资源简介

第二单元 大气
【单元要揽】
第1讲 大气的组成和垂直分层、对流层大气的热力状况
【导学提示】
内容精析
大气的组成；大气垂直分层及各层对人类活动的影响；大气的受热过程；气温水平分布的一般规律。
重点内容：大气的组成和垂直分层是以后几课时学习的基础，大气的热力状况是产生大气运动的根本原因，也是形成一切天气过程和天气现象的重要原因，所以它也是本单元重要的基础知识。
方法指导
1、复习本讲内容要善于抓基本点。大气的组成和垂直分层，是学习中的基础。首先把握低层大气的组成成分，进而把握各组成物质对生命活动及地理环境的影响。要注意：由于人类活动造成的大气污染，导致大气成分的变化，直接构成对人体健康的危害，并影响人类的生存环境。
2、大气垂直分层要紧紧抓住气温垂直变化这条主导线索，从气温入手分析每层的特点。对流层、平流层要掌握气温的变化与空气运动、空气运动与天气关系这条内在线索，学会用联系的方法考虑问题、分析问题。对每层的特点进行比较，把握每层大气的实质，找出其相同点及不同点，最好用列表的方法来比较。
【能力提升站】请思考：为什么臭氧层被誉为“地球生命的保护伞”？提示：臭氧能大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害分析说明：大气各组成成分的含量及分布都是一成不变的吗？请举例说明。提示：不是 。例如由于人类活动的影响，使得大气中二氧化碳含量不断增加，臭氧总量不断减少。请分析：在平流层中云雨现象近于绝迹，试根据教材分析其原因。提示：由于该层中水汽、固体杂质极少，不易成云致雨。请思考：有人说“越往高处，距离太阳越近，为什么在对流层气温随高度增加递减？”提示：对流层大气的热量主要来自地面辐射
【自主探究】
一、大气的组成和垂直分布
1、组成
（1）干洁空气
根据教材填写下表，说明干洁空气的组成和作用
体积分数 质量分数 作用
氮 78.08％ 75.52％ 地球上生物体的基本成分
氧 20.94％ 23.15％ 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质
二氧化碳 0.93％ 1.28％ 绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用
臭氧 0.03％（可变） 0.05％ 大量吸收太阳紫外线
（2）水汽和固体杂质
下面关于空气中水汽和固体杂质的叙述，正确的是 （ ）
A．是成云致雨的必要条件
B．主要集中在对流层中
C．可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线
D．对地面起保温作用
答案：ABD
2、大气的垂直分层
读下面大气的垂直分层图，完成下列要求：
（1）大气垂直分层的依据是温度、密度和大气运动状况。
（2）根据上图，填写下表。
分层 高度 特点 与人类关系
A．对流层 平 均：10-12km低纬度：17-18km高纬度：8-9km 对流运动显著，气温随高度降低；天气现象复杂多变 云、雨、雪等天气现象都发生在这一层
B．平流层 对流层顶到50－55km 气温随高度增高；气流以平流运动为主 有利于高空飞行
C．外层 平流层顶以上 气压很低，空气密度很小；在80－500km的高空，有若干电离层 电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
请思考：朝霞和晚霞多为橘红色，而中午晴朗的天气却呈蔚蓝色，为什么？提示：中午阳光在穿过大气层时，波长较短的蓝、紫色光首先被散射，使人们感觉天空呈蔚蓝色；日出、日落时，阳光穿过大气层的路径要比中午长得多，波长较短的蓝、紫色光被散射掉了，只剩下波长较长的橙、红色光，故而看到彩霞多呈桔红色。请比较：大气辐射、太阳辐射和地面辐射的波长，并说明原因。提示：太阳辐射<地面辐射<大气辐射原因：物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短。讨论： 为什么月球表面温度的变化比地球表面剧烈？提示：月球表面没有大气层，地球表面的大气通过削弱作用降低了白天的气温，通过保温作用提高了夜晚的气温
二、对流层大气的热力状况
1、大气的热力作用
（1）关于大气对太阳辐射的削弱作用的叙述，正确的是 （ ）
A．大气主要是通过吸收、反射和散射作用削弱太阳辐射的
B．吸收作用具有选择性，对流层中的水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中红外线，平流层中的臭氧主要吸收太阳辐射中的紫外线
C．反射作用也具有选择性
D．可见光中波长较短的红色光最容易被散射
答案：AB
（2）影响大气对太阳辐射削弱作用的因素有 （ ）
A．太阳高度 B．昼夜长短 C．大气厚度 D．黄赤交角
答案：AC
2、大气的温室效应
读下面大气对地面的保温原理图，完成下列要求：
(1)图中箭头A表示 辐射，B表示 辐射。
(2)A箭头经过大气层时将受到大气的 、 、 作用。
(3)大气辐射一小部分射向 ，如图中箭头 ；大部分射向 ，如图中箭头 ，我们称其为 。
(4)下列何种情况能使C作用更强(选择填空) 。
①晴朗的夜晚 ②浓密低云的夜晚
(5)能将能量还给地面，对地面起到保温作用的是图中箭头 。我们把大气的这种作用称为大气的“ ”。
答案：（1）太阳 地面 （2）吸收 反射 散射 （3）宇宙 D 地面 C 大气逆辐射 （4）② （5）C 温室效应
3、意义
地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，既降低了白天的最高气温，又提高了夜间的最低气温，从而减小了气温日较差，使地球表面平均气温保持到150C左右，形成适宜人类生存的温度环境。
三、全球热量平衡
关于全球热量平衡的叙述，正确的是 （ ）
A．整个地球多年的平均状况是热量收支平衡
B．辐射能的转换是地面和大气之间热量交换的唯一形式
C．人类活动不断向大气中输入二氧化碳等气体，可能会使地球热量收支失去平衡，导致全球气候变暖
D．全球的平均气温比较稳定的原因是地球多年平均热量收支平衡
思维启示：（1）臭氧层是地球的天然屏障，能强烈吸收太阳辐射中的紫外线，保护地球生物免受紫外线的伤害。 （2）对流层的热量主要来自地面，所以距离地面越高，温度越低。高度每升高1000m，气温下降60C。（3）电离层与人类的关系非常密切，它能反射地面无线电波。
答案：ACD
【典题导考】
例1 下图表示某—高度的大气，根据所学知识回答下列问题：
(1)若该层是人类生存环境的天然屏障，则该层是 层，原因是 。该层因 而有利于高空飞行。
(2)若该层的热量直接来自地面，则该层是 层。其空气运动以 为主，原因是 。该层的天气特征是 。
(3)若该层对无线电通信有重要作用，则该层是 层，原因是 ，导致这种现象产生的原因是 。
(4)若人类活动能导致其某种成分增加或减少，则该层可能是 和 。
点拨：解答此题必须掌握各层大气的特点、原因及其与人类活动的关系。问题(1)的关键是对天然屏障的认识，这里是指阻隔宇宙空间的有害物质对人类伤害的屏障，来自宇宙空间对生命有害的主要是太阳紫外线，能阻隔太阳紫外线的物质主要是臭氧。根据所学知识可知，臭氧层位于平流层中，由此推断该层是平流层，原因是臭氧含量最多，臭氧吸收太阳紫外线，保护地球生物免受伤害。而且，该层天气明朗，能见度好，大气平衡，有利于高空飞行。问题(2)则由该层的热量直接来自地面可知是对流层，因为对流层层地面最近，水汽和二氧化碳含量最多，可以大量吸收地面长波辐射而增温，远离地面气温降低，造成上冷下热，因而对流显著，又因该层水汽和固体杂质含量最多，对流显著，因而大气复杂多变，问题(3)是对无线电有重大作用的大气层，这是电离层，因受太阳紫外线和宇宙射线的作用，大气高度电离所致。问题(4)人类活动释放的物质主要有二氧化碳和氯氟烃化合物，二氧化碳是对流层大气中微量气体的重要成分，氟氯烃对臭氧有破坏作用，臭氧主要存在于平流层中。因此，人类活动对对流层和平流层的成分影响较大。
答案：(1)平流 此层臭氧含量最多，臭氧大量吸收太阳紫外线，保护地球生物免受伤害 天气晴朗，能见度好，大气平稳
