2.1 大气的组成和垂直分层 课件 2026-2027学年高一上学期地理人教版必修一

The atmosphere of the earth GEO©PPT 大气的 组成和垂直分层 Composition and v-s of the atmosphere 第2章 第1节 Chapter2 section 1 2012年 10月14日，奥地利男子费利克斯·鲍姆加特纳从3.9万米高空一跃而下，成为第一个自由落体速度超音速的人。 他配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气;头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。 ——Pre class guidance 39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？ 对比两位跳伞运动员，鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？ 学习目标和要求 运用图表等资料，说明大气的物质组成及人类活动对大气环境的影响。 利用大气的垂直分层图，说明各层大气的特点、成因，并举例说明其对人类活动的影响。 大气的组成 AIR COMPOSITION. 大气的垂直分层 Vertical stratification of the atmosphere. CONTENTS CONTENTS 5 大气的组成 ——AIR COMPOSITION. 壹 英国气象学家格莱舍是历史上首位进入平流层的人。1862年9月，格莱舍与飞行员驾驶热气球升空，目标是探索高空大气。格莱舍带了温度计、气压计、几只鸽子和一个疑问：高空的大气，和地面一样吗？ 气球从地面升起，穿过云层，一路攀升至约11000米。6000米处，鸽子飞不动了。8800米处，格莱舍突然昏迷。最后，飞行员双手冻僵，用牙齿咬住绳索拉动阀门，紧急迫降。 为什么格莱舍在8800米突然昏迷？为什么鸽子在6000米就飞不动了？高空和地面的空气，到底有什么不同？ 要回答这个问题，我们首先要知道——低层大气由什么组成？ （一）大气成分 干洁空气 水汽 杂质 低层大气 干洁空气成分的体积分数 在25千米以下的干洁空气中，氮气和氧气合占总体积的99%。 【练一练】大气中各组成成分的意义和作用 A.二氧化碳 B.水汽 C.臭氧 D.氮 E.氧 F.杂质 生物体的基本元素 维持生命活动所必需的物质 调节地面和大气的温度、湿度，成云致雨的必要条件 水汽的凝结核，成云致雨的必要条件 植物光合作用的原料，对地面有保温作用 吸收太阳紫外线，使大气增温，地球生命的保护伞 D.氮 F.杂质 A.二氧化碳 B.水汽 E.氧 C.臭氧 （一）大气成分 大气成分 作　用 干洁空气 N2 地球生物体的基本成分元素。 O2 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质 CO2 光合作用的原料；吸收地面辐射，使气温升高（温室气体） O3 吸收太阳紫外线，使大气增温；保护地球生物 固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件 水汽 成云致雨的必要条件；水的相变，影响地面和大气温度 （二）大气成分的主要作用 格莱舍昏迷是因为高空氧气不足，鸽子飞不动也是因为缺氧。地面上氧气充足，但8800米处氧气稀薄。那么，氧气是不是越多越好呢？ 埃塞俄比亚 高原 东非高原 在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异， 埃塞俄比亚和肯尼亚位于高原上，海拔高，空气稀薄，含氧量少，适当的缺氧环境有利于激发运动员的潜能。 在更高海拔处训练，空气越来越稀薄，含氧量急剧下降，超过了人体的耐受力，反而使运动员的整体表现下降。 如今的大气成分是地球长期演化的结果，在短时期内不会有明显的变化。 大气成分 作　用 干洁空气 N2 地球生物体的基本成分元素。 O2 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质 CO2 光合作用的原料；吸收地面辐射，使气温升高（温室气体） O3 吸收太阳紫外线，使大气增温；保护地球生物 固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件 水汽 成云致雨的必要条件；水的相变，影响地面和大气温度 （二）大气成分的主要作用 What have we done （三）大气成分与人类活动（全球变暖） 图2.4二氧化碳体积分数的变化 二氧化碳体积分数变化趋势是怎么样的？ 是什么原因导致了这种变化？ 会造成什么影响？ 为减缓全球气候变暖，主要的应对措施是什么？ 【探究一】自主阅读教材P29案例，回答下面问题。 （三）大气成分与人类活动（全球变暖） 图2.4二氧化碳体积分数的变化 二氧化碳体积分数变化趋势是怎么样的？ 是什么原因导致了这种变化？ 【探究一】自主阅读教材P29案例，回答下面问题。 CO2体积分数呈现上升趋势，增加速度加快。 化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳）； 土地利用的变化（毁林，减少森林吸收二氧化碳的量）。 会造成什么影响？ 为减缓全球气候变暖，主要的应对措施是什么？ （三）大气成分与人类活动（全球变暖） 【探究一】自主阅读教材P29案例，回答下面问题。 减少化石燃料使用、发展清洁能源，减少二氧化碳排放量； 植树造林，吸收、固定二氧化碳。 CO2 增多 气温升高 全球变暖 极冰融化 海平面上升 淹没沿海低地 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。 人类工业生产排放的废气、汽车排放的尾气会造成大气污染。 图为北京优良天气和重污染天气对比 （三）大气成分与人类活动（大气污染） 危害健康（导致皮肤癌、白内障的发病率提高）和环境 过度使用空调 氟氯碳化物增多 臭氧层破坏 吸收紫外线能力减弱 地表紫外线增加 （三）大气成分与人类活动（臭氧层空洞） # 自学窗 全球合作 保护臭氧层 20世纪80年代初，科学家观测发现，南极上空每年春季臭氧含量比之前有大幅度下降，并将这一现象称为“臭氧空洞”。有臭氧层空洞的地区会对生物产生重大的影响。 因此，国际组织采取了以下措施： 1985年《保护臭氧层维也纳公约》。 1987年9月16日《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。 1995年， 联合国大会决定，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。 南极臭氧层空洞 Antarctic ozone hole 人类活动 对大气成分的影响 带来的环境问题 燃烧化石燃料、破坏植被 烟尘等污染物进入大气、大气中二氧化碳含量增多 大气污染、全球气候变暖 大量使用制冷剂 大气中氟氣烃增加，臭氧减少 臭氧层空洞 燃烧化石燃料 排放大量的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体 酸雨 目前，人类面临的全球性环境问题，如全球变暖、臭氧层破坏等，都需要国际合作才能解决。 （三）大气成分与人类活动 知识小结 主要成分 微量成分 氮气——生物体内蛋白质的重要组成部分 氧气 ——生物维持生命活动的必需物质 Co2——植物光合作用的原料、对地面保温 臭氧 ——吸收紫外线，地球生命的保护伞 产生天气现象，同时影响着地面温度 作为凝结核，是成云致雨的必要条件 地球上的大气 干洁空气 水汽 杂质 大气的组成及其作用 格莱舍昏迷不仅仅是因缺氧而呼吸困难，到了海拔8800米，温度降到-20℃，格莱舍的视力渐渐模糊，身体失去知觉。 苏醒后的格莱舍检查了温度计的数据，发现高空气温并非一直下降，在约11000米处，温度反而开始升高，这是为什么呢？ 大气的垂直分层 ——Vertical stratification of the atmosphere. 贰 12 km 50 km 地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空； 根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分对流层 平流层 高层大气。 对流层 平流层 高层大气 （一）大气的垂直分层 厚度 气温 大气运动状况特征 天气等 自然现象 人类活动 特点 成因 对流层 平均12km 平流层 自对流层顶部至50-55km 高层大气 平流层顶部到大气上界 （一）大气的垂直分层 根据下图，分别描述对流层、平流层和高层大气的气温变化特点，并分析其原因。 （一）大气的垂直分层 对流层 气温随高度升高而降低 平流层 气温随高度升高而升高 高层大气 气温随高度升高先降低后升高 水汽、杂质、co2 臭氧 厚度 气温 大气运动状况特征 天气等 自然现象 人类活动 特点 成因 对流层 平均12km 上冷下热 对流层集中了大量的的水汽、杂质和co2，吸收来自地面辐射（地面是对流层大气的直接热源）。 平流层 自对流层顶部至50-55km 上热下冷 该层臭氧吸收紫外线，使平流层大气增温。 高层大气 平流层顶部到大气上界 随高度升高气温先下降再升高 ——  ——  （一）大气的垂直分层 厚度 气温 大气运动状况特征 天气等 自然现象 人类活动 特点 成因 对流层 平均12km （低纬17-18km，中纬10-12km， 高纬8-9km） （夏季>冬季） 上冷下热 对流层集中了大量的的水汽、杂质和co2，吸收来自地面辐射（地面是对流层大气的直接热源）。 对流运动显著 天气现象复杂多变 与人类关系最密切 平流层 自对流层顶部至50-55km 上热下冷 该层臭氧吸收紫外线，使平流层大气增温。 以平流运动为主 晴朗 适合航空飞行 高层大气 平流层顶部到大气上界 随高度升高气温先下降再升高 ——  ——  电离层（反射无线电波）、 极光、流星 火箭、人造卫星 （一）大气的垂直分层 由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，使高层大气分子或原子电离而产生，出现的灿烂美丽的光辉 高层大气大气层结构特征 • 极光 Structure characteristics of upper atmosphere and Aurora 高层大气中在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 高层大气大气层结构特征 • 流星燃烧 Structure characteristics of upper atmosphere and meteor combustion 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。 高层大气大气层结构特征 • 电离层 Structure characteristics of upper atmosphere and meteor combustion 格莱舍原以为高空和地面一样，结果发现大相径庭——他用自己的飞行，改写了人类对天空的认知。 图2.1自由落体状态中的鲍姆加特纳 ——Analysis of reading guidance before class 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 图2.1自由落体状态中的鲍姆加特纳 ——Analysis of reading guidance before class 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，空气稀薄氧气含量太少；大气以水平运动为主。 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。 （二）大气分层与人类活动 为什么民航客机选择在平流层飞行？ 极光现象发生在哪一层大气？该层大气有什么特征？ 平流层以水平运动为主，大气稳定； 水汽杂质少，能见度高； 臭氧层吸收紫外线，减少辐射。 高层大气。 特征：空气密度很小，有电离层，能反射无线电波。 【探究二】民航客机通常在8-12千米高空飞行，而极光现象出现在80-500千米高空。 知识小结 课堂总结 气温 高度 气温随高度升高而递减 逆温层 气温 高度 气温随高度升高而递增 知识拓展-对流层中的逆温现象 地形逆温 冷空气 坡 坡 谷 山坡上冷空气沿斜坡下沉到谷底积聚并把较暖的空气抬挤上升。 平流逆温 暖空气水平移动到冷的地面上，底层空气受地面影响而迅速降温。 寒冷的地面 暖空气 辐射逆温 夜间地面迅速降温，离地面越近，降温越多；离地面越远，降温越少，形成逆温。 长波辐射 锋面逆温 冷暖空气相遇形成锋面，锋面上方为暖空气，下方为冷空气。 冷气团 暖气团 知识拓展-对流层中的逆温现象（类型及成因） 41 气温 高度 气温 高度 气温 高度 气温 高度 无逆温 气温 高度 逆温生成 逆温消失 逆温层 a:正常 b:傍晚开始逆温 c:黎明逆温最强 d:日出逆温消失 e:正常 逆温层 逆温层 知识拓展-对流层中的逆温现象（辐射逆温形成过程） 不利影响：逆温造成局部大气上热下冷，阻碍空气垂直运动，大气层结稳定，使大量烟尘、污染物、水汽凝结物等积聚在它的下部，易产生大雾天气，从而使能见度降低，地面湿滑，甚至造成严重大气污染。 有利影响：逆温的出现会阻碍空气对流。 抑制沙尘暴的发生。因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。 逆温出现在高空，对飞机飞行极为有利，不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。 知识拓展-对流层中的逆温现象（影响） The atmosphere of the earth GEO©PPT 大气的 组成和垂直分层 Composition and v-s of the atmosphere 第2章 第1节 Chapter2 section 1 新课标人教版 2 019 Lavf57.0.100 Coded by New Bilibili Transcoder v1.1 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Lavf58.28.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $