第一节大气圈与大气运动 2026-2027学年高一上学期地理鲁教版必修一

本高中地理讲义聚焦大气圈与大气运动，系统梳理大气圈组成（干洁空气、水汽、固体杂质）与垂直分层（对流层、平流层、高层大气），阐释大气受热过程（太阳暖大地→大地暖大气→大气还大地），解析热力环流形成原理及海陆风、城市热岛应用，探讨大气水平运动风向受力分析，构建完整知识链作为学习支架。 资料通过知识窗（如高山反应、温室大棚保温）联系生活实际，活动与思考（如城市热岛对规划启示）引导探究，培养综合思维与地理实践力。表格总结与知识框架助力系统梳理，课中辅助教师高效授课，课后帮助学生回顾强化，弥补知识盲点。

高中地理 · 鲁教版必修一 · 第二单元 第一节 大气圈与大气运动 第一节 大气圈与大气运动 讲义 📌 本节学习目标 1. 了解大气圈的组成与垂直分层结构 2. 理解大气的受热过程（太阳暖大地→大地暖大气→大气还大地） 3. 掌握热力环流的形成原理及其典型应用（海陆风、城市热岛） 4. 理解大气水平运动的成因，掌握风向的受力分析方法 ▍ 一、大气圈的组成与结构 ● 1. 大气圈的概念 大气圈是地球外部的气体包裹层，厚度可达数千千米，由气体、水汽和固体杂质三部分组成。大气圈的底部与岩石圈、水圈和生物圈相互渗透、相互影响，共同构成地球的表层系统。 ● 2. 大气圈的组成 ▸ （1）干洁空气 除去水汽和杂质的空气称为干洁空气，其主要成分是氮气（N₂）和氧气（O₂），二者占干洁空气体积分数的99%以上。 图：干洁空气组成成分（体积分数） 氮气（N₂）：约占78%，是地球上生物体的基本成分，参与蛋白质等有机物的合成。 氧气（O₂）：约占21%，是维持生命活动所必需的物质，参与有机物的氧化分解。 氩气（Ar）：约占0.93%，属惰性气体。 二氧化碳（CO₂）：约占0.04%（含量有微小波动），是光合作用的重要原料，对地面有保温作用。 臭氧（O₃）：含量极少，主要分布在平流层，能吸收太阳紫外线，保护地球生命。 ▸ （2）水汽 水汽含量随高度增加而减少，主要集中在对流层下半部。水汽是天气现象（云、雨、雪等）的物质基础，含量因时间和空间而异（赤道多、两极少；夏季多、冬季少）。 ▸ （3）固体杂质（气溶胶粒子） 包括尘埃、花粉、海盐粒子等，是凝结核，对云、雨的形成有重要意义。固体杂质的多少影响大气的透明度。 💡 知识窗：高山反应 随着海拔升高，气压降低，空气稀薄，人体会出现头痛、乏力、呼吸困难等症状，称为高山反应（高原反应）。这是因为高海拔地区氧气分压降低，人体血氧饱和度下降所致。 登山运动员在攀登海拔较高的山峰时，需要携带氧气瓶。海拔越高，空气越稀薄，大气含氧量越低。 ● 3. 大气的垂直分层 根据大气在垂直方向上的温度、密度和运动状况的差异，可将大气分为对流层、平流层和高层大气三个层次。 ▸ （1）对流层 • 高度范围：低纬约17~18km，中纬约10~12km，高纬约8~9km • 气温变化：随高度升高而降低，平均递减率约6.5℃/km • 大气运动：对流运动显著（上冷下热） • 天气现象：几乎全部天气现象都发生在此层 • 人类关系：最密切的一层，集中了3/4的大气质量和几乎全部水汽 ▸ （2）平流层 • 高度范围：从对流层顶到约50~55km高空 • 气温变化：随高度升高而升高（臭氧吸收紫外线增温） • 大气运动：以平流运动为主（上热下冷，稳定） • 天气现象：无云雨现象，能见度好 • 人类关系：适合飞机飞行（平稳） ▸ （3）高层大气 • 高度范围：平流层顶以上至大气上界（约2000~3000km） • 气温变化：先降后升，在热层温度可达上千摄氏度 • 