专题8大气组成和垂直分层

1、大气：包围地球的空气大气：包围地球的空气天气：大气短时段内的状态及变化天气：大气短时段内的状态及变化气候：某一地区长时间内气象要素和天气候：某一地区长时间内气象要素和天气现象的平均或统计状态气现象的平均或统计状态第三篇第三篇 大气与天气、气候大气与天气、气候大气圈的存在对地球生命的意义大气圈的存在对地球生命的意义提供了适合生命呼吸的大气成分提供了适合生命呼吸的大气成分大气圈大气圈( (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%

2、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. .如果把地球看成一个大号的地球仪，那大气层质如果把地球看成一个大号的地球仪，那大气层质量就与这个地球仪表面油漆的厚度差不多。量就与这个地球仪表面油漆的厚度差不多。大气在垂直高度上密度变化大气在垂直高度上密度变化? ?原因原因? ?虽然说大气的质量很小，但大气成分比例哪怕虽然说大气的质量很小，但大气成分比例哪怕发生微小的变化，都会对人类构成直接或间接发生微小的变化，都会对人类构成直接或间接的危害。的危害。没有大气，就没有地球今天千姿百态的地没有大气，就没有地球今天千姿百态的地表

3、形态；丰富多彩的生物界；更没有人类表形态；丰富多彩的生物界；更没有人类赖以生存和发展的自然环境。赖以生存和发展的自然环境。专题专题8 8 大气的垂直分层和作用大气的垂直分层和作用主要学习任务和目的主要学习任务和目的导读导读1 1大气的物质组成和作用大气的物质组成和作用P75P752 2大气垂直分层的各层名称大气垂直分层的各层名称P76P76图图3 3对流层、平流层的主要特征对流层、平流层的主要特征 P76P764 4大气各层对人类活动的影响大气各层对人类活动的影响P76P765 5大气圈对地球生命的保护作用大气圈对地球生命的保护作用P78P78凝结核凝结核成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件主

4、要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽尘尘 埃埃蛋白质的基本成分，助有机体生长蛋白质的基本成分，助有机体生长生物呼吸；主要氧化剂生物呼吸；主要氧化剂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O3N2O2CO2大气的组成及其作用大气的组成及其作用 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。

5、因时因地而变化着的。 尘埃主要来自自然和尘埃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。类活动，它们是影响空气质量的主要因素。大气的垂直分层各层名称大气的垂直分层各层名称原理：原理： 根据大气的根据大气的温度温度、密度等物理性质在密度等物理性质在垂直方向上的差异，将垂直方向上的差异，将大气圈进行分层大气圈进行分层. .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(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(1)对流层主要特点对流层主要

6、特点天气状况天气状况8-188-18千米千米. .因纬度和季节的不同而因纬度和季节的不同而不同。不同。热带厚热带厚, ,寒带薄寒带薄; ;夏季厚夏季厚, ,冬冬季薄。季薄。随高度增加而递减（下热上冷）；随高度增加而递减（下热上冷）；上升上升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.各层特点各层特点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17181

7、01210128989 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：夏季上海：夏季16千米千米 冬季冬季11千米千米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(2)平流层主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50-6050-60千米；臭氧层在千米；臭氧层在20-3020-30千米处（保护生命）千米处（保护生命）. .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。适宜航空飞行大气水平流动。适

8、宜航空飞行晴朗晴朗课文课文P.76P.76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(3)中间层主要特点中间层主要特点课文课文P.77P.77平流层顶至平流层顶至8080千米千米随高度增加而降低（下热随高度增加而降低（下热上冷）上冷）高空对流高空对流原因原因没有臭氧没有臭氧热层热层(电离层电离层)气温变化气温变化范围范围其它：其它：大部分气体以离子态大部分气体以离子态存在，能反射无线电波

9、。存在，能反射无线电波。中间层中间层平流层平流层对流层对流层(4)热层热层(电离层电离层)主要特点主要特点课文课文P.77P.77中间层顶至中间层顶至800800千米千米原因原因随高度增加而上升（上热下随高度增加而上升（上热下冷）冷）氧原子吸收太阳紫外线。氧原子吸收太阳紫外线。反射无线电波反射无线电波(5)散逸层散逸层(外层外层)主要特点主要特点范围：热层顶以上范围：热层顶以上大气十分稀薄大气十分稀薄. .常有粒常有粒子散逸子散逸. .热层热层(电离层电离层)中间层中间层平流层平流层对流层对流层散逸层主要特点散逸层主要特点课文课文P.77P.77大气各层对人类活动影响大气各层对人类活动影响名称

10、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 层层天气和气候变化最显著（天气和气候变化最显著（水汽、尘埃最水汽、尘埃最集中；大气对流）集中；大气对流）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（晴朗，能见度好；大气水平运动）行层（晴朗，能见度好；大气水平运动） 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

11、些层？纬度纬度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度（厚度（KM)KM)5101520平流层平流层对流层对流层平流层平流层分层分层对流对流层层平流层平流层 中间层中间层热层热层散逸层散逸层别名别名温度温度变化变化与人类与人类关系关系热量来自于地面的长波辐射。热量来自于地面的长波辐射。同温层同温层高空对高空对流层流层电离层电离层外层外层天气复天气复杂多变杂多变飞机飞行飞机飞行臭氧洞臭氧洞反射无反射无线电波线电波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

12、、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一架飞机由极地向赤道飞行，保持万米高度，它穿过一架飞机由极地向赤道飞行，保持万米高度，它穿过的大气层是：的大气层是： A A、始终在对流层、始终在对流层 B B、始终在平流层、始终在平流层 C C、平流层进入对流层、平流层进入对流层 D D、对流层进入平流层、对流层进入平流层 C1 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

13、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图中气温分布异常的是中的？判断的理由是？中的？判断的理由是？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

14、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大量污染物的排放逆温现象逆温现象盆地盆地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米高度的实际温度为米高度的实际温度为Ts。当。当TsT时，近地面的时，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：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，逆温现象才会结束，这时的时间约为以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约

15、为_ 时。时。108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在在20092009年年1010月月8 8日，一颗小行星在印度尼西亚上日，一颗小行星在印度尼西亚上空的地球大气层中爆炸，所幸离地面较高空的地球大气层中爆炸，所幸离地面较高这就是人类的最大威胁这就是人类的最大威胁小天体撞地球。小天体撞地球。 人类遭遇天灾的可能性是存在的，美国人类遭遇天灾的可能性是存在的，美国发现发现杂志曾经评出威胁人类生存的杂志曾经评出威胁人类生存的2121世纪世纪2020大危险，大危险，其中小天体撞击地球位于首位。同时在联合国其中小天体撞击地球位于首位

16、。同时在联合国认定的世界四大突发灾难中，小天体撞击地球认定的世界四大突发灾难中，小天体撞击地球也居于首位。也居于首位。 1.地球的地球的“防弹衣防弹衣”研究表明：直径研究表明：直径100100米陨石的撞击米陨石的撞击力相当于力相当于100100万吨万吨级原子弹的威力级原子弹的威力. .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吨。总量达上万吨。19941994年年7 7月月16221622日，苏梅克日，苏梅克- -列维列维9 9号彗星与木星相撞，号彗星与木星相撞，哈勃记录了这场大事件的前前后后。哈勃记录了这场大事件的前前后后。2121块彗星碎

17、片撞块彗星碎片撞击木星，掀起巨大的蘑菇云。最大的一块碎片在木星击木星，掀起巨大的蘑菇云。最大的一块碎片在木星上留上留 下了一个地球那么大的下了一个地球那么大的“伤痕伤痕”。太空之吻太空之吻课文课文P.79P.79目前已知的对地球威胁最大的近地小天体是目前已知的对地球威胁最大的近地小天体是“阿波菲斯阿波菲斯”小行星，其直径为小行星，其直径为400400米；一旦它米；一旦它撞上地球，将释放出比广岛原子弹高撞上地球，将释放出比广岛原子弹高1010万倍万倍的的能量。据专家测算，能量。据专家测算，“阿波菲斯阿波菲斯”小行星将于小行星将于20292029年和地球年和地球“擦肩而过擦肩而过”；由于它的轨道被

18、；由于它的轨道被地球引力改变，它将于地球引力改变，它将于20362036年重新年重新“光临光临”地地球，并很可能撞击地球，相撞的概率高达三十球，并很可能撞击地球，相撞的概率高达三十七分之一，是有史以来发现的小天体中危险等七分之一，是有史以来发现的小天体中危险等级最高的。目前全球有级最高的。目前全球有100100多个研究小组在从事多个研究小组在从事“阿波菲斯阿波菲斯”的太空任务研究，希望在它接近的太空任务研究，希望在它接近地球时能降低或排除相撞的可能性。地球时能降低或排除相撞的可能性。请导演一场请导演一场“人定胜天人定胜天”的大片的大片参考方案参考方案1. 1.核攻击核攻击用核弹炸毁小行星。用核

19、弹炸毁小行星。参考方案参考方案2. 2.动力冲击动力冲击发射一个航天器，尽可能猛发射一个航天器，尽可能猛烈地撞击。或用爆炸法改变轨道。烈地撞击。或用爆炸法改变轨道。弱点与质疑弱点与质疑? ?弱点与质疑弱点与质疑? ?核爆炸的后果难以预料。核爆炸的后果难以预料。 在理想状态下才能进行的，实际在理想状态下才能进行的，实际中不能有一点点的误差存在，难中不能有一点点的误差存在，难度太高度太高 。参考方案参考方案3. 3.改变颜色来改变轨道改变颜色来改变轨道 。参考方案参考方案4. 4.给小行星安给小行星安“太阳帆太阳帆”来改变轨道。用张开的来改变轨道。用张开的“帆帆”吸收由太阳放射出的光子，从而像风吹

20、动一条船上的帆一样吸收由太阳放射出的光子，从而像风吹动一条船上的帆一样，把小行星推离原来的轨道。，把小行星推离原来的轨道。弱点与质疑？弱点与质疑？ 此方案的弱点此方案的弱点? ?刷漆？需要多少油漆？多少人力？刷漆？需要多少油漆？多少人力？ 月球表面，白天在太阳直射的地方，月球表面，白天在太阳直射的地方，温度可达温度可达127127摄氏度，夜晚则降到摄氏度，夜晚则降到-183-183摄氏度。摄氏度。在地球上，温差最大的沙漠白天最热在地球上，温差最大的沙漠白天最热达达8888，而晚上降至，而晚上降至1010以下。以下。为什么地球的气温日较差与月球为什么地球的气温日较差与月球的气温日较差相差这么大？

21、的气温日较差相差这么大？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射（4747%）大气散射大气散射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短波辐射短波辐射太阳辐射太阳辐射大气上界大气上界到达地面到达地面（4747%）大气吸收大气吸收水汽、水汽、尘尘埃、埃、CO2射向宇宙空间射向宇宙空间长波辐射长波辐射大气

22、大气辐射辐射大气吸收大气吸收地面地面辐射辐射3.地球的地球的保温被保温被水汽、水汽、尘尘埃、埃、CO2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