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第二节　大气的组成与垂直分层
【学习目标】
1.观察天气变化，体验大气组成对天气变化的影响。(地理实践力)
2.了解大气中各组成成分与人类之间的关系，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，探究大气的各种组成对人类的影响，以及大气的各个分层与人类的关系。(综合思维)
【自主预习】
一、大气的组成
1.大气的组成：① 、固体杂质和水汽等。
2.干洁空气的成分及作用
(1)氮气(N2)：氮元素是② 健康生长必不可少的元素。
(2)氧气(O2)：众多生物生命活动③ 的物质。
(3)二氧化碳(CO2)：植物进行④ 的重要原料，对地面具有⑤ 。
(4)臭氧(O3)：吸收太阳辐射中的⑥ ，被称为“地球生命的保护伞”。
(5)水汽(H2O)：影响⑦ 变化的重要因素。
二、大气的垂直分层
1.划分依据：大气垂直方向上的⑧ 、密度及运动状况的差异。
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⑨ ⑩ 运动显著 最为密切，天气现象复杂多变
B平流层 随高度增加而 以 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 — 有 ，能反射无线电波
正确打√，错误打×。
1.高层大气有臭氧层，能吸收紫外线，是人类生存环境的天然屏障。 (　　)
2.对流层大气的温度随着高度升高而升高。 (　　)
3.平流层有利于高空飞行。 (　　)
4.电离层能反射无线电长波。 (　　)
【合作探究】
主题1　大气的组成
情境　材料一　蛋白质是生物体的主要组成物质之一，所有蛋白质分子都含有C、H、O、N、S等元素，其中N元素的含量比较稳定，平均含量约为16%。
材料二　下图为CO2和O2作用示意图。
材料三　臭氧在常温下是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。近地面高浓度的臭氧会刺激和损害眼睛、呼吸系统等黏膜组织。图Ⅰ为大气中臭氧浓度随高度变化而变化示意图，图Ⅱ为臭氧层对紫外线的阻挡示意图。
图Ⅰ
图Ⅱ
注：臭氧层吸收大部分对人体和生物有害的紫外线。
问题1　结合材料一，概括N元素的主要作用。


问题2　读材料二，说明O2和CO2的主要作用。


问题3　结合材料三，总结大气中臭氧浓度垂直分布的特点，并说明臭氧对人类、生命有机体的影响。


大气成分与大气污染——培育人地协调观
情境　空气质量指数是定量描述空气质量状况的数值，参与空气质量评价的主要污染物为SO2、NO2、细小颗粒物(PM10，PM为颗粒物的英文缩写)、可吸入颗粒物(PM2.5，指大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物)、臭氧、CO等。
空气质量指数 级别 空气质量
0—50 一级 优
51—100 二级 良
101—150 三级 轻度污染
151—200 四级 中度污染
201—300 五级 重度污染
大于300 六级 严重污染
问题　右侧照片中的建筑，笼罩在雾霾当中变得模糊不清。当地大气状况发生变化的原因是什么？这些变化对人类生产、生活会造成哪些影响？


大气的组成
大气组成 主要作用
干洁空气 氧气 众多生物维持生命活动所必需的物质
氮气 氮元素是生物体健康成长必不可少的元素
二氧化碳 植物进行光合作用的原料，对地面具有保温作用
臭氧 吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害，被誉为“地球生命的保护伞”
水汽 水汽的相变(气态、液态、固态三者的互相转变)，产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度
固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件
　　大气中水汽和固体杂质虽然占比很少，但在天气变化中扮演着重要的角色。据此回答1~2题。
1.下列关于大气中水汽和杂质的叙述，正确的有(　　)。
①水汽主要集中在平流层　②水的相变直接影响地面和大气温度　③杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件　④在同一季节，各地水汽含量是一样的
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
2.大气中固体杂质含量最多的地区是(　　)。
A.海洋上空 B.公园绿地
C.水田耕地 D.建筑工地
主题2　大气垂直分层
情境　2024年9月10日13时，中国国际航空股份有限公司(以下简称“国航”)CA1523航班从北京首都国际机场飞抵上海虹桥机场，这标志着国航首架C919飞机成功首航，并正式投入运营。图Ⅰ示意在平流层飞行的C919飞机，图Ⅱ示意大气的垂直分层。
图Ⅰ
图Ⅱ
问题1　指出飞机由起飞到在云顶上端平稳飞行过程中气温和气压的变化特点。




