2.2 大气的组成和垂直分层 课件 2026-2027学年上学期高一地理中图版必修第一册

从浩渺的宇宙中看地球，它的表面好像被一层“薄纱”所包裹着。这层“薄纱”就是大气。 大气圈对地球生命的保护 防弹衣 遮阳伞 保温被 月球表面陨石坑 大气的吸收、反射、散射 太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地 第二章 自然地理要素及现象 大气的组成与垂直分层 第二节 3 39千米高空的大气与地面有哪些不同？为什么需要配备特制宇航服？ 阅读材料 思考 2012年10月14日，奥地利“坠落人”菲利克斯·鲍姆加特纳，在美国新墨西哥地区乘坐太空舱升空。约3小时后，他上升至39千米高空。随后从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，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。 大气是由哪些成分组成的？ 大气在垂直方向上可分为几层？各层有何特点？ 大气的组成和垂直分层与人类活动有怎样的联系？ 本节重点问题 6 大气的组成 1 现代地球大气是距今3.5亿年前，当陆地上开始出现大量植物时，才逐渐演变形成的。大气是由干洁空气、固体杂质和水汽等组成的混合物。 干洁空气的组成 它们还可以分出次一级地貌类型 （1）氮气是空气中含量最多的气体。 （2）氮元素是生物体蛋白质基本组成元素，是生物体健康生长必不可少的元素。 （3）氮气还有工业原料、防腐防氧化的填充剂等用途。 1、氮气（N2） 干洁空气 （1）大气中含量仅次于氮气的气体。 （2）众多生物生命活动必需的物质。 2、氧气（O2） （1）主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。 （2）植物进行光合作用的重要原料。 （3）重要的温室气体，对地面具有保温作用。 3、二氧化碳（CO2） 思考 1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数变化趋势如何？导致其变化的原因是什么？会造成什么影响？ 变化趋势 呈现上升趋势，增加速度加快 原因 ①化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳） ②破坏森林（毁林，减少森林吸收二氧化碳的量） 影响 导致全球气候变暖，进而导致海平面上升，淹没沿海地区，极端气候多发。 12 高空的氧，在太阳紫外线的催化作用下，形成了3个氧原子组成的臭氧。臭氧的浓度在垂直方向上分布不均。 4、臭氧（O3） 根据左图中臭氧浓度随高度的变化曲线可以看出，臭氧在距离地面20-25千米是浓度最高的区域。 臭氧层 （1）臭氧层能吸收太阳辐射中的紫外线，是地球生命的“保护伞”。 （2）在低层大气中，臭氧浓度增高会对人体的健康造成不利的影响。(如对人体呼吸道产生刺激作用，导致咳嗽、呼吸困难) 臭氧层 臭氧层的保护 大气中臭氧浓度随高度的变化 臭氧层 氟化物增多 大量使用氟里昂气体是导致大气中氟化物增多的原因之一 大气中的臭氧每减少1%。照射到地面的紫外线就增加2%，人的皮肤癌就增加3%，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击，影响农林牧渔业。 臭氧层空洞：南极 人类已经把 1500 万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用，大部分还在大气中游荡，因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃，臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的因素。若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也遭到“灭顶之灾”，地球将会成为无任何生命的不毛之地。1．农产品减产及其品质下降。试验200种作物对紫外线辐射增加的敏感性，结果2/3有影响，尤其是大米、小麦、棉花、大豆、水果和洋白菜等人类经常食用的作物。估计臭氧减少1%，大豆减产1%。 2．减少渔业产量。紫外线辐射可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物。实验表明，臭氧减少10%，紫外线辐射增加20%，将会在15天内杀死所有生活在10米水深内的鳗鱼幼鱼。 含量很少，却在天气扮演重要的角色。 水汽：水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列的天气现象。 杂质：大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 水汽含量： 海洋 ＞陆地，湿润区＞干旱区，地面＞高空 杂质含量： 陆地＞海洋，城市＞农村，冬季＞夏季 水汽和杂质 降雨=充足水汽+凝结核+气温降低 16 1、气溶胶 概念：指大气中均勺分布着相当数量的固休微粒和液体微滴，如海盐、粉尘、灰尘、烟尘和有机物等，它们所构成的稳定混合物，统称为气溶胶。 来源：主要是来自人类活动，如工业生产、生活燃料以及各种交通工具排放产生的烟雾粉尘等。另外还来自火山爆发、流星体燃烧、森林火灾、海浪飞沫、风沙土尘和植物花粉传播等。 由于自然和人为原因，大气中增加了许多新成分，主要有气溶胶和污染气体。 2、污染气体 概念：指随着工业和交通运输业的发展、许多有害气体会被排放到大气中，它们被称为污染气体，主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、氟化氢、二氧化氮、一氧化氮和氨气气等。 来源：工业和交通运输业等。 危害：严重危害人类的健康和生存环境。 P42名词链接 活动 哪些人类活动会造成大气污染？探讨并列举你所在地区减少大气污染的三项措施。 焚烧秸秆、工厂废气排放、燃放烟花爆竹、家庭用煤炉生火做饭等 你所在地区当天的空气质量指数是多少，属于哪一级？ 总结：大气的组成及作用 大气组成 主要作用 干洁空气 主要成分 N2 生物体的基本成分 O2 维持生物活动的必要物质 微量成分 CO2 植物光合作用的原料、对地面保温 O3 吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害 水汽 成云致雨的必要条件、对地面保温 固体杂质 成云致雨的必要条件 20 活动 了解大气含氧量减少对人体产生的影响 大气中氧气含量对人体健康至关重要。科学研究发现，适当的缺氧环境有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。 21 在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲埃塞尔比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异。在非洲地形图上，找出在两个国家，归纳它们共同的地形特点。由此，你能推测这两个国家中长跑运动员成绩优异的原因吗？ 高海拔地区空气稀薄，气压较低，运动员每一次呼吸要想获得正常的氧气就需要扩大呼吸量，这种训练可以增加肺活量，增强血液携氧能力。当运动员回到平原地区参加比赛时，心肺功能增强，扩大的肺活量可以使每一次呼吸获得更多的氧气，增强运动的能力，使比赛成绩显著提高。 22 我国已建成甘肃榆中、青海多巴、云南海埂、河北兴隆、云南呈贡等国家级高原体育训练基地。目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1800-2400米。 了解大气含氧量减少对人体产生的影响 榆中 多巴 海埂 兴隆 呈贡 海拔/m 1996 2366 1888 2118 1906 经度 104°02′E 103°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E 纬度 35°52′N 35°52′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N 23 青海多巴 甘肃榆中 云南海埂、呈贡 河北兴隆 在中国地图上找到我国高原训练基地的位置 24 海拔/m 0 1000 2000 3000 4000 含氧量比 100% 89% 78% 70% 61% 目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1800-2400米。我国的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。 思考 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。 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。 大气的垂直分层 2 自主探究：阅读课本“大气的垂直分层图”回答： 1.大气垂直分层的依据及各层名称。 2.各层气温与高度的关系。 3.各层大气的运动特点。 4.天气现象复杂多变的是哪一层？ 1.平流层为什么适合飞机飞行？ 2.无线电通信运用了哪层大气的特性？ 分层依据：根据地球大气的温度、密度和运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气。 大气的垂直分层 28 对流层 平流层 高层大气 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 600 1000 800 400 海拔/千米 温度/℃ 特点： 气温随高度的升高而降低（地面是对流层大气的直接热源。）； 1 具有剧烈的对流运动（大气上冷下热） 2 天气现象复杂多变,是主要天气现象的发生地。（集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质） 3 热 冷 对流层 平流层 高层大气 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 600 1000 800 400 海拔/千米 温度/℃ 对流层 厚度：随纬度、季节而变化 高纬地区 8～9km 中纬地区 10～12km 低纬地区 17～18km 夏季＞冬季 一般情况下，近地面大气温度高，对流层高度就大。 ①纬度低，对流层高度大；纬度高，对流层高度小。 ②同一地区，夏季(或白天)对流层高度大，冬季(或黑夜)对流层高度小。 ③夏季(或白天)陆地的对流层高度大于海洋；冬季(或黑夜)相反。 ④同纬度地区暖流流经的地区对流层高度大于寒流流经的地区。 1、对流层高度的时空分布规律： 对流层的高度取决于空气的对流运动的强度 空气对流运动的强度取决于近地面空气温度的高低和空气上下层温差的大小 近地面温度的高低取决于纬度高低、季节变化、天气变化等。 特别提醒 “高处不胜寒”的原因是？ 地面是近地面大气主要、直接的热源 “高处”离地面较远，接收到的地面辐射较少 2、干洁空气中能吸收并放射长波辐射，对地面有一定保温作用的是 A、氮气 B、氧气 C、二氧化碳 D、水汽 C 1、下列各地中，对流层厚度最大的是： A、上海 B、莫斯科 C、新加坡 D、北京 C 练一练： 平流层 鲍姆加特纳从空中跳下的高度 范围：自对流层顶部至50-55千米高空。 气温随高度升高而升高。尤其是在30千米以上，气温随着高度增加而迅速上升，这是因为平流层的臭氧吸收大量紫外线使得大气增温的原因。 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，大气平稳，能见度好，适合航空飞行。 高度 km 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 电离层(热层) 中间层 平流层 高 层 大 气 温度 ℃ 冷 热 34 思考： 一架飞机从北极出发，到达南极，飞行高度保持在10千米，该飞机依次经过哪些大气垂直分层中哪些层？ 纬度 17~18 10~12 10~12 8~9 8~9 N 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90°S 厚度（KM) 5 10 15 20 对流层—平流层—对流层—平流层—对流层 对流层 平流层 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 600 1000 800 400 海拔/千米 温度/℃ 高层大气 厚度：平流层顶→～3000km 高纬地区 8～9km 中纬地区 10～12km 低纬地区 17～18km 特点： 气温随高度的升高先降后升（自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温下降；随后，大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升）； 1 有流星现象（80～120km高空）； 2 密度小，与星际空间接近。该层中有大量离子和自由电子，存在电离层，能够反射无线电波,影响无线电通讯。 3 高层大气 垂直分层 高度范围 主要特点 与人类关系 对流层 因纬度而异： 低纬17～18km 中纬10～12km 高纬8～9km ①气温随高度的增加而降低 ②空气对流运动显著 ③天气现象复杂多变 ①与人类关系最为密切，人类就生存在对流层底部 ②各种天气现象发生在对流层 平流层 自对流层顶至50～55km高度 ①气温随高度增加而增加（臭氧大量吸收紫外线增温） ②气流以水平运动为主 ①臭氧大量吸收太阳紫外线（被誉为“地球生命的保护伞”） ②气流平稳，有利于高空飞行 高层大气 平流层顶到大气上界 ①气压很低，密度很小 ②在80～500千米的高空有若干电离层 电离层能反射短波无线电波，对无线电通信有重要作用 对比小结 1、大气是地球的“保温被”，是因为大气中含有杂质。（ ） 2、大气是地球的“保护伞”，是因为大气中含有氩气。（ ） 3、干洁空气中含量最多的是氧气。（ ） 4、人类大量排放的氟氯烃使大气中臭氧减少。（ ） 5、城市大气中的固体杂质较多，其它因素相同的情况下，降水通常比农村多。（ ） 快速抢答 × × × √ √ 6、宇宙飞船升空过程中，所穿越大气的温度一直降低。（ ） 7、全球各地对流层的高度是一样的。（ ） 8、高层大气温度随高度的升高而升高。（ ） 9、平流层里气温随高度的增加而递减。（ ） 10、高层大气中的电离层对无线电通讯有重要作用。（ ） 快速抢答 × × × × √ 大气圈的垂直分层与结构 左图为“大气垂直分层示意图”。读图，完成1～2题。 1．图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 (　　) A．① B．② C．③ D．④ 2．对无线电短波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 气球作为探空的工具已被广泛使用，如下图所示，一探空气球由地面上升至100千米处，据其可能探测到的现象完成3-5题。 3.探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是 A.递增→递减→递减 B.递减→递增→递减→递增 C.递增→递减→递增→递减 D.递减→递减→递增→递增 4.探空气球探测到水汽集中的层次是（） A.对流层 B.平流层 C.高层大气 D.电离层 5.探空气球在某一高度时,其与基站的通讯设备发生异常现象，该层可能是 A.臭氧层 B.热层 C.对流层 D.电离层 6.①②③④四条曲线中，正确表示图示大气层气温垂直分布情况的是（ ） A.① B.② C.③ D.④ 7.影响该大气层气温垂直变化的主要因素是（ ） A.地面辐射 B.CO2 气体 C.臭氧气体 D.人类活动 8.有关该大气层的正确叙述有（ ） A.有电离层，对无线电通讯有重要作用 B.天气晴朗，对流旺盛，有利于高空飞行 C.上部冷下部热，空气以平流运动为主 D.顶部与底部的气温相差约 50℃左右 A C D 右图为“地球大气的垂直分层图（部分）”，据图完成6-8 题。 9.北京飞往美国华盛顿的飞机，升空20分钟后遇到雷雨天气，此时飞机应(　　) A．迅速进行迫降 B．不断降低飞行高度 C．保持原有高度 D．升至万米以上高空 D 解析： 雷雨天气一般出现在对流层，飞机遇到雷雨天气说明还在对流层。对流层由于对流现象明显，大气不稳定，不适宜飞机飞行，飞机应升至万米以上高空的平流层，以保证安全。 43 逆 温 拓展 正常情况下，对流层气温垂直分布为随高度增加而降低（每升高100米，气温降低约0.6°C） 在一定条件下，对流层某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至出现气温随高度的增加而升高的现象，这称之为逆温现象 逆温的类型及成因 辐射逆温 在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快。一年中冬季最明显，一天中日出前后最强。 高度 气温 ① 正常气温 高度 气温 ② 出现逆温 高度 气温 ③ 逆温层加厚 高度 气温 ④ 逆温逐渐消失 高度 气温 ⑤ 气温恢复正常 逆温的类型及成因 当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，暖空气与冷地面之间不断进行热量交换。暖空气下层受冷地面影响最大，气温降低最强烈，上层降温缓慢，从而形成逆温。在中纬度沿海地区出现较多 冷 暖 暖 平流逆温 逆温的类型及成因 锋面逆温 冷暖气团相遇，由于物理性质的差异，冷气团在下，暖气团在上 冷 暖 逆温的类型及成因 地形逆温 由于夜晚山坡散热块，山坡上的冷空气沿着山坡下沉到谷地，谷地暖空气被抬升，从而出现温度倒置现象 冷 暖 暖 冷 逆温的影响 不利影响： 逆温时大气结构比较稳定，容易加重大气污染 对天气：容易产生大雾等不利天气 对交通：能见度降低，地面湿滑，不利于飞机起飞 大气污染的帮凶 有利影响： 阻碍了空气对流，可以抑制沙尘暴的发生 高空逆温利于飞机的飞行 谷地逆温，谷地冷空气堆积不利于作物果树生长，山坡温度较高利于作物果树生产。 逆温的影响 图2为北半球中纬度某地某日5次观测到的近地面气温垂直分布示意图。当日天气晴朗，日出时间为5时。读图回答下题。 由图中信息可分析出 A、5时、20时大气较稳定 B、12时、15时出现逆温现象 C、大气热量直接来自太阳辐射 D、气温日较差自下而上增大 当堂 训练 52 1、甲、乙、丙、丁四图中最有利于大气污染物扩散的是(　　) A．甲　　B．乙　　　 C．丙　　D．丁 下图是某地气温垂直分布图 当堂 训练 53 2、若该地气温由甲逐渐演变到丁，则造成气温垂直变化的原因可能是(　　) ①台风过境　 ②晴朗无云的夜晚　 ③冷空气南下　④热带海洋气团影响　 ⑤暖锋过境　 ⑥连续阴雨 A．①④ B．③⑥ C．②③ D．⑤⑥ 下图是某地气温垂直分布图 当堂 训练 54 3、下列哪种地形易造成该地气温由甲到丁的演变(　　) A．山地 B．谷地 C．平原 D．丘陵 下图是某地气温垂直分布图 当堂 训练 55 下图示意北半球中纬度某地景观。据此完成下列4-5题。 4．此时天气最可能是 A．晴朗、无风 B．阴雨、无风 C．晴朗、大风 D．阴雨、大风 A 【典题精练】 当堂 训练 下图示意北半球中纬度某地景观。据此完成下列4-5题。 C 【典题精练】 5．下列四图最可能正确表示此时图示区域气温垂直变化状况的是(　　) 当堂 训练 下图示意北半球中纬度某地景观。据此完成下列4-5题。 【典题精练】 6．图示大气现象 A．由近地面大气强烈上升引起 B．可能使近地面大气污染加剧 C．由近地面大气强烈下沉引起 D．有利于近地面大气污染扩散 B 当堂 训练 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS (T-tech) Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $