问题1　(区域认知)我国的文昌卫星发射中心所在地区的对流层厚度相对于我国其他三处卫星发射中心所在地区来说是较厚还是较薄？为什么？
问题2　(综合思维)长征七号遥八运载火箭点火发射刚离开地面升空时，其所在大气层的气温变化特点是什么？
问题3　(综合思维)发射成功的天舟七号货运飞船在轨运行所在的大气层有何特点？
大气的垂直分层
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 km 中纬： 10～12 km 高纬： 8～9 km 气温随高度的增加而递减(每升高100 m，气温平均下降0.6 ℃) 地面是对流层大气的直接热源 人类生活在对流层底部，对流层与人类关系最密切　
空气对流运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 大气中绝大部分的水汽、杂质都集中在该层，对流运动显著，易成云致雨
平 流 层 从对流层 顶以上至 离地面约 50 km 气温随高度增加呈明显递增趋势 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障；利于航空飞行
以水平运动为主 该层上热下 冷，大气稳定
天气晴朗、　 单一 水汽、杂质含量极少，大气平稳
高层大气 从平流 层顶到 约3 000 km 大气密度非常小 距地面远，受到引力小 电离层能反射无线电短波
(1)对流层天气现象多变的原因
(2)平流层适合高空飞行的原因
1．下图为大气垂直分层示意图。读图，回答(1)～(3)题。
(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 (　　)
A．① B．②
C．③ D．④
(2)对无线电短波通信具有重要意义的电离层位于 (　　)
A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部
C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层
(3)我国空间站运行轨道所在的大气层是(　　)
A．Ⅰ层 B．Ⅱ层
C．Ⅲ层 D．Ⅱ层顶部
2．平流层为航空最佳飞行层的主要原因是该层(　　)
A．气温下部高、上部低，大气稳定
B．水汽含量较多，但尘埃少，水汽不易成云致雨
C．大气易电离，有利于保持与地面的短波通信
D．大气以水平运动为主，大气的能见度高
1．低层大气由哪几部分组成？ 2．大气自下往上分为哪几层？ 3．每层大气各有哪些特点？ 4．大气中各种气体与人类之间的关系怎样？
题组1　大气的组成
在对流层中，大气的组成并不是固定不变的。据此回答1～2题。
1．大气中含量虽很少，但却是导致天气变化的重要物质的是 (　　)
A．二氧化碳和臭氧　　　　 B．氩和氖
C．水汽和杂质 D．氮和氧
2．由于人类活动，大气中一些成分比例发生明显变化，表现在(　　)
A．臭氧增多 B．氧气增多
C．水汽增多 D．二氧化碳含量增加
题组2　大气的垂直分层
下图为某地近地面大气温度的垂直分布图。读图，完成3～4题。
3．图示(　　)
A．反映赤道地区大气温度的垂直变化
B．M层大气以平流运动为主
C．M层大气顶部的气温约为－60 ℃
D．M层大气以对流运动为主
4．M层大气(　　)
A．多云雨雾雪天气 B．吸收紫外线最多
C．最适宜飞机飞行 D．多发生流星现象
[教学活动点拨]
教材P39探索
大型民航客机的飞行高度主要位于平流层。
教材P41思考
大气中二氧化碳浓度升高，臭氧浓度降低。二氧化碳浓度升高，温室效应增强，全球气候变暖，导致极冰融化，海平面升高，淹没沿海低地和岛屿；可能导致干旱、暴雨、洪涝等灾害性天气变多；对人类健康的威胁会增加。臭氧浓度降低，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线增加，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。
教材P44活动
地势高，空气稀薄，水汽含量低，天气晴朗。
教材P45思考
1．使用碳卫星观测二氧化碳探测范围广，获取数据速度快，节省人力、物力、财力。
2．略(结合教材材料信息回答)。
教材P45作业题
1．大气主要由氮气和氧气组成，对人类的生存和生产有重要影响。空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需的，所有动物都需要呼吸氧气，绿色植物的呼吸作用也需要氧气。
人类需要呼吸空气以维持生命。污染的空气直接影响身体健康，如呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼、鼻等黏膜组织受到刺激而患病。大气污染尤其是二氧化硫、氟化物等严重影响植物。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害。大气污染对天气和气候的影响十分显著，如削弱达到地面的太阳辐射、加剧酸雨、毁坏森林和农作物、腐蚀金属和损坏建筑物等。
2．
吸收热量的主要物质 气温变化 大气运动及其对人类影响
对流层 水汽、二氧化碳和固体杂质 随高度增加而递减(水汽、二氧化碳吸收地面长波辐射) 垂直运动且集中水汽、杂质，天气现象复杂多变
平流层 臭氧 随高度增加而递增(臭氧吸收紫外线) 水平运动、天气晴朗、利于飞机飞行
高层大气 氧原子 先递减(无臭氧)、后递增(氧原子吸收波长小于0.175 μm的太阳紫外线) 先垂直运动，后向外散逸，其中电离层部分可以反射无线电短波
3．(1)磁暴可能引发电子导航系统和人造卫星通信故障。同时可以扩大极光现象出现的范围。
(2)高层大气。
(3)极光常常出现于纬度靠近地磁极地区的上空。
8/8第二节　大气的组成与垂直分层
课程标准 运用图表等资料，说明大气的组成与垂直分层，以及其与生产和生活的联系。
学习目标 1．了解不同区域的大气的主要特征。(区域认知) 2．了解大气中各种气体与人类的关系，以及人类的不合理活动对大气产生的影响等。(人地协调观) 3．运用图表资料和所学知识，探究大气的各个分层与人类的关系。(地理实践力)
一、大气的组成
1．大气的组成：干洁空气、固体杂质和水汽等。
2．干洁空气的主要成分和作用
　将大气成分与对应的作用连线。
3．水汽
(1)水汽含量随时间和地点的不同而变化。
(2)水汽是影响天气变化的重要因素。
二、大气的垂直分层
1．划分依据：大气在垂直方向上的物理性质和运动状况的差异。
2．各层特征比较
垂直分层 气温特点 大气运动状况 与人类关系
A对流层 随高度增加而降低 对流运动十分显著 最为密切，天气现象复杂多变
B平流层 随高度增加而升高 水平运动为主 适合飞机飞行
C高层大气 随高度增加先降低后升高 － 存在电离层，能反射无线电波
　判断下列说法的正误。
(1)对流层大气温度随着高度升高而升高。 (　　)
(2)平流层有利于高空飞行。 (　　)
(3)电离层能反射无线电长波。 (　　)
提示：(1)×　对流层大气温度随高度升高而降低。
(2)√
(3)×　电离层能反射无线电短波。
大气的垂直分层
2024年1月17日22时27分搭载着天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，约10分钟后，船箭成功分离并进入预定轨道，飞船太阳能帆板顺利展开工作，发射取得圆满成功。如图为大气垂直分层示意图。
问题1　(区域认知)我国的文昌卫星发射中心所在地区的对流层厚度相对于我国其他三处卫星发射中心所在地区来说是较厚还是较薄？为什么？
提示：较厚。因为文昌相对于我国其他三处卫星发射中心所处的纬度低、海拔低。
问题2　(综合思维)长征七号遥八运载火箭点火发射刚离开地面升空时，其所在大气层的气温变化特点是什么？
提示：火箭发射升空刚离开地面时，位于对流层中，其气温随高度增加而降低。
问题3　(综合思维)发射成功的天舟七号货运飞船在轨运行所在的大气层有何特点？
提示：所在的大气层为高层大气，大气密度极小，存在若干个电离层。
大气的垂直分层
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 km 中纬： 10～12 km 高纬： 8～9 km 气温随高度的增加而递减(每升高100 m，气温平均下降0.6 ℃) 地面是对流层大气的直接热源 人类生活在对流层底部，对流层与人类关系最密切　
空气对流运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 大气中绝大部分的水汽、杂质都集中在该层，对流运动显著，易成云致雨
平 流 层 从对流层 顶以上至 离地面约 50 km 气温随高度增加呈明显递增趋势 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障；利于航空飞行
以水平运动为主 该层上热下 冷，大气稳定
天气晴朗、　 单一 水汽、杂质含量极少，大气平稳
高层大气 从平流 层顶到 约3 000 km 大气密度非常小 距地面远，受到引力小 电离层能反射无线电短波
(1)对流层天气现象多变的原因
(2)平流层适合高空飞行的原因
1．下图为大气垂直分层示意图。读图，回答(1)～(3)题。
(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 (　　)
A．① B．②
C．③ D．④
(2)对无线电短波通信具有重要意义的电离层位于 (　　)
A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部
C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层
(3)我国空间站运行轨道所在的大气层是(　　)
A．Ⅰ层 B．Ⅱ层
C．Ⅲ层 D．Ⅱ层顶部
(1)B　(2)D　(3)C　[第(1)题，根据大气的密度、温度和运动特征，自下而上可将大气层分为对流层、平流层和高层大气，从温度变化趋势看，只有①②曲线符合要求，但①曲线气温变化范围出现错误，故②正确。第(2)题，高层大气(Ⅲ层)中存在若干电离层。第(3)题，空间站位于高层大气(Ⅲ层)中。]
2．平流层为航空最佳飞行层的主要原因是该层(　　)
A．气温下部高、上部低，大气稳定
B．水汽含量较多，但尘埃少，水汽不易成云致雨
C．大气易电离，有利于保持与地面的短波通信
D．大气以水平运动为主，大气的能见度高
D　[平流层大气以水平运动为主，气流平稳，故平流层为航空最佳飞行层。平流层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线增温，气温随高度增加而增加。]
1．低层大气由哪几部分组成？ 2．大气自下往上分为哪几层？ 3．每层大气各有哪些特点？ 4．大气中各种气体与人类之间的关系怎样？
题组1　大气的组成
在对流层中，大气的组成并不是固定不变的。据此回答1～2题。
1．大气中含量虽很少，但却是导致天气变化的重要物质的是 (　　)
A．二氧化碳和臭氧　　　　 B．氩和氖
C．水汽和杂质 D．氮和氧
2．由于人类活动，大气中一些成分比例发生明显变化，表现在(　　)
A．臭氧增多 B．氧气增多
C．水汽增多 D．二氧化碳含量增加
1．C　2．D　[第1题，水的相变产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，杂质作为凝结核是成云致雨的必要条件。第2题，化石燃料的燃烧和森林的破坏使大气中二氧化碳的含量显著增多。]
题组2　大气的垂直分层
下图为某地近地面大气温度的垂直分布图。读图，完成3～4题。
3．图示(　　)
A．反映赤道地区大气温度的垂直变化
B．M层大气以平流运动为主
C．M层大气顶部的气温约为－60 ℃
D．M层大气以对流运动为主
4．M层大气(　　)
A．多云雨雾雪天气 B．吸收紫外线最多
C．最适宜飞机飞行 D．多发生流星现象
3．D　4．A　[第3题，由图可知，M层气温上部低，下部高，故大气运动以对流运动为主。第4题，对流层集中了大气圈几乎所有的水汽、杂质且大气以对流运动为主，故多云雨雾雪天气。]
[教学活动点拨]
教材P39探索
大型民航客机的飞行高度主要位于平流层。
教材P41思考
大气中二氧化碳浓度升高，臭氧浓度降低。二氧化碳浓度升高，温室效应增强，全球气候变暖，导致极冰融化，海平面升高，淹没沿海低地和岛屿；可能导致干旱、暴雨、洪涝等灾害性天气变多；对人类健康的威胁会增加。臭氧浓度降低，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线增加，给人类健康和生态环境带来多方面的危害。
教材P44活动
地势高，空气稀薄，水汽含量低，天气晴朗。
教材P45思考
1．使用碳卫星观测二氧化碳探测范围广，获取数据速度快，节省人力、物力、财力。
2．略(结合教材材料信息回答)。
教材P45作业题
1．大气主要由氮气和氧气组成，对人类的生存和生产有重要影响。空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需的，所有动物都需要呼吸氧气，绿色植物的呼吸作用也需要氧气。
人类需要呼吸空气以维持生命。污染的空气直接影响身体健康，如呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼、鼻等黏膜组织受到刺激而患病。大气污染尤其是二氧化硫、氟化物等严重影响植物。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害。大气污染对天气和气候的影响十分显著，如削弱达到地面的太阳辐射、加剧酸雨、毁坏森林和农作物、腐蚀金属和损坏建筑物等。
2．
吸收热量的主要物质 气温变化 大气运动及其对人类影响
对流层 水汽、二氧化碳和固体杂质 随高度增加而递减(水汽、二氧化碳吸收地面长波辐射) 垂直运动且集中水汽、杂质，天气现象复杂多变
平流层 臭氧 随高度增加而递增(臭氧吸收紫外线) 水平运动、天气晴朗、利于飞机飞行
高层大气 氧原子 先递减(无臭氧)、后递增(氧原子吸收波长小于0.175 μm的太阳紫外线) 先垂直运动，后向外散逸，其中电离层部分可以反射无线电短波
3．(1)磁暴可能引发电子导航系统和人造卫星通信故障。同时可以扩大极光现象出现的范围。
(2)高层大气。
(3)极光常常出现于纬度靠近地磁极地区的上空。
课时分层作业(七)　大气的组成与垂直分层
地球大气又称为“氮氧大气”，结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表，完成1～2题。
气体成分 体积分数(%)
氮气(N2) 78
氧气(O2) 21
氩气(Ar) 0.93
二氧化碳(CO2) 0.038(变动)
1．地球大气被称为“氮氧大气”是因为氮气和氧气(　　)
A．占25千米以下干洁空气总体积的99%
B．占大气总体积的99%
C．是生命活动必不可少的物质
D．在其他天体上不存在
2．目前，导致大气中二氧化碳浓度变动的主要因素有(　　)
①植树造林　②大量燃烧化石燃料　③新能源公交车的逐渐普及　④森林、草原被开垦成农田
A．①③　　B．②④　　C．①②　　D．③④
1．A　2．B　[第1题，氮气和氧气是大气的主要成分，在25 km以下干洁空气中，氮气和氧气两者占总体积的99%，故又称地球大气为“氮氧大气”。第2题，目前，大气中的二氧化碳浓度逐渐升高，原因有森林、草原被破坏，人类大量燃烧化石燃料等。]
谚语“天上鲤鱼斑，晒谷不用翻”说的是天空出现成行成列的鲤鱼斑状云块的现象。这种云在气象学上被称作透光高积云。据此完成3～4题。
3．透光高积云位于大气的(　　)
A．平流层 B．对流层
C．高层大气 D．电离层
4．从北京飞往纽约的飞机，升空半小时后遇到雷雨天气，此时飞机应该(　　)
A．迅速着陆
B．降低飞行速度
C．保持原高度飞行
D．升到13 000米以上的高空
3．B　4．D　[第3题，云、雨、雾、雪等天气现象都发生在对流层，B正确。第4题，由题干可知，飞机是在中纬度地区飞行。雷雨等天气现象多发生在对流层内，因而飞机升空后遇到雷雨，应该提升飞行高度，进入平流层会更加安全，中纬度平流层底部高度约为12 000米，D正确。]
读地球大气垂直分层图(部分)，完成5～7题。
5．①②③④四条曲线中，正确表示大气层气温垂直分布情况的是(　　)
A．① B．②
C．③ D．④
6．影响该层大气气温垂直变化的主要因素是(　　)
A．地面辐射 B．CO2气体吸收地面辐射
C．臭氧吸收紫外线 D．人类活动
7．有关图示大气层叙述正确的是(　　)
A．有电离层，对无线电通信有重要作用
B．天气晴朗，对流旺盛，利于高空飞行
C．上部冷下部热，空气以平流运动为主
D．顶部与底部的气温相差50 ℃左右
5．A　6．C　7．D　[第5题，从图中高度上可知该层为平流层，气温随高度增加而升高，开始变化不大，然后随着高度上升气温迅速升高。第6题，该层大气中含有大量臭氧，它能强烈吸收紫外线使该层大气升温。第7题，该层大气上热下冷，以平流运动为主，天气晴朗，利于高空飞行，顶部与底部温度相差50 ℃左右；电离层不在平流层中。]
