2.1 大气的组成和垂直分层 课件2025-2026学年高中地理人教版必修一

大气的组成和垂直分层 外焦里嫩的大气层 一、学习目标 1.运用图表资料，说明大气的组成及其与生产生活的联系，人类活动对大气成分的影响。 2.运用图表资料，说明各层大气的垂直分层及其与生产生活的关系。 二、学习过程 【预习梳理】 组成成分 干 洁 空 气 干 洁 空 气 干 洁 空 气 干 洁 空 气 水汽 尘埃 尘埃 组成成分 氮气 氧气 CO2 臭氧 水汽 尘埃 尘埃 占大气体积 78% 21% 很少 很少 很少 很少 很少 作 用 是地球上生物体的基本 元素 。 人类和其他生物维持 生命 活动所必需的物质 光合作用 的基本原料；它吸收 地面辐射能力强 ，使气温升高 吸收 太阳紫外线 使大气增温；减少到达地面的 紫外线 ，保护生物。 水的相变，产生一系列 云、雨、雾、雪天气现象 ；同时影响地面和大气的温度 水的相变，产生一系列 云、雨、雾、雪天气现象 ；同时影响地面和大气的温度 作为 凝结核 ，是成云致雨的必要条件 分层 对 流 层 平 流 层 高 层 大 气 高度范围 低纬 千米 中纬 千米 高纬 千米 自对流层顶部至 千米处 自平流层顶部到2000~3000km高空 主要特点 1.气温随高度增加先降低后升高 2、空气密度很小 与人类关系 人类生活在 的底部 1.人类生存环境的 ， 适合 航空 飞行 2.臭氧层被称为“ 地球生命保护伞 ” 80~500千米的高空有若干 电离层 ， 对 无线电短波通信有重要作用 17-18 10-12 8-9 1.气温随高度升高递减 2.大气对流运动显著 3.天气现象复杂多变 对流层 50-55 1.气温随高度升高升高 2.大气平流运动为主 3.无云雨现象，能见度好 天然屏障 【拓展延伸】对流层厚度的变化 1、随季节变化：夏季厚，冬季薄。 2、随纬度变化：由低纬度向高纬度递减。低纬度地面受热多，温度高，对流活动旺盛，对流层厚度大；反之厚度小。 【考教衔接】2021年4月22日，习近平主席以视频方式出席领导人气候峰会，发表《共同构建人与自然生命共同体》的重要讲话。强调中国坚持走生态优先、绿色低碳的发展道路，力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。下图是近150年来二氧化碳含量的变化及气温的变化。 (1)简述近150年来二氧化碳含量的变化与全球气温变化特点。二者是什么关系。 (2)分析大气中二氧化碳增多的主要原因。 (3)为实现“碳达峰”和“碳中和”承诺，作为中学生，你可以采取哪些行动？ 二氧化碳含量：持续上升，1950年以来上升更快。气温：波动上升。 二者关系：正相关。即二氧化碳增多气温升高 化石燃料（煤、石油、天然气）燃烧，释放二氧化碳 森林面积缩小（土地利用的变化），会减少森林对二氧化碳的吸收量 节约能源；践行绿色消费；选择低碳出行；分类投放垃圾；减少污染产生；呵护自然生态等。 碳达峰 是指某个地区或行业的二氧化碳排放量在某一年达到最高值后，进入持续下降的过程，标志着碳排放与经济发展实现脱钩。 碳中和 则是指在一定时间内，通过植树造林等方式，抵消人为活动直接和间接排放的二氧化碳，实现“净零排放”。  2019年国庆假期电影《中国机长》的热映，川航3U8633 紧急迫降的事迹感动国人。飞机在9800米高空，风挡玻璃 无预警脱落，刘传建机长借助经验和技术成功迫降，拯救了 全机人员的生命。 读图完成下面小题。 1.图中利于飞机平稳飞行的是(　　) A.①层 B.②层 C.③层 D.④层 2.影片中航班返航过程中遇雷暴云时剧烈颠簸， 这是由于此时所处大气层(　　) A.太阳辐射过强 B.空气电离度高 C.空气以水平方向运动为主 D.空气垂直对流运动较显著 B D 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(　　) ① B.② C.③ D.④ 2.对无线电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 3.我国发射的“神舟”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 ℃ B D C 2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星从西昌发射升空。据此完成下面小题。 3.下列图示能正确反映北斗卫星在升空过程中经历的大气环境状况的是(　　) A.A B.B C.C D.D   4.下列有关Ⅰ、Ⅱ层可能出现的现象描述不正确的是(　　) A.飞机在Ⅰ层飞行有时出现颠簸现象 B.飞机在Ⅱ层飞行时，飞行员常感觉是万里无云 C.在Ⅰ层中有时会出现气温随高度增加而上升的现象 D.在Ⅱ层中沐浴阳光不会损伤皮肤 C D 1.读“大气的垂直分层图”,完成下列问题。 (1)大气垂直分层的依据是什么? (2)A层大气在气温、气流状况及与人类关系方面, 各有哪些特点? (3)人类生存环境的天然屏障指的是什么?为什么? (4)电离层分布在 C (填字母);利于高空飞行的是_B (填字母) 大气垂直方向上的温度、运动状况和密度差异。 ①气温随高度增加而递减; ②对流运动显著,易成云致雨; ③天气现象复杂多变,与人类关系最密切。 B平流层。该层中有臭氧层,能强烈吸收太阳辐射中的紫外线,使地球生命免受过量紫外线的伤害。 新疆阿勒泰铁陨石陨落带是世界上最长的陨石带，经研究揭秘：一颗小行星 以一定角度撞击地球大气层后像“打水漂”的石头一样不断反弹，然后解体 陨落（图1）。图2示意大气垂直分层。据此完成下面小题。 2.小行星从进入大气层到开始解体的过程中， 经历气温的变化是(　　) A.先降低后升高 B.降低→升高→降低 C.先升高后降低 D.升高→降低→升高 3.与小行星首次弹跳所在大气层相比， 其最终解体高度的大气特征是(　　) A.气压更高、密度更小 B.气压更低、密度更大 C.气压更高、密度更大 D.气压更低、密度更小 B C 臭氧层的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附近平流层臭氧总量 多年变化状况。读下图,回答4~5题。 4.随着年份的推移,臭氧总量(　　) A.最大值所在位置南移 B.随纬度的增高而递减 C.在高纬地区递减明显 D.随大气中二氧化碳浓度而增加 5.臭氧总量减少直接导致(　　) A.太阳紫外线辐射减少　　B.平流层气温降低 C.酸雨区面积缩小　　 　D.地面辐射强度减弱 C B 大气的组成 1 二氧化碳含量的变化 2 对流层 3 平流层 4 高层大气 5 大气的组成和垂直分层 大气的组成 1 大气的组成 干洁大气 低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体，称为干洁空气。 25千米以下的干洁空 气中成分的体积分数 氮 气 78% 氧 气 21% 氩气0.93% 二氧化碳0.038%（变动） 其他：0.032% 氮 地球上生物体的基本元素。 氧 生物维持生命活动所必需的物质。 二氧 化碳 光合作用原料，吸收地面辐射。 臭氧 作用 吸收紫外线，保护生物，并使大气增温。 大气的组成 25千米以下的干洁空 气中成分的体积分数 氮 气 78% 氧 气 21% 氩气0.93% 二氧化碳0.038%（变动） 其他：0.032% 水汽 杂质 水汽产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象,同时伴随着热量的吸收和释放，影响大气温度。 杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 大气的组成 大气污染 空气污染好严重啊！你知道是怎么污染的吗？ 大气的组成 二氧化碳变化与人类活动 大气的组成 二氧化碳变化与人类活动 化石燃料的燃烧 土地利用的变化 煤炭、石油等 森林面积减少 全球 升温 大气的组成 人类过多地使用氯氟烃类化学物质(用CFCs表示)是臭氧层被破坏的主要原因，同时，与太阳活动也有一定的关系。 臭氧 空洞 臭氧空洞 皮肤癌多发，免疫力下降，呼吸道疾病高发；损伤眼睛视网膜。 影响农作物产量和质量；杀死浮游生物，影响水域生态系统。 塑料及其他高分子聚合物加速老化。 大气的组成 大气的垂直分层及其与人类的关系 地球的圈层结构——大气圈 大气的组成及其与人类的关系 探究活动：大气中二氧化碳含量与人类活动（课本P29） 在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年时间，二氧化碳体积分数增加40%多。 1、描述1740年到2011年，二氧化碳体积分数变化特点？ 答：①二氧化碳体积分数持续升高；②1960年至2011年，二氧化碳体积分数增长速度最快。 2、二氧化碳体积分数增加的原因是什么？会造成哪些影响？ 3、我们应该怎么办？（措施） 大气的组成 大气含氧量对人体影响 马拉松世界纪录排名前十运动员 1.埃利德·基普乔格 肯尼亚 2.基普乔吉·凯切 肯尼亚 3.丹尼斯·基梅托 肯尼亚 4.威尔逊·比奥特 肯尼亚 5.保罗·塔尔加特 肯尼亚 6.哈伊博·吉耶 埃塞俄比亚 7.肯尼斯·基普莱 肯尼亚 8.伊恩·韦布 英国 9.罗纳德·克拉维茨 英国 10.德里克·兰德尔 澳大利亚 大气的组成 大气含氧量对人体影响 马拉松世界纪录排名前十运动员 1.埃利德·基普乔格 肯尼亚 2.基普乔吉·凯切 肯尼亚 3.丹尼斯·基梅托 肯尼亚 4.威尔逊·比奥特 肯尼亚 5.保罗·塔尔加特 肯尼亚 6.哈伊博·吉耶 埃塞俄比亚 7.肯尼斯·基普莱 肯尼亚 8.伊恩·韦布 英国 9.罗纳德·克拉维茨 英国 10.德里克·兰德尔 澳大利亚 高原为主，相对缺氧，有利于提高运动员耐力水平。 埃塞俄比亚 肯尼亚 大气的组成 为什么不到更高的地方建训练基地？ 含氧量过低会危害健康，世界公认的最佳海拔高度是1800-2400米。 活动：了解大气含氧量减少对人体产生的影响 问题1：归纳埃塞俄比亚和肯尼亚共同的地形特点，由此推测这两个国家中长跑运动员体育成绩优异的原因。 埃塞俄比亚和肯尼亚均位于东非高原上，海拔高，大气稀薄，大气含氧量较低，有利于激发运动员的运动潜力 河北兴隆 海拔2118米 青海多巴 海拔2366米 甘肃榆中 海拔1996米 云南海埂、呈贡 海拔1888米 问题2：我国部分高原训练基地分布 活动：了解大气含氧量减少对人体产生的影响 海拔/m 含氧量比 0 100% 1000 89% 2000 78% 3000 70% 4000 61% 表2.2不同海拔与海平面的含氧量比 问题3：目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳海拔为1800-2400km，请你推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。 ①随着海拔升高，氧气含量越来越低；②在更高海拔地区训练，含氧量过低，超过人体的最大耐受力，反而会使运动员的整体表现下降。 大气的垂直分层 2 我知道地球平均半径6371千米。 地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空。 1.大气垂直分层依据 大气的温度、 密度和大气 运动状况 2.垂直分层 自下到上依次分为： 对流层、平流层和高层大气。 二、大气的垂直分层 （1）对流层 低纬度为17 km～18 km 中纬度为10 km～12 km 高纬度为8 km～9 km 高度： 主要特点 气温随高度增加而递减； 对流运动显著； 天气现象复杂多变 原因 热量源自地面； 上冷下热，对流强； 水汽、杂质多；对流运动。 与人类的关系：密切 二、大气的垂直分层 【合作探究】 由此可见：地面温度越高，对流层到达的高度越高 大气的垂直分层 对流层 （2）平流层 高度：对流层顶--55千米 主要特点 气温随高度升高而增高； 大气以水平运动为主； 大气平稳，天气晴朗 原因 臭氧吸收紫外线； 上热下冷； 水汽、杂质少；无对流。 与人类的关系： 无云雨现象,能见度好,适合航空飞行;臭氧层有保护地球生命的作用。 二、大气的垂直分层 大气的垂直分层 平流层 对流层 高层大气 大气的垂直分层 —— 对流层、平流层 平流层 对流层 50-55km 12km 0km 38 2014年10月24日，谷歌高级副总裁阿兰·尤斯塔斯(Alan Eustace)创下了4.14万米高空跳伞的新世界纪录，打破了费利克斯·鲍姆加特纳在2012年创下的海拔3.9万米的高空跳伞记录。 我应该做哪些安全保障措施呢？ 案例分析 ③. 39千米高空的大气与地面大气何不同？鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？ 39千米高空的大气较地面大气温度太低，空气稀薄氧气全量太少。以水平运动为主；在其下落过程中速度快，气温气压变化剧烈，为保障自身安全，他配各了特制宇航服 案例分析 　材料：10月14日，奥地利“坠落人”菲利克斯·鲍姆加特纳从39千米高空跳下，在整整4分钟时间内自由落体，成为了第一个自由落体速度超音速的人类。 ① 39千米高空位于大气垂直分层的哪一层？ ②在其下落的过程中大气的温度如何变化？ 平流层 随着高度的降低，温度先降低后升高 （3）高层大气 高度：平流层顶--2000-3000千米 主要特点 气温随高度增加先下降后上升;大气密度极小； 原因 距地面远,受到引力小 与人类的关系： 80~500 km有若干电离层,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用；有极光和流星现象，人造卫星在该层飞行。 二、大气的垂直分层 大气的垂直分层 高层大气 高度(千米） 12 50 高层大气 平流层 对流层 温度℃ 厚度：平流层以上的大气统称为高层大气。 温度：自平流层顶部开始，由于没有臭氧吸收紫外线，气温先下降；随后由于大气吸收了更短波长的紫外线，温度又持续上升，300千米高空，温度可达1000℃以上。 大气的垂直分层 高层大气 高度(千米） 12 50 高层大气 平流层 对流层 温度℃ 流星：80-120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为流星。 电离层：80-500千米的高空，在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。 大气的垂直分层 高层大气 高度(千米） 12 50 高层大气 平流层 对流层 温度℃ 高层大气密度很小，在2000-3000千米的高空，大气密度已经与星际空间的密度非常接近，许多高速运动的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。 高度（千米） 温度（℃） 0 50 100 -50 -100 0 20 40 60 80 100 120 对流层 平流层 高层大气 电离层 大气的垂直分层 小 结 大气分层 对流层 平流层 高层大气 气温变化 气流运动 与人类关系 高度增加 气温下降 对流 运动 密切，风 云雨雪等 高度增加 气温上升 水平 运动 晴朗，利于 飞行，臭氧 吸收紫外线 随高度增加先 降温后升温 密度很小，高速运动的质点能散逸到宇宙空间。 电离层能反射无线电短波，利于通信。 课堂总结 课程标准要求：1.5 运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。 大气的垂直分层及其与人类的关系 地球的圈层结构——大气圈 大气的组成及其与人类的关系 大气的组成与垂直分层 组成 垂直分层 干洁空气 水汽 杂质 氮气、氧气、二氧化碳、臭氧、其他气体 降雨的必要条件 平流层 高层大气 对流层 高度范围 组成成分 气温的垂直变化 气流的运动状况 天气状况 其他现象 与人类活动的关系 认识维度： 课内延伸：逆温 逆温对大气污染的影响：逆温造成局部上热下冷，大气层结稳定，使大量烟尘水汽凝结物等聚集在它的下部，易产生大雾天气，使能见度变坏，甚至造成严重大气污染 一、逆温现象 1．对流层中大气温度的垂直分布 由于下垫面是对流层中大气的主要的直接热源，故对流层中大气的温度一般随海拔的升高而降低；一般海拔每升高100米，气温平均降低0.6℃。 2．逆温现象 在一定条件下，对流层的某一高度范围内有时会出现气温随海拔的升高而升高的现象，这种气温逆转的现象就是逆温；发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。 ◇广义逆温的定义是：由地面到高空气温垂直递减率每100米下降温度低于0.6℃，即为逆温现象。 二、逆温的类型与成因 1．辐射逆温 在晴朗无风或微风的夜晚，由于大气逆辐射较弱，地面因辐射散热迅速冷却。越靠近地面的空气，受地面的影响越大，近地面大气降温快，而高处大气降温较慢，因而形成了自地面开始的逆温。随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。这种逆温是由于地面强烈辐射冷却而形成的，所以称为辐射逆温。 夏季夜短，逆温层较薄，消失也快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。辐射逆温在大陆上常年可出现，特别是在沙漠地区经常出现。 。 2、平流逆温 当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，冷接触使底层空气迅速降温，上层空气因距离较远，降温较少，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和冷地表面的温差决定；温差大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现逆温。 3．地形逆温 在盆地或山谷，由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。 4．锋面逆温 三、逆温的影响 1．不利影响 ①加剧大气污染：由于逆温现象的存在，阻碍了空气的垂直运动，会造成近地面大气污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。 ②大气能见度降低：逆温有利于雾的形成，早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使大气能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故。 2．有利影响 ①可以抑制沙尘暴的发生：因为大气的强烈对流运动是形成沙尘暴的重要条件。 ②出现在高空的逆温层，有利于飞行：因为逆温层中大气垂直运动受阻，飞机飞行平稳；而且大气能见度高，使飞行更加安全。（但逆温出现在低空，有利于雾的形成，大雾会给飞机起降带来不便） 1. 我国发射的神舟十一号载人飞船，在返回地面的过程中依次穿过 A．平流层；对流层；高层大气 B．臭氧层；电离层；对流层 C．对流层；平流层；高层大气 D．高层大气；平流层；对流层 电影《中国机长》根据真实事件改编。2018 年5 月14日四川航空3U8633 航班由重庆飞往拉萨途中， 在万米高空突遇驾驶舱风挡玻璃爆裂、脱落，副机长曾半个身子被吸出机外等极端罕见险情，后经齐心协力安全返航。 2.3U8633 航班从重庆正常起飞半小时后， 飞行高度达9800 米时突发事故， 此时 A.飞机正飞行在平流层的顶部 B.驾驶舱内温度出现急剧下降 C.机外气压明显高于机内气压 D.飞机周围大气臭氧浓度很高 3.影片中3U8633 航班返航过程中遇雷暴云，飞机剧烈颠簸，这是由于此时所处大气层 A.太阳辐射过强 B.空气电离程度高 C.空气以水平运动为主 D.空气垂直对流运动显著