问题2　说出从北京到上海对流层的高度变化，并说明理由。





问题3　简述飞机多在平流层飞行的原因。





大气垂直分布
高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系
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(海拔每升高100 m，气温平均下降0.6 ℃) 地面是对流层大气的主要的直接热源 人类生活在对流层底部，对流层与人类的关系最密切
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、杂质都集中在该层，对流运动显著，易成云致雨
从对流层顶至50—55km 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
以平流运动为主 该层大气上热下冷，大气平稳
天气晴朗 水汽、杂质含量极少，大气平稳
从平流层顶到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
对流层气温的变化规律
1.一般规律
正常情况下，气温随海拔升高而逐渐降低，海拔每升高100 m，气温约下降0.6 ℃(如图)。
2.特殊规律
对流层气温有时会出现下列情况：海拔上升，气温升高；海拔上升1 000 m，气温下降幅度小于6 ℃。这就是逆温现象。
3.逆温的影响
(1)出现多雾和晴朗干燥的天气。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，给人们的出行带来不便。
(2)加剧大气污染。逆温的出现使空气垂直对流受阻，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。若逆温出现在低空，多雾天气给飞机起降带来麻烦；若逆温出现在高空，对飞机飞行较为有利。
　　2025年1月7日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将实践二十五号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，中国航天宇航发射任务取得2025年“开门红”。据此回答1~3题。
1.卫星发射升空过程中某个大气层出现了“云海之美”，该层(　　)。
A.水平运动显著 B.对流运动显著
C.有臭氧层分布 D.气压极低
2.卫星升空期间，经过平流层时舱外的温度(　　)。
A.先升后降
B.先降后升
C.逐渐降低
D.逐渐升高
3.返回舱在降落过程中依次经过(　　)。
A.高层大气、对流层、平流层
B.对流层、平流层、高层大气
C.高层大气、平流层、对流层
D.平流层、对流层、高层大气
【随堂检测】
　　探空气球的主要功能是搭载探测仪器到高空进行大气要素测量，气球一般上升到距地面30—40 km后会自行炸裂。读探空气球探测的大气成分浓度垂直变化图，回答1~2题。
1.探空气球会自行炸裂，主要是因为上升过程中大气层(　　)。
A.气温逐渐降低 B.水汽含量减少
C.气压逐渐降低 D.固体杂质减少
2.探测的大气成分(　　)。
A.浓度随高度的升高而降低
B.可吸收大量太阳紫外线
C.是植物进行光合作用的基本原料
D.是成云致雨的必要条件
　　北京时间2023年10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在下降过程中与大气发生剧烈摩擦，周围产生大量的等离子，包围了整个返回舱，阻隔了返回舱与地面的通信，在航天中该过程被称为“黑障”。据此回答3~4题。
3.神舟十六号载人飞船返回舱在返回地面的过程中，依次经过(　　)。
A.对流层、电离层、平流层
B.平流层、对流层、电离层
C.电离层、臭氧层、对流层
D.对流层、臭氧层、电离层
4.为航天员特制的航天服采用了多种新型材料，这些材料的主要功能有(　　)。
①耐严寒　②防大风　③防雨淋　④防辐射
A.①②
B.③④
C.②③
D.①④
参考答案
第二节　大气的组成与垂直分层
自主预习·悟新知
课前预习
①干洁空气　②生物体　③必需　④光合作用　⑤保温作用　⑥紫外线　⑦天气　⑧温度　⑨递减　⑩对流　升高　水平　电离层
预习检测
1.×　2.×　3.√　4.×
合作探究·提素养
主题1　大气的组成
主题探究
情境
问题1　N元素是组成生物体的基本元素。
问题2　O2是众多生物生命活动所必需的物质。CO2是植物进行光合作用的重要原料；另外，它吸收地面辐射，对地面具有保温作用。
问题3　特点：臭氧浓度随高度增加先增加、再减少，最大值出现在20—25 km。
影响：臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线，使地面上生物免受紫外线伤害；在低层大气中，臭氧浓度增加会对人体健康造成不利影响。
素养培育
情境
问题　原因：主要是由于工业生产、生活燃料，以及各种交通工具排放产生的烟雾、粉尘和有害气体。影响：危害人体健康；易引起交通阻塞，发生交通事故。
对点训练
1.B　2.D　【解析】第1题，大气中的水汽主要集中在对流层，影响对流层的天气变化，①错误；水的相变过程中伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气温度，②正确；大气中的固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件，③正确；大气中水汽的含量因时因地而异，④错误。第2题，建筑工地灰尘多，大气中固体杂质最多；海洋、公园绿地和水田耕地对大气均具有净化作用，大气中固体杂质少。
主题2　大气垂直分层
主题探究
情境
问题1　气温：先降低，后升高。气压：逐渐减小。
问题2　变高。理由：从北京到上海，纬度降低；近地面气温升高，空气对流更加旺盛，对流层高度增加。
问题3　平流层的大气上部热、下部冷，以平流运动为主；水汽和杂质含量较少，无云雨现象，能见度高，利于飞机飞行。
对点训练
1.B　2.D　3.C　【解析】第1题，“云海之美”主要体现了对流层中的“云雨”现象，说明该层对流运动显著；水平运动显著是平流层的特点；臭氧层分布在平流层；对流层气压较高。第2题，平流层气温随高度升高而升高，因此卫星升空期间，经过平流层时舱外的温度逐渐升高。第3题，地球大气层自下向上依次为对流层、平流层和高层大气，卫星进入预定轨道后位于高层大气，返回舱降落依次经过高层大气、平流层、对流层。
随堂检测·精评价
即时训练
1.C　2.B　【解析】第1题，探空气球自行炸裂，主要是气球内外的气压差导致的，上升过程中气球外部海拔越高，空气越稀薄，气压越低；气温降低、水汽减少、固体杂质减少均不会直接导致气球破裂。第2题，从图中可看出，探测成分的浓度随高度的升高大致先升高后降低； 20—25 km处为高值区，结合所学知识可知，该高度为平流层中的臭氧层，可推测探测的大气成分为臭氧，臭氧可大量吸收紫外线；二氧化碳是植物光合作用的基本原料；水汽和杂质是成云致雨的必要条件。
3.C　4.D　【解析】第3题，根据大气垂直方向上的温度、密度和大气运动状况，自下而上分为对流层、平流层和高层大气，其中电离层位于高层大气，臭氧层位于平流层。故神舟十六号载人飞船返回舱在返回地面过程中，依次经过电离层、臭氧层、对流层。第4题，当载人飞船在地球背光面(夜半球)时，温度较低，所以航天服需要具备耐严寒的功能，①正确；高层大气极其稀薄，没有水汽和杂质，不会有大风和云雨现象，不需要防雨和防风，②③错误；载人飞船位于高层大气，会受较强的太阳辐射和宇宙射线影响，需要具备防辐射功能，④正确。

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