无动力翼装飞行是指运动员穿戴着拥有双翼的飞行服装和降落伞设备，从飞机、热气球、悬崖峭壁、高楼大厦等高处一跃而下，用肢体动作来掌控滑翔方向，用身体进行无动力空中飞行的运动，在到达安全极限的高度时，运动员将打开降落伞平稳着陆。无动力翼装飞行进入理想飞行状态后，飞行时速通常可达到200 km/h 左右，翼装飞行的滑降比为3∶1，即在每下降1 m的同时前进约3 m。据此完成8～9题。
8．当运动员在中纬度30 km高空下降时，下降到对流层，滑行的水平距离约(　　)
A．18 km B．33 km
C．48 km D．54 km
9．运动员在滑行过程中，与A、B层相比，C层最需要准备的是(　　)
A．防辐射衣 B．御寒服
C．氧气瓶 D．雨衣
8．D　9．A　[第8题，图中对流层高度为12 km，根据材料可知，每下降1 m的同时前进约3 m，运动员从中纬度30 km高空下降至对流层，下降了18 km，因此滑行的水平距离约54 km，D正确。第9题，与A、B两层相比，C层高度更高，受太阳辐射的影响更强，需要准备防辐射衣，A正确；A层中上部以及B层气温均较低，氧气含量也低，都需要准备御寒服和氧气瓶，B、C错误；降雨属于对流层的天气现象，C层不需要准备雨衣，D错误。]
10．读图，回答下列问题。(21分)
(1)该图反映的是________纬度大气的垂直分层，理由是________________
_______________________________________________________________。(4分)
(2)A层大气热量主要直接来自________________________________________，
该层大气天气现象复杂多变的原因是什么？(6分)
(3)补绘B层气温变化曲线，该层20～25 km 高度处________含量达到最大值，成为人类生存环境的天然屏障。(4分)
(4)图中C层下部气温随高度变化的特点是_______________________________
____________________________________________________________________，
推测气流运动状况是__________________________________________________
_______________________________________________________________。(2分)
(5)C层中有若干________层，________强烈时，________信号会受影响。(3分)
(6)A→B→C大气密度变化趋势是____________。(2分)
[解析]　第(1)题，对流层的高度因纬度而异。低纬度平均高度为17～18 km，中纬度平均高度为10～12 km，高纬度平均高度为8～9 km。根据图示可判定该图反映的是中纬度大气的垂直分层。第(2)题，对流层大气的热量主要直接来自地面辐射。其天气复杂多变的原因有两点：一是该层集中了大气中几乎全部的水汽和固体杂质；二是空气的对流运动显著，气流上升时，气温下降，水汽易凝结，容易成云致雨。第(3)题，B层为平流层，因臭氧的存在，该层大量吸收太阳紫外线，一方面使气温随高度的增加而升高；另一方面使射向地面的紫外线大大减少，成为人类生存环境的天然屏障。第(4)题，在50～85 km 高度范围内，气温的变化与对流层的气温变化相似，都是随高度的上升而下降。据此可以推测该层的气流以对流运动为主。第(5)题，C层为高层大气，该层有若干电离层，电离层能反射无线电波，太阳活动能对电离层产生扰动，导致无线电短波部分或全部被吸收。第(6)题，大气层越高，距地心越远，受地球的吸引力越小，故大气密度越来越小。
[答案]　(1)中　该地对流层高度为12 km，对流层在中纬度地区平均高度为10～12 km
(2)地面辐射　①该层集中了大气中几乎全部的水汽和固体杂质；②该层上部冷下部热，空气对流运动显著。
(3)
臭氧
(4)随海拔的升高，气温逐渐降低　以对流运动为主
(5)电离　太阳活动　无线电短波
(6)逐渐减小
12/12

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