电离层：约80~500km高度，能反射无线电波 • 大气极其稀薄，有极光现象 分层 高度范围 气温变化 运动特征 与人类关系 对流层 0~12km（中纬） 随高度↓ 对流运动 天气现象、人类活动 平流层 12~50km 随高度↑ 平流运动 飞机飞行、臭氧层 高层大气 50km以上 先↓后↑ 微弱 电离层、极光 图：大气垂直分层温度变化曲线 📝 小结：大气圈的组成与结构 • 大气圈由干洁空气、水汽和固体杂质组成 • 干洁空气中N₂约78%、O₂约21%，CO₂和O₃虽少但作用重要 • 大气分为对流层、平流层、高层大气三层，各层气温变化和运动特征不同 ▍ 二、大气的受热过程 ● 1. 大气的热源 太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。但大气直接吸收太阳辐射的能力较弱，大气的增温主要依靠吸收地面辐射。 🔑 核心记忆 太阳暖大地 → 大地暖大气 → 大气还大地 ● 2. 大气对太阳辐射的削弱作用 太阳辐射穿过大气层到达地面的过程中，会受到大气的削弱作用，主要包括以下三种方式： ▸ （1）吸收 • 臭氧（O₃）强烈吸收紫外线 • 水汽和CO₂主要吸收红外线 • 大气对可见光的吸收较少 ▸ （2）反射 • 云层和较大颗粒的尘埃将太阳辐射反射回宇宙空间 • 反射无选择性，云层越厚，反射越强 • 夏季多云的白天气温不太高，与云的反射作用有关 ▸ （3）散射 • 空气分子或微小尘埃使太阳辐射向四面八方散开 • 散射具有选择性：蓝光易被散射（天空呈蓝色） • 较大的尘埃颗粒对可见光有较强散射 图：大气受热过程示意图 ● 3. 地面辐射与大气辐射 ▸ （1）地面辐射 地面吸收太阳辐射后增温，同时向外释放能量，称为地面辐射（长波辐射）。地面是对流层大气的直接热源。 ▸ （2）大气辐射 大气吸收地面辐射后增温，也向外释放能量，称为大气辐射（长波辐射）。大气辐射的一部分射向宇宙空间，另一部分射向地面，后者称为大气逆辐射。 ▸ （3）大气逆辐射与保温作用 大气逆辐射将热量还给地面，补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用。这就是大气温室效应的基本原理。 💡 知识窗：大气保温作用的意义 如果没有大气，地球表面的平均温度约为-18℃，而实际约为15℃。大气逆辐射的存在使地球表面温度提高了约33℃，为地球上的生命提供了适宜的温度环境。 应用实例： • 人造烟雾防冻（增强大气逆辐射） • 温室大棚（减少地面辐射散失） • 多云夜晚气温较高（云层增强大气逆辐射） ● 4. 大气受热过程的关键要点 环节 能量形式 特点 意义 太阳辐射 短波辐射 穿过大气到达地面 地球根本能量来源 地面辐射 长波辐射 大气直接吸收增温 对流层直接热源 大气逆辐射 长波辐射 射向地面 对地面保温 🔑 重点提示 • 大气对太阳短波辐射吸收少，对地面长波辐射吸收多 • 大气逆辐射的方向是「由大气指向地面」，起保温作用 • 一天中气温最高值出现在午后14时左右（地面辐射 > 地面吸收的太阳辐射） • 全球气候变暖与大气中CO₂等温室气体增多有关 📝 小结：大气受热过程 • 大气对太阳辐射有吸收、反射、散射三种削弱作用 • 地面辐射是大气的直接热源 • 大气逆辐射对地面有保温作用 ▍ 三、大气的运动 ● 1. 热力环流 ▸ （1）概念 由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。热力环流是大气运动的最基本形式。 图：热力环流形成示意图 ▸ （2）形成过程 1. 地面冷热不均 → 近地面受热多的地方空气膨胀上升，冷却多的地方空气收缩下沉 2. 空气垂直运动 → 造成同一水平面上的气压差异（高压区和低压区） 3. 同一水平面上的气压差 → 空气由高压区流向低压区，形成水平运动 4. 空气的上升、下沉和水平运动共同构成闭合的热力环流圈 ▸ （3）关键规律 • 近地面：受热上升 → 低压；冷却下沉 → 高压 • 高空：上升气流上方形成高压；下沉气流上方形成低压 • 水平方向：空气由高压流向低压 • 垂直方向：热升冷降 ● 2. 热力环流的典型应用 ▸ （1）海陆风 白天，陆地升温快，空气膨胀上升，近地面形成低压；海洋升温慢，空气冷却下沉，近地面形成高压。风从海洋吹向陆地，称为海风。 夜晚，陆地降温快，空气冷却下沉，近地面形成高压；海洋降温慢，空气相对上升，近地面形成低压。风从陆地吹向海洋，称为陆风。 图：海陆风形成原理示意图 海风（白天）：陆地升温快 → 低压 → 海洋→陆地 陆风（夜晚）：陆地降温快 → 高压 → 陆地→海洋 ▸ （2）城市热岛效应 城市人口密集、工业集中、建筑物密集，大量释放人为热，加上柏油路面和建筑物比热容小，升温快，使城市气温高于郊区，形成「城市热岛」。 近地面，城市中心空气受热上升，郊区较冷的空气从近地面流向城市中心，补偿上升气流，形成城市与郊区之间的热力环流，称为「城市风」。 💡 知识窗：城市风的应用 城市规划中，工厂应布局在城市风环流之外（下沉气流区域或远郊），避免污染物被城市风带回城区。绿地和水体可以缓解城市热岛效应。 📋 活动与思考 1. 为什么白天在海边会感觉到风从海面吹来？（提示：考虑海陆热力差异） 2. 城市热岛效应对城市规划和环境保护有什么启示？ 3. 分析「巴山夜雨」现象与热力环流的关系。 ● 3. 大气的水平运动——风 ▸ （1）风的形成原因 水平气压梯度力是形成风的直接原因。只要水平面上存在气压差，就会产生促使空气从高压区流向低压区的力。 ▸ （2）风的受力分析 图：风向受力分析示意图 ▸ （3）三种力的比较 作用力 方向 影响 是否做功 水平气压梯度力 垂直等压线，高压→低压 决定风速和风向 是 地转偏向力 垂直风向，北半球右偏 只改变风向，不改变风速 否 摩擦力 与风向相反 减小风速 是 ▸ （4）高空风与近地面风 高空风（约1500m以上）：受水平气压梯度力和地转偏向力共同作用，风向平行于等压线。 近地面风（摩擦层）：受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三力共同作用，风向与等压线斜交，斜穿等压线指向低压。 💡 知识窗：风向的判断方法 ① 确定水平气压梯度力方向：垂直于等压线，由高压指向低压。 ② 考虑地转偏向力：北半球右偏，南半球左偏（始终垂直于风向）。 ③ 近地面还要考虑摩擦力，使风向进一步偏向低压一侧。 📝 小结：大气的运动 • 热力环流是大气运动的基本形式，由地面冷热不均引起 • 海陆风和城市热岛是热力环流的典型应用 • 风的形成受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用 • 高空风平行于等压线，近地面风斜穿等压线 ▍ 四、本节知识框架 🗺️ 知识体系总览 大气圈与大气运动 一、 大气圈的组成与结构 干洁空气（N₂、O₂、CO₂、O₃） 水汽与固体杂质 垂直分层（对流层→平流层→高层大气） 二、 大气的受热过程 削弱作用（吸收、反射、散射） 地面辐射（大气直接热源） 大气逆辐射（保温作用） 三、大气的运动 热力环流（海陆风、城市热岛、山谷风） 大气水平运动（风：三力作用） — — 学科网（北京）股份有限公司 $