高三复习大气组成和垂直分层

1、翟志刚翟志刚中国太空行走第一人中国太空行走第一人大气与天气、气候大气与天气、气候微专题微专题 大气的组成和垂直分层大气的组成和垂直分层万万 物物 生生 存存 离离 不不 开开 大大 气气大气大气包围地球的空气包围地球的空气自然环境中最活跃的成分一、大气的组成及其作用一、大气的组成及其作用氮气氮气78%78%氧气氧气21%21%其他气体其他气体1%1%COCO2 2、氩气、氩气、 O O3 3等等干洁空气组成图干洁空气组成图1 1、大气的组成、大气的组成干洁空气、水汽、微小尘埃干洁空气、水汽、微小尘埃成云致雨的必要条件，起凝结核作用成云致雨的必要条件，起凝结核作用水水 汽汽尘尘 埃埃生物体的基本

2、成分生物体的基本成分维持生物活动的必要物质维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；植物光合作用的原料；对地面保温对地面保温吸收紫外线，使地球上的生吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；成云致雨的必要条件；对地面保温对地面保温大气组成大气组成主主 要要 作作 用用干干洁洁空空气气O3N2O2CO22 2、大气各成分的作用、大气各成分的作用讨论归纳以下表格：讨论归纳以下表格： 思考：思考： 大气中的水汽和尘埃大气中的水汽和尘埃来自何处？来自何处？ 大气中的水汽的含量大气中的水汽的含量因时因地而变化着的。因时因地而变化着的。 尘埃主要来自自然和尘埃

3、主要来自自然和人类活动。人类活动。 除尘埃外，空气中的一些化学物质也来自人类除尘埃外，空气中的一些化学物质也来自人类活动，它们是影响空气质量的主要因素。活动，它们是影响空气质量的主要因素。大气圈大气圈(大气层大气层)质量质量: :地球总质量的百万分子一地球总质量的百万分子一. .随高度增加而减小随高度增加而减小.(.(原因原因: :地球引力地球引力) )90% 90% 1515千米高度千米高度99.9%99.9%5050千米高度千米高度20002000千米高度以上，大气极其稀薄。无明显上界。千米高度以上，大气极其稀薄。无明显上界。大气在垂直高度上密度如何变化大气在垂直高度上密度如何变化? ?原

4、因原因? ?讨论：讨论： 1.航天服可分为舱内航天服和舱外航天服，图中航天服可分为舱内航天服和舱外航天服，图中宇航员宇航员身穿的是？身穿的是？ 2.请你设计一套舱外航天服，说明其主要功能。请你设计一套舱外航天服，说明其主要功能。 防太阳辐射；防太阳辐射；保护航天员不受仓外环境过热保护航天员不受仓外环境过热过冷的侵袭；过冷的侵袭；保持适当的气压；保持适当的气压；阻挡微陨石阻挡微陨石神舟七号的相关报道神舟七号的相关报道北京时间北京时间有有 关关 报报 道道 9月25日21:33 神舟七号载人飞船神舟七号载人飞船发射发射获得圆满成功！获得圆满成功！ 9月27日04:04 成功变轨，进入高度成功变轨，

5、进入高度343千米千米的圆形轨道。的圆形轨道。 9月27日16:35 航天员翟志刚打开舱门，开始在航天员翟志刚打开舱门，开始在距地面距地面343千米千米的高度的高度出舱出舱活动，并进行太空行走。活动，并进行太空行走。 9月28日17:25 神舟七号离开神舟七号离开85公里至公里至30公里公里高度的高度的 “黑黑障区障区”，打开主伞。，打开主伞。 9月28日17:36 成功成功着陆于着陆于内蒙古草原。内蒙古草原。思考：思考： 航天员进行出舱活动时，飞船飞行于大气垂直分层中的哪航天员进行出舱活动时，飞船飞行于大气垂直分层中的哪一层？这一层的大气温度随着高度升高是怎样变化的？一层？这一层的大气温度随

6、着高度升高是怎样变化的？读读76页大气垂直分层图页大气垂直分层图 航天员出舱时位于航天员出舱时位于热层（电离层）热层（电离层），其温度随高度升其温度随高度升高而升高高而升高。 是否大气中温度变化都是如此？除了热层外，大气是否大气中温度变化都是如此？除了热层外，大气还有哪些层？分层的依据是什么？还有哪些层？分层的依据是什么？二、大气的垂直分层二、大气的垂直分层原理：原理： 根据大气的根据大气的温度温度、密度密度等物理性质在垂等物理性质在垂直方向上的直方向上的差异差异，将大气圈进行分层，将大气圈进行分层. .1 1、大大气气垂垂直直结结构构散逸层散逸层对流层对流层平流层平流层中间层中间层热层热层(

7、电离层电离层)臭氧层臭氧层气温变化气温变化厚度厚度大气运动状况大气运动状况对流层对流层对流层主要特点对流层主要特点天气状况天气状况 8-18 8-18千米千米. .因因纬度纬度和和季节季节的不同而不同。的不同而不同。 随高度增加而递减（下热上随高度增加而递减（下热上冷）；上升冷）；上升10001000米，下降米，下降6.56.5度。度。对流显著对流显著天气和气候变化显著。天气和气候变化显著。原因原因水汽尘埃含量多水汽尘埃含量多 原因原因热量主要来自地面辐射热量主要来自地面辐射2 2、各层主要特点、各层主要特点 讨论：对流层气温上低下高，讨论：对流层气温上低下高，原因是什么？会引起哪些现象？原因

8、是什么？会引起哪些现象？根据对流运动的规律，其厚度的根据对流运动的规律，其厚度的时空分布有何规律？时空分布有何规律？对流层厚度的变化对流层厚度的变化纬度纬度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度（厚度（KM)KM)5101520夏季：厚夏季：厚冬季：薄冬季：薄随季节变化随季节变化随纬度变化随纬度变化上海：上海：夏季夏季16千米千米 冬季冬季11千米千米对流层的厚度为什么存在时空差异？对流层的厚度为什么存在时空差异？ 地表气温差异导致对地表气温差异导致对流强度不同。流强度不同。平流层平流层臭氧层臭氧层气温变化气温变化天气状况天气状况对流层对流层平流层主

9、要特点平流层主要特点范围范围大气运动状况大气运动状况对流层顶至对流层顶至50-5550-55千米；臭氧层千米；臭氧层在在20-3020-30千米处千米处. .随高度增加而上升随高度增加而上升( (上热下冷上热下冷).).大气水平流动大气水平流动晴朗晴朗原因原因臭氧吸收太阳紫外线臭氧吸收太阳紫外线为何有利于高空飞行？为何有利于高空飞行？水平运动，大气平稳；水平运动，大气平稳；天气晴朗，能见度好。天气晴朗，能见度好。中间层中间层范围范围气温变化气温变化大气运动状况大气运动状况平流层平流层对流层对流层中间层主要特点中间层主要特点平流层顶至平流层顶至8585千米千米 随高度增加而降低（下随高度增加而降

10、低（下热上冷）热上冷）高空对流高空对流热层主要特点热层主要特点范围范围中间层顶至中间层顶至800800千米千米气温变化气温变化 随高度增加而上升（上热随高度增加而上升（上热下冷）下冷）原因原因氧原子吸收太阳紫外线。氧原子吸收太阳紫外线。 大部分气体以离子态存在，大部分气体以离子态存在，能反射无线电波。能反射无线电波。热层热层反射无线电波反射无线电波散逸层主要特点散逸层主要特点范围：热层顶以上范围：热层顶以上大气十分稀薄，常有粒子散逸。大气十分稀薄，常有粒子散逸。3、大气各层对人类活动影响、大气各层对人类活动影响名称名称对人类活动的影响对人类活动的影响对流层对流层平流层平流层热热 层层水汽、尘埃

11、最集中水汽、尘埃最集中天气和气候变化天气和气候变化最显著最显著臭氧层臭氧层( (吸收太阳紫外线吸收太阳紫外线) )；航空最佳飞；航空最佳飞行层行层 电离层反射无线电波电离层反射无线电波对电讯通讯工对电讯通讯工程建设有意义程建设有意义 大气为地球生命的繁衍，人类的发大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。它的状态和展，提供了理想的环境。它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与变化，时时处处影响到人类的活动与生存。生存。 因此，保护大气的质量，就是保因此，保护大气的质量，就是保护了我们人类的生存环境。护了我们人类的生存环境。干洁空气中能吸收并放射长波辐射，对地面有一定保干洁空气中能吸

12、收并放射长波辐射，对地面有一定保温作用的是温作用的是A A、氮气、氮气 B B、氧气、氧气 C C、二氧化碳、二氧化碳 D D、水汽、水汽 C下列各地中，对流层厚度最大的是：下列各地中，对流层厚度最大的是： A A、上海、上海 B B、莫斯科、莫斯科 C C、新加坡、新加坡 D D、北京、北京C思考：思考： 一架飞机从北极出发，到达南极，飞行高度保持在一架飞机从北极出发，到达南极，飞行高度保持在1010千米，该飞机依次经过哪些大气垂直分层中哪些层？千米，该飞机依次经过哪些大气垂直分层中哪些层？纬度纬度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度（厚度（KM

13、)KM)5101520平流层平流层对流层对流层平流层平流层1 1、气温随高度升高而降低、气温随高度升高而降低，平均每上升，平均每上升10001000米气温米气温下降下降66的是：的是： 2 2、南极上空臭氧层变薄、南极上空臭氧层变薄现象出现在：现象出现在： 3 3、有利于航空飞行的是：、有利于航空飞行的是： 4 4、太阳活动强烈时会使地、太阳活动强烈时会使地面的无线电短波通讯受到面的无线电短波通讯受到影响的是：影响的是： DCCA图为某城市某日清晨低层大气剖面图图为某城市某日清晨低层大气剖面图 图中气温分布异常的是中的？判断的理由是？图中气温分布异常的是中的？判断的理由是？该城市工业高度集中，

14、汽车数以百计，当天发生了重大的烟雾事该城市工业高度集中，汽车数以百计，当天发生了重大的烟雾事件，造成这一事件的人为原因是？气象原因是？地形原因是？件，造成这一事件的人为原因是？气象原因是？地形原因是？；随高度的上升气温升高；随高度的上升气温升高大量污染物的排放；逆温现象；盆地大量污染物的排放；逆温现象；盆地举例说明大气圈怎样呵护地球的举例说明大气圈怎样呵护地球的三三. .大气圈对地球生命的保护大气圈对地球生命的保护 为什么两个天体距离如此近，却有着截然不同的地表形态？1 1、地球的、地球的防弹衣防弹衣有资料显示：每有资料显示：每年进入地球大气年进入地球大气层的流星体物质层的流星体物质总量达上万

15、吨。总量达上万吨。太阳辐射 太阳辐射是短波辐射（物体温度越高，辐射中最强的部分波长越短） 地面辐射 长波辐射 到达地球的太阳能大约45%实际接触地表，55%被大气吸收、反射或在中途散失。选择性吸收 水汽吸收太阳辐射的红外线部分 臭氧（O3）吸收紫外线辐射。 二氧化碳（CO2）对红外线辐射有一定的吸收能力 大气中的水滴、尘埃等杂质也能吸收一部分太阳辐射 通过大气的吸收作用，太阳辐射被削弱的部分主要是波长较长的红外线和波长较短的紫外线，而对可见光影响不大。大气吸收大气吸收（1919%）大气反射大气反射大气上界大气上界大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用到达地面的太阳辐射到达地面的太阳辐

16、射（4747%）大气散射大气散射2 2、地球的、地球的遮阳伞遮阳伞（3434%）云层、尘埃云层、尘埃空气分子、尘粒、云滴空气分子、尘粒、云滴固体杂质、水汽、固体杂质、水汽、O、O3、CO2大气几乎削弱了一半的太阳辐大气几乎削弱了一半的太阳辐射射 太阳太阳短波辐射短波辐射3 3、地球的、地球的保温被保温被地面地面太阳辐射（短波）太阳辐射（短波）地面辐射地面辐射大气逆辐射大气逆辐射（长波辐射）（长波辐射）地面辐射（电磁波形式）相对太阳辐射而言是长波辐射地面辐射（电磁波形式）相对太阳辐射而言是长波辐射水汽、尘埃、水汽、尘埃、 CO2截留大部分截留大部分长波辐射（长波辐射（75%-90%）到达地面的太

17、阳辐射到达地面的太阳辐射（4747%）大气辐射大气辐射 大气逆辐射使得近地面大大气逆辐射使得近地面大气始终保有一定的热量。气始终保有一定的热量。形式形式 参与作用的大气成分参与作用的大气成分 大气削弱作用大气削弱作用 大气保温作用大气保温作用 水汽和二氧化碳等吸收大部分长波辐射，水汽和二氧化碳等吸收大部分长波辐射，把地面辐射的大部分热量截留在大气中，把地面辐射的大部分热量截留在大气中，并通过并通过大气逆辐射大气逆辐射还给地面。还给地面。 吸收吸收 散射散射 反射反射 水汽、尘埃、臭氧、氧、二氧化碳等水汽、尘埃、臭氧、氧、二氧化碳等；太阳辐射被吸收后转变为热能。；太阳辐射被吸收后转变为热能。 空

18、气分子、尘粒、云滴；改变太阳空气分子、尘粒、云滴；改变太阳辐射方向。辐射方向。 云层、较大颗粒的尘埃；改变太阳云层、较大颗粒的尘埃；改变太阳辐射方向。辐射方向。 为什么阴天时或大气尘埃烟雾较多时，见到的天空是为什么阴天时或大气尘埃烟雾较多时，见到的天空是灰白色？灰白色？ 散射作用散射作用为什么在日出之前天就亮了，在树荫下，在房间里，为什么在日出之前天就亮了，在树荫下，在房间里，凡是阳光不能照射的地方仍是明亮的？凡是阳光不能照射的地方仍是明亮的？ 散射作用散射作用 为什么在月球上白天看太阳只是一个明亮的圆盘，而为什么在月球上白天看太阳只是一个明亮的圆盘，而四周背景却是黑暗的？四周背景却是黑暗的？

19、 没有散射作用没有散射作用 为什么晴朗的白天天空呈蓝色？早晚呈红色？为什么晴朗的白天天空呈蓝色？早晚呈红色？ 为什么说赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全为什么说赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？球太阳辐射强度最大的地区？ 正午路程短，仅蓝光被散射掉；早晚路程长，短波正午路程短，仅蓝光被散射掉；早晚路程长，短波各色光皆被散射，剩下红光投射地面各色光皆被散射，剩下红光投射地面 对流旺盛，多云雨，云量多，大气的反射作用强对流旺盛，多云雨，云量多，大气的反射作用强 为什么霜冻多出现在晴朗的天气？为什么霜冻多出现在晴朗的天气？ 大气逆辐射弱大气逆辐射弱为什么月球表面昼夜

20、温差相差如此之大？为什么月球表面昼夜温差相差如此之大？ 没有大气的削弱作用和保温作用没有大气的削弱作用和保温作用我国四川、云南和贵州一带，年太阳总辐射不如青藏我国四川、云南和贵州一带，年太阳总辐射不如青藏高原丰富，为什么？高原丰富，为什么？ 云贵川一带多云雨，大气的反射作用强；青藏高原海云贵川一带多云雨，大气的反射作用强；青藏高原海拔高，大气薄，透明度好。拔高，大气薄，透明度好。 为什么城市上空的雾和低云比郊区农村的多？为什么城市上空的雾和低云比郊区农村的多？ 城市空气中由工业和交通工具产生的尘埃比郊区农城市空气中由工业和交通工具产生的尘埃比郊区农村多，村多， 固体尘埃作为水汽的凝结核，固体尘

21、埃作为水汽的凝结核， 促进了云雾和降水的形成。促进了云雾和降水的形成。图图中中A A、B B、C C、D D四处位于同纬度地区四处位于同纬度地区, , 其中昼夜温差最小的是其中昼夜温差最小的是? ? B B图示近地面空气若上升到图示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为米高度时，理论温度为T;3000米米高度的实际温度为高度的实际温度为Ts。当。当TsT时，近地面的空气上升就会受阻，时，近地面的空气上升就会受阻，即出现了逆温现象。读某城市气温日变化图，回答：即出现了逆温现象。读某城市气温日变化图，回答： 若若Ts稳定在稳定在8，该城市气温至少要上升到，该城市气温至少要上升到_0C以上时

22、，逆以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为温现象才会结束，这时的时间约为_ 时。时。一般逆温结束一般逆温结束2小时，近地面对流才能起到净化空气的作用。所以，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宜选在_时以后。时以后。10；810 云的反射作用很显著，云层吸收云的反射作用很显著，云层吸收15%15%的太阳的太阳能，大约反射能，大约反射20%20%太阳能太阳能 夏季多云的白天气温相对不太高，因为云夏季多云的白天气温相对不太高，因为云的反射减少了到达地面的太阳辐射。的反射

23、减少了到达地面的太阳辐射。当云层越来越厚时，小水滴越来越多，几乎当云层越来越厚时，小水滴越来越多，几乎连成一片，太阳光和散射的光不能或者很少连成一片，太阳光和散射的光不能或者很少能穿透云层，这时白云就变成乌云了。能穿透云层，这时白云就变成乌云了。晴朗的白天比多云的白天气温高晴朗的白天比多云的白天气温高大粒子（如水滴、冰晶等）对光的折射、反射与衍射引起的光现象，最常见的有虹、华和晕。海市蜃楼大气的折射 大气密度出现异常分布，会使来自远处目标物的光线在另一高度发生全反射，那么除能看到本身实物外,还可看到它的反射像。它可能是直立的,也可能是倒立的。 太阳跃出地平线之前和没入地平线之后一太阳跃出地平线

24、之前和没入地平线之后一段时间，我们仍能看见它段时间，我们仍能看见它大气的折射大气的折射星星会“眨眼”大气的折射 大气性质不均匀的各层次像一个大气性质不均匀的各层次像一个个折射程度不同的小透镜，使星光的个折射程度不同的小透镜，使星光的方向在极短的时间里来回改变、动荡方向在极短的时间里来回改变、动荡不定。从而显得忽隐忽现、闪闪烁烁。不定。从而显得忽隐忽现、闪闪烁烁。思考：思考：1 1、从地球上看行星会不会闪烁？、从地球上看行星会不会闪烁？2 2、宇航员在太空看恒星会不会闪烁？、宇航员在太空看恒星会不会闪烁？天穹色彩的变化大气散射 光线通过大气时会发生散射，对于相光线通过大气时会发生散射，对于相同的媒质来说，光线的波长越短，散射作同的媒质来说，光线的波长越短，散射作用越强，光线的波长越长，散射作用就越用越强，光线的波长越长，散射作用就越弱。弱。 天空为什么是蓝色的