内容正文:
第二节 大气圈与天气、气候
课时1 大气圈的组成与结构 大气的受热过程
[学习目标] 1.了解大气的垂直分层结构、各层的主要特征及与人类的关系。2.阅读示意图,了解大气受热过程,理解大气保温作用的基本原理。
一、大气圈的组成与结构
1.低层大气的组成及作用
(1)干洁空气
①氮:含量最多,是地球生物体内蛋白质的重要组成部分。
②氧:含量次多,是人类和一切生物维持生命活动必需的物质。
③二氧化碳
④臭氧:强烈吸收太阳辐射中的紫外线,被誉为“地球生命的保护伞”。
(2)水汽和固体杂质是成云致雨的必要条件。
2.大气圈的垂直分层
(1)依据:大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况。
(2)分层
(3)与人类的关系
①A层:与人类关系密切,风、云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。
②B层:大气以水平运动为主,气流平稳,有利于高空飞行。
③C层:有若干电离层,对无线电通信有重要作用。
二、大气的受热过程
1.两个热源
(1)地球上最主要的能量来源:太阳辐射。
(2)低层大气主要的直接热源:地面。
2.两个过程
(1)地面增温过程:大部分A太阳短波辐射透过大气到达地面,使地面增温。
(2)大气增温过程:地面增温后以B地面长波辐射的形式向近地面大气传递热量,使大气增温。
3.两个作用
(1)削弱作用:大气层中水汽、云层、尘埃等对少部分太阳辐射的吸收、反射和散射作用。
(2)保温作用:大气逆辐射对地面辐射损失热量的补偿作用。
判断
1.地面是近地面大气主要、直接的热源。( √ )
2.大气对太阳辐射的吸收具有选择性。( √ )
3.白天没有大气逆辐射。( × )
探究点一 大气的垂直分层
根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异,可将大气层分为对流层、平流层和高层大气。下图为大气的垂直分层示意图。
1.臭氧层位于图中大气的哪一层?为什么被誉为“地球生命的保护伞”?目前人类对它有怎样的影响?
答案 平流层。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。目前人类大量使用制冷设备,排放的氟氯烃增多,它能破坏大气中的臭氧,使臭氧总量减少,两极地区甚至出现臭氧层空洞。
2.图中的平流层为什么适合高空飞行?
答案 平流层的气温下低上高,空气难以对流,大气以水平运动为主,飞机飞行时不会上下颠簸;平流层少水汽和尘埃,天气晴朗少变,能见度高,利于飞机飞行。
3.在高层大气中,部分地区温度可达数千摄氏度,可飞行器却不会被烧毁,为什么?
答案 高空大气中空气稀薄,航天飞行器从中吸收和与之摩擦产生的热量有限。
4.为什么对流层的天气复杂多变?
答案 对流层集中了大气几乎全部的水汽和杂质,有成云致雨的必要条件。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送,在上升过程中随着气温的降低,容易成云致雨,所以对流层天气复杂多变。
1.大气的垂直分层
分层
高度范围
主要特点
特点成因
与人类
的关系
对
流层
低纬:17~18千米
中纬:10~12千米
高纬:8~9千米气温随高度的增加而降低(每升高100米,气温大约降低0.6℃)地面是对流层大气的直接热源
人类生活在对流层底部,与人类关系最密切
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、固体杂质集中在该层,对流运动易成云致雨
平流层
从对流层顶至50~55千米
气温随高度增加而增加
该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线
人类生存环境的天然屏障,利于高空飞行
以水平运动为主
该层大气上热下冷,大气稳定
天气晴朗
水汽、杂质少,气流平稳
高
层
大
气
从平流层顶到3 000千米的高空
大气密度极小
距地面远,受到引力小
电离层能反射无线电短波,对无线电通信有重要作用
2.逆温及危害
(1)逆温现象:正常情况下,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 ℃。但在一定条件下,对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象或者气温随高度增加而降低的幅度小于垂直递减率,这种现象我们称之为“逆温”。如图所示。
(2)危害
①出现多雾和晴朗天气。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,甚至导致交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在,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。“逆温”多出现在低空,多雾天气给飞机起降带来不便。如果出现在高空,对飞机飞行极为有利,因为大气以平流运动为主,飞行中不会有较大的颠簸。
下图为“大气垂直分层示意图”。读图回答1~3题。
1.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
2.对无线电短波