(2)对流 对流 上冷下热 复杂多变
(3)电离层 大气处于高度电离状态，能反射无线电短波 太阳紫外线和宇宙射线的作用
(4)对流层 平流层
例2 下图是大气对地面的温室效应示意图，据此回答(1)～(2)题。
思维启示：（1）大气对地面的热力作用过程可以总结为：太阳照大地→大地暖大气→大气还大地。（2）云层白天能削弱到达地面的太阳辐射，夜晚能增强大气逆辐射，对地面起保温作用。
(1)图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数码代号按顺序依次是 （ ）
A．①②③④ B．③④②① C．④③②① D．②③④①
(2)青藏高原比长江中下游平原气温日较差大的原因是 （ ）
①离太阳近 ②青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小 ③云层厚而且夜晚长 ④地势高，空气稀薄 ⑤白天太阳辐射强 ⑥夜晚大气逆辐射弱
A．①②③ B．④⑤⑥ C．②⑤⑥ D．①⑤⑥
点拨：该题主要考核对大气热力作用过程的掌握和分析问题的能力。从太阳辐射到大气逆辐射按顺序排列的关系是：太阳辐射→地面吸收→地面增温→地面辐射→大气吸收→大气辐射(大气逆辐射)。长江中下游平原：地势低平，水域面积大，大气质量、水汽、杂质集中在对流层底部，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，晚上大气逆辐射强，所以气温日较差小，见下图。
青藏高原：海拔高，空气稀薄，大气质量、水汽、杂质相对较少，白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射量大，晚上大气逆辐射弱，所以气温日较差较大，见下图。
答案：(1)C (2)B
【自检自测】
读“大气垂直分层示意图”，回答1～2题。
1．人类排放的氟氯烃，对人类生存环境破坏最大的是 ( )
A．A层 B．B层 C．C层 D．D层
2．同一季节，下列城市上空对流层高度从高到低排列正确的是 ( )
①新加坡 ②北京 ③漠河 ④摩尔曼斯克
A．①②③④ B．①③②④ C．②③①④ D．②④①③
解析：本题是将教材中“大气的垂直分层图”进行了偏转，主要考查学生的应变能力。氟氯烃主要是破坏平流层中的臭氧；对流层的高度从低纬度向高纬度是逐渐降低的，只要搞清四城市的纬度位置，对流层高度的排列就很容易了。
答案：1．B 2．A
3．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、迅速着落 B、降低飞行速度
C、保持原高度 D、升到12000米以上的高空
解析：本题综合性较强，不仅涉及到飞机飞行与天气状况的关系，还涉及到对流层厚度与纬度高低的关系。云、雾、雨、雪等天气现象多发生于对流层，对高空飞行造成不利影响，而平流层空气大气稳定，不易形成对流，以平流运动为主，天气晴朗有利于高空飞行。北京、纽约位于中纬度地区，对流层高度为10—12千米。
答案：D
4．下图表示夜晚气温的四种情况，夜晚气温最高的是 ( )
解析：晴朗的白天，大气对太阳辐射的削弱作用小，白天气温会升得很高；阴天的夜晚，大气逆辐射作用强烈，对地面的保温作用强，气温不会降得很低。因此，夜晚气温最高出现在白天晴朗，夜晚阴天时。
答案：A
读下图，回答5～8题。
5．在图中箭头所示辐射中，属于短波辐射的是 ( )
A．箭头a B．箭头b C．箭头c D．箭头d
6．表示大气对地面的温室效应的是 ( )
A．箭头a表示的辐射 B．箭头b表示的辐射
C．箭头c表示的辐射 D．箭头d表示的辐射
7．当大气中的云量和水汽含量增加时 ( )
①箭头f可能增强 ②箭头e可能增强 ③箭头c可能增强 ④箭头a可能增强
A．①②④ B．②③④ C．①③④ D．①②③
8．下列概念按发生的先后顺序排列正确的是 ( )
A．太阳辐射、地面吸收、大气削弱、大气逆辐射、地面辐射
B．太阳辐射、大气削弱、地面辐射、大气逆辐射、地面吸收
C．太阳辐射、大气削弱、地面吸收、地面辐射、大气逆辐射
