地理必修 第一册第二节 大气的组成与垂直分层精品课件ppt

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民航客机的飞行分为起飞、巡航和降落三个阶段。主要航程为巡航，也就是平飞阶段，其飞行高度以舒适、经济为原则。我国民航规定，中型以上的民航客机都在海拔7000 ~ 12000米的高空飞行，其中大型民航客机一般在11000米上下的高空飞行。这个空间大气垂直运动较少，以水平运动为主，飞机在其中受力比较稳定；水汽和尘埃含量少，能见度高；对地面产生的噪声污染相对较小；飞鸟飞行一般达不到此高度，可以避免机鸟相撞的事故。
思考：大型民航客机的飞行高度主要位于 大气层的哪一层?
大型民航客机飞行高度主要位于平流层。 该层大气上部存在大量臭氧，吸收太阳紫外线，使上部温度高，下部温度低，大气上热下冷，大气水平运动显著，气流平稳； 该层大气水汽杂质含量少，能见度好，天气晴朗，利于飞机高空飞行安全。
思考：为什么月球表面会有如此多陨石撞击留下的陨石坑， 而地球却相对安全许多?
每年进入大气层的流星体物质总量达上万吨
月球没有大气，而地球外面包裹着一层厚厚的大气层，有大气层保护，免受陨石的撞击。
大家通过学习《地球的演化》知道： 地球内部气体逸出和火山喷发释放出大量水蒸气、二氧化碳、氮、氢、氨 等气体，形成原始的大气圈。大气圈由气体和悬浮物组成，是包裹地球的气体圈层。 原始大气中没有氧，只有CO2、CO、甲烷、氨、氮等气体； 太古宙时，大气以CO2为主，缺乏氧气； 元古宙时，海洋蓝绿藻繁盛，通过光合作用吸收二氧化碳释放氧气，大气从无氧到多氧，大气含氧量增加。 现代大气以氮和氧为主，氮占78%，氧占21%。 现在我们随时都能感受到大气的存在。
风是大气水平运动的结果
对流雨是大气垂直运动的结果
风雨雷电是大气剧烈运动形成的
龙卷风和台风是一种剧烈的大气运动
极光是太阳风的高能带电粒子流与大气相互作用产生的
如果假期去海拔高的地方去登山旅游，绝大多数人会因为缺氧出现高原反应，为什么为出现这些症状呢？而专业的登山运动员为什么都会带上氧气瓶？
思考：极限跳伞为什么要配备特制的宇航服？
2012年奥地利“坠落人”菲利克斯.鲍姆加特纳穿着特制的宇航服乘坐太空舱升空，待上升距离地表39千米处，他纵身跃下，成为第一个自由落体速度超音速的人。他配备的特制宇航服外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。
思考：他为什么需要配置特质宇航服？39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？
39千米的高空位于大气平流层，与地面相比，具有辐射强、缺氧、失重、气压低、温度低而变化大等特点。 该处位于平流层，气温低、氧气稀薄等特点，所以鲍姆加特纳必须配备特制宇航服。
1.低层大气由什么组成的?2.干洁空气的成分及作用是什么？3.人类活动对大气成分有什么影响?4.大气中二氧化碳的变化与人类活动有什么关系?5.大气含氧量减少对人体产生什么影响?
过渡：大气像一件外衣保护着地球。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提 供了必要条件。人类生活在大气圈底部,大气的物理状态和组成成分的变 化时刻影响着我们。
思考：低层大气由哪些 物质组成的？
1. 低层大气的组成及作用
→78%。地球上生物体的基本成分.
→绿色植物进行光合作用的重要原料； 对地面起保温作用（吸收红外线）
→21%.地球上一切生物维持生命活动所必需的物质.
→强烈吸收太阳紫外线，保护地球生物免受紫外线伤 害；穿过大气到达地面的少量紫外线又具有杀菌作用。
→水的相变，产生云.雾.雨.雪等天气现象,是成云致雨 的必要条件。
→作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
思考：低层大气由什么组成的?各自 起什么作用？
1. 低层大气的组成及作用（高度25千米以下）表解
维持生命活动必需的物质。
绿色植物光合作用的原料， 对地面有保温作用
二氧化碳是一种常见的温室气体，不支持燃烧，是绿色植物进行光合作用的基本原料，另外，它吸收地面辐射的能力强，使气温升高.
减少森林对二氧化碳的吸收量
思考：二氧化碳增多 会产生什么后果？
二氧化碳(CO:)二氧化碳主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，是一种重要的温室气体，对地面具有保温作用。近几十年来，二氧化碳浓度升高引起“温室效应”加剧，对当代气候产生深刻影响，已经引起人们的高度重视。
臭氧是氧气的一种同素异形体，是有鱼腥气味的淡蓝色气体，臭氧能强烈吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害，而穿透大气到达地迈进的少量紫外线，又有杀菌的作用.
强烈吸收太阳紫外线，被誉为“地球生命的保护伞”
臭氧→地球生命的“保护伞”
结论：臭氧的浓度在垂直方向上分布不均。 距离地面20 ~ 25千米是臭氧浓度最高的区域， 称为臭氧层。位于平流层。
皮肤癌、白内障患者增多
产生云、雨、雾、雪等天气现象，影响地面和大气的温度。
形成凝结核——成云致雨的必要条件
城市上空的雾比郊区多，就是因为 城市空气中尘埃较多的缘故。
随着工业和交通运输业的发展，许多有害气体会被排放到大气中，它们被称为污染气体，主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、氟化氢、二氧化氮、一氧化氮和氨气等。
大气中均匀分布着相当数量的固体微粒和液体微滴,如海盐、粉尘、灰尘、烟尘和有机物等，它们所构成的稳定混合物，统称为气溶胶。
来源：主要是来自人类活动，如工业生产、生活燃料以及各种交通工具排放产生的烟雾粉尘等。另外还来自火山爆发、流星体燃烧、森林火灾、海浪飞沫、风沙土尘和植物花粉传播等
来源：工业和交通运输业等危害：严重危害人类的健康和生存环境
思考：大气垂直分层 的依据是什么？
根据大气在垂直方向上的物理性质（温度、密度）及运动状况将大气分为;对流层、平流层和高层大气。
地面→平均12千米的高空
低纬度：17—18千米中纬度：10—12千米高纬度：8—9千米
集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽和固体杂质。
①气温随高度增加而降低；
+原因：地面是对流层大气的主要直接热源
②空气上冷下热，空气对流运动显著；
③云雾雨雪雷电等天气现象复杂多变；
+原因：对流层气温上冷下热，空气受热膨 胀上升；水汽、固体杂质和大气污染物多。
人类生活在对流层底部；各种天气现象都发生在对流层，对人类影响最显著
思考：对流层的高度是多少？ 对流层有什么特点？
观察分析双子天文望远镜的选址
思考：描述位于南北半球上两个最佳天文观测点的大气条件。
①海拔高,空气稀薄,水汽少,晴天多,大气的能见度高。②云、雨、雾天气少，观测时间长;③空气稀薄,大气温度和密度起伏引起的折射率变化小，保证了 观测的准确性;④远离城市、工厂,避免了人为光源及尘埃等对观测的干扰。
思考：平流层的高度是多少？ 平流层有什么特点？
对流层顶部→至50—55千米的高空
水汽杂质含量极少，15—35千米处形成臭氧层（地球生命的保护伞）
①气温随高度增加而升高；
+原因：该层臭氧（03）强烈吸收太阳紫 外线，使大气升温。
②上热下冷，大气稳定，不易对流，大气以 水平运动为主，。
③能见度好，天气晴朗，无云雨现象
大气平稳、天气晴朗，能见度好，利于高空飞机飞行；臭氧层保护地球生物。
思考、为什么平流层适合飞机飞行？
①平流层大气上热下冷，不易形成对流， 大气平稳，以水平运动为主；②该层大气水汽和杂质含量少，天气晴朗， 能见度好，适合飞机飞行。民航客机大 多飞行于平流层。
思考：一架飞机沿10km高空从南极飞到北极，依次穿过了大气的哪几层？
提示：平流层—— 对流层 —— 平流层
思考：高层大气的高度是多少？ 高层大气有什么特点？
平流层顶至2000—3000千米 的高空 (大气上界)
大气气压很低，密度很小；存在电离层。
①气温随高度增加先降低后升高； ②大气运动是先垂直运动，后向外散逸。
③大气密度极小，气压极低；存在电离层。
①电离层能反射无线电波，影响无线电通信；②有流星现象、极光现象；③有人造卫星、空间站、宇宙火箭等
+原因：距地面远，受地球引力小。
高层大气中存在电离层。电离层具有电离现象，且自由电子数密度大到能影响无线电波传播。在太阳光（主要是紫外线）照射下，高空气体分子电离为正离子和自由电子后，大气内形成了电子密度随高度而异的气层。它们离地面的高度约从60千米开始延伸至1 000千米以上，能使无线电短波改变传播速度，发生折射、反射和散射。
研究电离层对通信、广播、全球导航和制导、雷达探测等有重要意义。短波是人类广播、通信使用的主要波段。短波的电离层反射式传输方式，用一个功率很小的发射机就可以实现几百上千千米甚至是越洋的通信。
1.下图示意大气垂直分层，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
读大气垂直分层高度、温度和气压的变化图，回答2～4题
1．关于图中①②层大气的正确叙述是(　　)A．①层大气厚度随纬度增加而减小 B．②层因氢原子吸收紫外线而增温C．①层大气平稳利于大型飞机飞行 D．②层大气与人类关系最密切2．关于图中内容的正确叙述是(　　)A．大气垂直分层的依据是大气温度和气压的变化B．随高度的增加，气温和气压均越来越低C．距地面20km处气压降为地面的一半D．对流层垂直方向上的温度变化范围大致是－60～20℃3．我国发射的“天宫二号”空间实验室运行轨道所在 的大气层(　A．气压很低、空气密度很小 B．最高气温约为40℃C．气流以平流运动为主 D．有时会发生云、雨、雾、雪等天气现象
2.A 3.D 4.A
气球作为探空的工具已被广泛使用，如下图所示，一探空气球由地面上升至100千米处，据其可能探测到的现象完成10~12题。10.探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是A.递增→递减→递减B.递减→递增→递减→递增C.递增→递减→递增→递减D.递减→递减→递增→递增11.探空气球探测到水汽集中的层次是（ ） A.对流层 B.平流层 C.高层大气 D.电离层12.探空气球在某一高度时,其与基站的通讯设备发生异常现象，该层可能是 A.臭氧层 B.热层 C.对流层 D.电离层
任务1：气温在垂直方向的变化规律如何? 对大气的运动有何影响?
对流层气温随海拔升高而降低，空气对流 运动显著。平流层气温随海拔升高而升高,空气以平流 运动为主。高层大气气温随海拔的升高先下降后上升。
任务2：为何对流层的天气复杂多变?
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。
对流层。操纵飞机向更高的平流层飞行。
任务3：一架高空飞行的飞机与剧烈气流冲击， 其飞行所在的大气层是哪个分层?飞行员应 如何处理?
大气的垂直分层与人类关系十分密切
任务4：为什么电离层会对无线电通信有重要影响?
电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线作用下，处于高度电离状态，能反射无线电波，因而对无线电通信有重要影响。
大气的组成成分：干洁空气+水汽+杂质大气的垂直分层对流层：低纬度17-18KM， 中纬度10-12KM， 高纬度8-9千米 ； 特点：气温随高度增加而降低； 空气对流运动显著；天气复杂多变。平流层：对流层顶部至50-55千米的高空； 特点：气温随高度增加而上升； 以平流运动为主，利于高空飞行。高层大气：平流层顶部至2000-3000千米的高空 特点：温度随高度增加先下降后上升； 流星体燃烧，形成流星现象； 电离层影响无线电通信。.大气层与人类生产生活的联系
下图为“地球大气的垂直分层图（部分）”，判断1～3题。1．①②③④四条曲线中，正确表示图示大气层气温垂直分布情况的是 （ ） A ．① B ．② C ．③ D ．④2．影响该大气层气温垂直变化的主要因素是 （ ） A ．地面辐射 B ．CO2气体 C ．臭氧气体 D ．人类活动3．有关该大气层的正确叙述有 （ ） A ．有电离层，对无线电通讯有重要作用 B ．天气晴朗，对流旺盛，有利于高空飞行 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约50℃左右
臭氧层保护是当今全球最重要的环保议题之一。下图反映了9月份30°S~80°S平流层臭氧总量多年变化状况。据此完成10~11题。
4.随着年份的推移，臭氧总量( ) A.最大值所在位置南移 B.在各纬度均出现递减 C.在高纬地区递减明显 D.随大气CO₂浓度而增加5.臭氧总量减少直接导致( ) A.太阳紫外线辐射减少 B.全球降水量减少 C.平流层气温降低 D.太阳辐射强度减弱
神舟十四号载人飞船于2022年6月5日10时44分从酒泉卫星发射中心发射升空。12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十四号载人飞行任务取得圆满成功。下图是大气的垂直分层。读图,回答 1~2 题。
1.神舟十四号返程穿过地球大气层时( ) A大气温度变化剧烈，先降低而后升高 B经过平流层时遭遇大气极高温 C.依次经过高层大气、平流层和对流层 D.所经大气层的能见度不断升高2.图示①层大气( ) A.直接热源是太阳辐射 B.厚度夏季大于冬季 C.常有极光形成 D.厚度夏季沿海大于内陆
1.正常情况: 对流层的气温随高度增加而递减，且海拔每升高100 m，气温约下降0.6 ℃
（1）有两种情况： ①对流层中，海拔升高，气温升高→大气“下冷上热”； ②海拔升高，气温下降，但下降幅度小于气温垂直递减率
气温垂直递减率：海拔每升高1000 m， 气温约下降6 ℃
地面辐射冷却，在晴朗无云的夜间，大气逆辐射较弱，地面辐射散失热量多，近地面气温迅速下降，而高处大气降温较小,从而出现上暖下冷的逆温现象。
暖空气水平移动到冷的地面或水面上上，发生的冷接触作用，暖空气下层大气迅速降温，从而出现上暖下冷的逆温现象。
出现于山谷与盆地。由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来的暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象
出现于锋面附近。冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部。如我国云贵高原东部冬半年受昆明准静止锋影响，上空出现逆温现象，形成贵阳一带的阴雨冷湿天气。
（3）逆温形成与消亡过程：
黎明前最强，逆温层最厚，日出后地面温度升高，逆温层自下而上逐渐消失
思考：发生逆温时，大气运动状况是怎样的？逆温现象会带来什么影响？
①逆温出现，大气上热下冷，阻碍空气对流运动，可以抑制沙尘暴的发生。
②逆温出现在高空，有利于飞机飞行，飞行平稳，不会有大的颠簸。
③逆温可当成一种气候资源加以利用。如伊犁河谷逆温出现在10月次年3 月，有效提高了冬季谷地的温度，果树越冬可以免受冻害等。
逆温层条件下污染物的扩散
①加剧大气污染：逆温时，大气稳定，空气垂直对流受阻，造成近地 面污染物不能及时扩散，加重大气污染。危害人体健康。
②出现多雾天气：易产生大雾等不利天气。 早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系。
③影响交通安全：易造成早晨多雾，使能见度降低，地面湿滑， 影响交通安全。
气温垂直递减率是指空气温度在垂直方向上随高度升高而降低的数值。读某地春季某日气温垂直递减率(℃/100m)时空变化图，回答1~3题。
1.当天该地几乎没有对流运动发生的时段是( ) A.9时-17时 B.18时一次日7时 C.17时一次日9时 D.19时一次日8时2.发生大气逆温现象的最大高度约为( ) A.100 m B.200 m C.400 m D.500 m3.如果该地位于华北地区，这一天( ) A.大气环境质量好 B.不容易有沙尘暴形成 C.较有可能出现阴雨天气 D.能见度高，行车方便
1.B[由材料可知，在18时~次日7时之间，气温垂直递减率出现了小于0的情况，说明这 一时间段气温不随高度的上升而降低，大气出现逆温现象，大气几乎没有对流运动发 生，B项正确。2.C[由上题分析可知，气温垂直递减率为0的最大高度约为400米，c项正确。]3.B[逆温现象抑制了空气对流，近地面污染物聚集，能见度差，大气污染严重，A、D 两项错误。在大气稳定的条件下，近地面沙尘不易被上升气流带起，沙尘暴不易发生， B项正确。逆温现象发生时空气对流弱，不易形成云雨，
(2021·新高考广东卷）辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成1～3题。1.冬季易加强辐射逆温的地形是 A.山峰 B.平原 C.谷地 D.丘陵2.黄河源地区的辐射逆温出现的时间和天气状况是 A.日落前后，大风呼啸 B.正午时刻，雷雨交加 C.午夜时分，浓云密雾 D.日出之前，晴朗无风3.黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于 A.锋面气旋多 B.下沉气流盛行 C.准静止锋强 D.热力对流强盛
第1题，冬季容易加强辐射逆温的地形条件是什么？地面辐射散热更快，大气稀薄，大气保温作用最弱的山地地形环境。题干有“加强”二字，入夜后，山峰地带辐射冷却更快，冷空气沿着山体下滑，聚于山谷，把原存在于山谷的热空气抬高，形成上热下冷的逆温结构，这一层意思更符合题干中“加强辐射逆温的地形”这一要求，C正确。
第2题，辐射逆温发生在地面快速释放热量，地温急剧下降的时段，选日落后日出前的时间段。天气状况要选择保温效果最差的天气状况，能见度高，云雾量小，即晴朗天气，所以选D日出之前晴朗无风。
第3题，辐射逆温冬季多发的条件，要围绕地面快速降温造成的这一机理进行思考。A项锋面气旋多，错误；锋面气旋影响多阴雨天气，大气保温效果较好，不会产生锋面逆温；B项下沉气流盛行，在下沉气流作用下，天气晴朗少云，保温作用微弱，利于地面辐射散失，造成地面快速降温，B正确；准静止锋和热力对流强都是阴雨天气条件，会加强保温效果，不利于地面辐射散热，CD错误。
对我国甘肃某绿洲观测发现，在天气稳定的状态下，会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。主要成因是戈壁沙漠上空被加热的暖空气，通过局地环流作用输送到绿洲上空,形成一个上热下冷的逆温层,使近地面冷空气得以保持稳定，于是形成了一个比较凉爽、湿润的小气候。据此回答3~4题。
3.该现象出现时，下列各图当中,与绿洲上空气温变化情况相符的是
4.该现象的存在会使绿洲地区( ) A.热量交换变缓 B.空气对流增强 C.水汽蒸发加快 D.地面风速增强
安徽九华山地处长江南岸，最高峰1342米。科研人员对九华山北坡持续观测发现:在气温回升期间，气温随地形高度的垂直分布常出现“逆温”现象，“逆温”结束前后多成为山区天气转变的“前兆”，这种现象九华山北坡表现非常典型。下图示意九华山北坡四个测点高度及对应测点的气温随高度变化，甲、乙、丙、丁四曲线分别表示该地春季某日先后四个时段气温随高度变化情况。据此完成下面小题
1.．甲、乙、丙、丁四个时段中，九华街— 百岁宫一带逆温最明显的是 A．甲 B．乙 C．丙 D．丁2.九华山成为通过逆温”预报天气最典型地 区，其原因最可能是( ) A.独特的地理位置 B.茂密的森林植被 C.较低的海拔高度 D.充沛的水汽来源9．人们发现：在气温回升期间晴朗的夜晚，山 顶附近日最低气温实际值比理论值（按垂直递 减率计算值）偏高，其最主要的影响因素是 A．太阳辐射的强弱 B．风力大小的差异 C．云雾的保温作用 D．人类活动的影响
浙江省山地丘陵广布，适宜茶树的生长，但春季易受霜冻天气影响。为此，当地茶园引进了“防霜冻风扇”(如图甲)。当夜晚温度降到4℃时，风扇会自动打开，从而减轻霜冻对茶树的伤害。图乙示意茶园某时气温垂直分布。读图完成6～7题。
6.“防霜冻风扇”最适宜的安装高度为( ) A．9～10米 B．7～8米 C．6～7米 D．4米以下
7．关于风扇的作用原理，正确的是( )①风扇可以把高处的暖空气往下吹到茶树上 ②风扇吹出的热风可以使茶树免受霜冻影响 ③风扇的转动可以增强近地面空气对流运动程度④风扇转动可带动空气流动，阻止上层冷空气向下流动A．①③ B．②④ C．②③ D．①④
1.据材料，“防霜冻风房”目的是减轻霜冻对茶树的伤害;图中，位于8m时大气温度最高， 此时把风扇装在此高度，可以把热风吹问茶树，减小地面对流，有效的防止霜冻，故B项正确。2.电京是可知通常情况下在4-8米间有道温层存套，上部气温亮，停置较低处气温低，所以风扇可以把嵩处的暖空气往下吹到茶树上，故足确，错读，风崩转动司带动空气流动，阻止上层冷空气下沉，从而使茶树减轻或免受霜冻影响，故③错误，④企确。综合选项，D项正确。
下图为“大气垂直分层示意图”。读图回答3～5题。3．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．④4．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5．2017年4月20日我国发射的“天舟一号”飞船的运行轨道所在的大气层( ) A．气温在－50 ℃到20 ℃之间 B．气温随高度增加平稳下降 C．最低气温约为－80 ℃ D．最高气温约为40 ℃
思考：1.使用碳卫星观测二氧化碳有什么优点?
①监测范围大、可覆盖全球；②瞬时成像、实时传输、快速处 理、迅速获取信息；③实施动态监测、受地面影响小等；④高光谱、高分辩率
2.掌握全球二氧化碳分布有哪些用处?
①通过碳排放的量化监测,确定温室气体减排的具体举措;②测量数据,提高对全球碳循环过程的理论认识，增强对气候变化预测的准确性;③全球气候变化提供更丰富的监测数据;④我国在气候变化方面的话语权。
1.阅读材料，体会地球大气对人类生存的意义，并说明保护大气环境的 必要性。
大气主要由氮氧组成的，大气是人类正常活动所必需的,是人类生存不可或缺环境的一部分； 洁净的大气利于人类生存，而污浊的空气、污染的气体将危害着人体健康。
2.搜集并以列表的形式整理大气3个分层的热量来源，并分析大气温度 变化的成因及对人类的影响。
对流层：气温随高度增加而降低 热量来源：水汽和二氧化碳吸收地面长波辐射 平流层：气温随高度递增 热量来源：该层臭氧强烈吸收太阳紫外线，使大气增温。高层大气：气温随高度先降后升 热量来源：中间层臭氧含量少，吸收太阳辐射少； 热层和散逸层吸收太阳辐射多
3.(1)太阳活动产生的磁暴会对人类的哪些活动造成影响?(2)极光通常出现在大气的哪一层?(3)地球上哪些地区容易观测到极光?
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。
极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生的现象。
极光常常出现于纬度靠近地磁极地区的上空。