内容正文:
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第三章 地球上的大气环境
章节整合 知识建构
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知识梳理 夯实基础
第一节 大气的组成与垂直分层
一、大气的组成和作用
(一)大气的组成
大气主要由干洁空气、水汽和固体杂质组成,干洁空气中成分占比最高的是氮气
(78%),其次是氧气(21%)、二氧化碳。
(二)主要成分的作用
成分 作用
氮气 生物体的基本元素
氧气 维持生命活动必需的物质
二氧化碳 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
臭氧
臭氧吸收太阳光中的紫外线,使大气增温;减少到达地面的紫外线,使地球上的
生物免遭过量的紫外线的伤害,被称为“地球生命的保护伞”
水汽、杂质
产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象,同时伴随着热量的吸收和释放,直接影
响地面和大气的温度。大气中的杂质作为凝结核,是成云致雨的必要条件
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二、大气的垂直分层
(一)对流层
1.对流层的范围
对流层是大气圈的最底层,集中了大气圈质量的 3/4和几乎全部的水汽、杂质,大
气中的污染物也多集中在这一层。对流层的高度因纬度而异,在低纬度地区为 17~18
千米,在中纬度地区为 10~12千米,在高纬度地区仅为 8~9千米。
2.对流层的特征
对流层气温随高度的升高而递减,在对流层的顶部气温降至-60℃。对流层的大气
上部冷、下部热,有利于大气的对流运动。低纬度地区受热多,对流旺盛,对流层所达
高度就高。
3.对流层对人类的影响
近地面的水汽和杂质通过对流运动向上输送,在上升过程中随着气温降低,容易成
云致雨,云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。人类生活在对流层的底部。
(二)平流层
1.平流层的范围
平流层范围自对流层顶部至 50~55千米高空。
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2.平流层的特征
平流层气温随高度升高而升高。该层大气的下层气温随高度变化很小,但是在 30
千米以上,气温随高度增加而加速上升。这是因为平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线,
使大气增温。在 22~27千米范围内,臭氧含量达到最大值,形成臭氧层。
3.平流层对人类的影响
平流层的大气上部热、下部冷,不易形成对流,主要以平流运动为主。该层大气中
水汽和杂质含量很少,无云雨现象,能见度好,适合航空飞行。
(三)高层大气
1.高层大气的范围
平流层以上的大气统称高层大气。
2.高层大气的特征
自平流层顶部开始,由于没有吸收紫外线的臭氧,气温会下降;随后,由于大气吸
收了更短波长的太阳紫外线,温度又持续上升,在 300千米的高空,温度可达 1000℃
以上。高层大气的空气密度很小,在 3000米的高空,大气的密度已经与星际空间的密
度非常接近。这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间,这个高度可以看作
是地球大气的上界。
3.高层大气对人类的影响
在 80~120千米的高空,多数来自太空的流星体会燃烧,成为我们夜晚看到的流星。
在 80~500千米的高空,有若干电离层。电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作
用下,处于高度电离状态,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用。
第二节 大气受热过程和大气运动
一、大气的受热过程
大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换。太阳辐射是地球大气最重要的能量来
源。
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(一)大气的削弱作用
投射到地球上的太阳辐射,要穿过厚厚的大气才能到达地球表面。太阳辐射在传播
过程中,小部分被大气吸收、反射或散射,大部分到达地球表面。
(二)大气的受热过程
到达地球表面的太阳辐射,被地面吸收和反射。地面因吸收太阳辐射而增温,同时
又以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气。近地面大气吸收地面长波辐射以后,又
以对流、传导等方式层层向上传递能量。
从大气的受热过程看,大气对太阳短波辐射吸收较少,太阳短波辐射能够透过大气
到达地面;大气对地面长波辐射吸收较多,绝大部分地面长波辐射被大气截留。所以,
地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源,对流层大气的热量主要也是来源于此。
(三)大气的保温作用
对流层中的水汽、二氧化碳等,吸收长波辐射的能力很强。因此,地面辐射的长波
辐射除极少部分穿过大气,到达宇宙空间外,绝大部分(75%~95%)被对流层中的水
汽、二氧化碳等吸收。大气在吸收地面长波辐射后会增温。
大气在增温的同时,也向外辐射长波辐射。大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间
外,大部分向下射向地面,其方向与地面辐射方向相反,故称大气逆辐射。大气逆辐射
把热量传给地面,这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,对地面起到了保温作
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用。地球有大气层,天空有云,特别是浓密的低云时,大气逆辐射更强,保温效果更强,
而月球没有大气层,昼夜温差大。
【典例精练】
读“大气受热