D．太阳辐射、大气逆辐射、大气削弱、地面吸收、地面辐射
解析：物体的温度越高，它的辐射中最强部分的波长越短，因此，只有太阳辐射属于短波辐射；大气对地面的温室效应是通过大气逆辐射实现的；大气中的云量和水汽可以削弱到达地面的太阳辐射，增强大气逆辐射。
答案：5．A 6．C 7．D 8．C
9．下图为某地气温垂直分布图，在甲、乙、丙、丁四图中最有利于污染物扩散的是 ( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
解析：对流层气温随高度的升高而降低，因而空气对流运动显著，在空气对流运动的过程中，将近地面大气的污染物带到高空。空气对流运动的强弱一是与地面获得的热量有关，地面获得的热量越多，空气对流运动越强烈，二是与气温在垂直方向上的变化有关，如果空中出现逆温层，则起到阻碍大气对流运动的作用，理解了以上问题，则不难得出其正确答案。
答案：A
10．下图是我国某地阴天和晴天时气温日变化示意图，读后回答：
(1)表示阴天时气温日变化曲线是 (A、B)，形成这种变化的原因是 。
(2)霜冻为什么多出现在晴天夜里
解析：本题主要考查大气对太阳辐射的削弱作用和保温作用。白天天空多云，大气对太阳辐射的削弱作用差，气温不会太高，夜晚天空多云，大气逆辐射作用强，气温不会降的很低，昼夜温差小。晴天的夜间，气温下降很快，大气中的水汽易凝结而形成霜冻。
答案：(1)B 白天云层反射削弱了到达地面的太阳辐射，气温不高；夜间云层使大气逆辐射强，对地面的保温作用强，气温不会降得很低，故日较差小
(2)晴天夜间大气逆辐射弱，地面降温幅度大
11．如图表示，近地面空气若上升3000米高度时，理论温度为T，3000米高空的实际温度为TS，当TS≥T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读某城市春季气温日变化图，回答：
(1)若TS稳定在—8℃，该城市气温至少要上升到 ℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为 时。
(2)一般逆温结束后2小时，近地面对流才能起到“净化”空气的作用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间宜选在 时以后。
解析：该题考查在一般情况下气温垂直变化的规律，并用这种规律和气温日变化曲线，分析大气逆温层的分布状况和消失的时间。（1）大气垂直变化规律是高度每上升1000米，气温下降60C。3000米高空应比地面低180C。（2）当3000米高空实际温度（TS）为—80C时正常情况下地面应高于100C，此时高空无逆温层（即TS>T）。如果地面低于100C（如80C），则3000米高空T为—100C，即出现逆温层即（TS >T）。（3）根据气温日变化曲线，地面高于100C的时间为8时以后。
答案：（1）10 8 （2） 10
12．读北半球某地近地面大气多年平均热量收入和支出年内变化示意图，回答：
(1)曲线A表明了 年内变化，这处变化趋势与 的变化一致。
(2)曲线B表明了 年内变化，这种变化趋势与 的变化一致。
(3)阴影C反映了近地面空气热量 ，所以此时段内平均气温呈 趋势。
(4)阴影D反映了近地面空气热量 ，所以此时段内平均气温呈 趋势。
(5)曲线A、B的两个交点E、F表明当地近地面空气热量 ，它们分别是一年内 、 出现的时候。
解析：在一年中，上半年地面通过太阳辐射获得的热量要大于通过地面辐射损失的热量，地面热量盈余，温度是不断升高的；下半年地面通过太阳辐射获得的热量要小于通过地面辐射损失的热量，地面热量亏损，温度是不断降低的。
答案：（1）太阳辐射 太阳高度角 （2）大气辐射 气温 （3）盈余 上升 （4）亏损 下降 （5）收支平衡 月均最低气温 最高气温
大气的组成和垂直分层
大气运动
大气的热力状况
天气与气候
大气环境保护
大
气
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