内容正文:
第二章 地球上的大气
第一节 大气的组成和垂直分层
一、大气的组成
1. 现代大气的组成及其主要作用
大气组成
主要作用
干洁空气
氮气
氮是地球上生物体的基本元素。
氧气
氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质。
二氧化碳
①绿色植物进行光合作用的基本原料;
②吸收地面辐射的能力强,使气温升高。
臭氧
①吸收紫外线,使大气增温;
②减少到达地面的紫外线,对生物具有保护作用。
水汽
成云致雨的必要条件;影响地面和大气的温度。
杂质
作为凝结核,是成云致雨的必要条件。
紫外线:紫外线是在自然界中由于太阳辐射产生的,光谱波长为180到400纳米。根据产生的生物效应不同,分为短波紫外线、中波紫外线和长波紫外线三种波段。
臭氧:(O₃)又称为超氧,是氧气(O₂)的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要分布在10~50km高度的平流层大气中,极大值在20~30km高度之间。
凝结核:物质由气态转化为液态或固态的凝结过程中,或由液态转化为固态的凝结过程中,起凝结核心作用的颗粒。
2. 人类活动对大气的影响:人类活动排放的污染物进入大气,会影响大气的成分和含量,产生大气污染,对生态系统和人类生存造成不利影响。
3. 大气含氧量减少对人体产生的影响:适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜力,但含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命。
成分
时空变化特点
水汽
水平方向:海洋上空>陆地上空;湿润地区上空>干旱地区上空
垂直方向:海拔越高,水汽含量越少;
固体杂质
空间上:陆地大于海洋;城市大于乡村;低空大于高空;
时间上:冬春季节大于夏秋季节
CO2
空间上:城市大于乡村;低空大于高空;
时间上:冬春季节大于夏秋季节
二、大气的垂直分层
1. 大气的垂直分层:根据温度、密度及运动状况,大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。
2. 大气各垂直分层的特点及与人类的关系
垂直范围
特点
原因
对
流
层
从近地面(或下垫面——与大气层底部接触的地球表面)至高空平均12千米
①气温随海拔升高而降低(在对流层的顶部气温可降至﹣50~﹣60℃),且一般情况下,海拔每升高100m气温下降约0.6℃(气温垂直递减率为0.6℃/100m)
地面(或地面辐射)是对流层大气增温的主要的直接热源(海拔越高,离地面这个热源越远,气温越低)
②对流运动显著
该层大气上部气温低,空气冷却下沉;下部气温高,空气受热上升(且垂直温差越大或下部气温越高,对流越显著)
③天气复杂多变,多云雾雨雪等
对流显著,水汽易上升遇冷凝结,且多水汽和杂质(凝结核)
④密度较大(集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质)
位于大气圈的最下部
⑤厚度不均(a.纬度:低纬对流层均厚17-18km,中纬均厚10-12km,高纬均厚8-9km;b.季节:夏季对流层较厚,冬季较薄;c.地势:地势高,对流层薄)
纬度、季节、海拔的差异,导致气温高低不同,对流强弱不同,对流范围(对流层厚度)不同(近地面气温越高,对流越显著,对流范围越大,对流层越厚)
平
流
层
从对流层顶部(高空平均12千米)至高空平均50千米
①气温随海拔升高而升高(在平流层的顶部气温可升至0℃左右)
平流层中的臭氧层(约高空20-30km处)大量吸收紫外线辐射而增温,成为该层大气增温的主要的直接热源
②气流较平稳,以水平运动为主
该层利于飞机飞行
该层大气上部气温高,空气受热上升;下部气温低,空气冷却下沉。对流弱,空气以水平运动为主
③多晴朗天气,透明度好
对流不显著,水汽不易上升遇冷凝结,且水汽和杂质少
高层大气
从平流层顶部(高空平均50千米)至大气层上界(高空平均2000~3000千米
①气温随海拔升高而先降低后升高
该层大气下部增温以臭氧层为主热源;上部以太阳辐射为主热源
②密度很小,气压很低
位于大气圈的最上层
③存在电离层(高空约80-500km处),可反射地面无线电短波,帮助通讯
三、逆温
1.逆温:对流层气温一般随着高度增加而递减,海拔每升高1000米,气温下降6℃。但在一定条件下,也会出现海拔上升,气温升高或海拔上升1000米,气温下降幅度小于6℃的现象,这两种情况都称为逆温。
2.逆温的形成与消失过程
3.逆温的类型
类型
图片
发生的条件和过程
出现的地区
辐射逆温
在晴朗无风或少云的夜晚,地面很