資源簡介

(共39張PPT)
大氣的組成和垂直分層
大氣是由哪些成分組成的？
大氣在垂直方向上可分為幾層？各層有何特點？
大氣的組成和垂直分層與人類活動有怎樣的聯系？
本節重點問題
39千米高空的大氣與地面有哪些不同？他為什么需要配備特制宇航服？
閱讀材料
思考
2012年10月14日，奧地利“墜落人”菲利克斯·鮑姆加特納，在美國新墨西哥地區乘坐太空艙升空。約3小時后，他上升至39千米高空。隨后從那里跳下，4分鐘后才打開降落傘，成為第一個自由落體速度超音速的人。他配備的特制宇航服，外表絕緣，密封的內層中填充加壓氧氣；頭盔內有液氧系統，護目鏡中裝有溫度調節器。
1
大氣的組成
Part one
干潔空氣
低層大氣中除去水汽和雜質以外的混合氣體
21%
78%
1%
干潔空氣成分的體積分數
（25千米以下）
二氧化碳 CO2
光合作用的原料；調節地表溫度
臭氧—O3
吸收紫外線，保護地球生命
氧氣 O2
生物維持生命活動的必需物質
氮氣—N2
生物體內蛋白質的重要組成部分
78%
21%
1%
水汽和雜質
含量很少，卻在天氣扮演重要的角色。
水的相變，產生云、雨、霧、雪等一系列的天氣現象。
大氣中的雜質作為凝結核，是成云致雨的必要條件。
大氣的組成及作用
大氣組成 主要作用
干潔空氣 主要成分 N2 生物體的基本成分
O2 維持生物活動的必要物質
微量成分 Co2 植物光合作用的原料、對地面保溫
O3 吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害
水汽 成云致雨的必要條件、對地面保溫
固體雜質 成云致雨的必要條件
前
后
人類活動前后對比
人類活動排放的污染物進入大氣，會影響大氣的成分和含量，對生態系統和人類生存造成不利影響。
思考
1740年到2011年，短短不到300年的時間里，二氧化碳體積分數變化趨勢怎么樣？是什么原因產生的變化呢？造成什么影響？
變化趨勢
呈現上升趨勢，增加速度加快
原因
化石燃料燃燒（釋放大量二氧化碳）
土地利用的變化（毀林，減少森林吸收二氧化碳的量）
影響
O3在減少,出現 O3空洞 空調、冰箱的使用，氟利昂增加
活動
了解大氣含氧量減少對人體產生的影響
大氣中氧氣含量對人體健康至關重要。科學研究發現，適當的缺氧環境有利于激發運動員的運動潛力。但含氧量太低會危害人體健康甚至危及生命。
我國已建成甘肅榆中、青海多巴、云南海埂、河北興隆、云南呈貢等國家級高原體育訓練基地。目前，世界公認的平原運動員進行高原訓練的最佳高度為海拔1800-2400米。
活動
了解大氣含氧量減少對人體產生的影響
榆中 多巴 海埂 興隆 呈貢
海拔/m 1996 2366 1888 2118 1906
經度 104°02′E 103°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E
緯度 35°52′N 35°52′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N
青海多巴
甘肅榆中
云南海埂、呈貢
河北興隆
在中國地圖上找到我國高原訓練基地的位置
河北興隆
海拔2118米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
青海多巴
海拔2366米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
甘肅榆中
海拔1996米
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
含氧量比
100%
89%
78%
70%
61%
海拔/m
0
1000
2000
3000
4000
云南海埂、呈貢
海拔1888米
在奧運會等世界重大體育賽事中，來自非洲埃塞爾比亞、肯尼亞的中長跑運動員往往成績優異。
在非洲地形圖上，找出在兩個國家，歸納它們共同的地形特點。由此，你能推測這兩個國家中長跑運動員成績優異的原因嗎？
海拔/m 0 1000 2000 3000 4000
含氧量比 100% 89% 78% 70% 61%
目前，世界公認的平原運動員進行高原訓練的最佳高度為海拔1800-2400米。我國的高原訓練基地的海拔在這個范圍內嗎？推測運動員在更高海拔訓練反而達不到理想成績的原因。
思考
2
Part two
大氣的垂直分層
思考
為什么平流層適合飛機飛行？
思考
無線通信利用了哪層大氣的特性？
溫度（℃）
高度
（km）
20
0
140
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
大氣的垂直分層
溫度、運動狀況和密度
電離層
高層大氣
電離層反射無線電波
氣溫隨高度升高先降低后又持續上升。
來自太空的流星體會燃燒，成為我們夜晚看到的流星。（80-120千米）
在80-500千米的高空，有若干電離層。電離層大氣在太陽紫外線和宇宙射線的作用下，處于高度電離狀態，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
電離層高度和氣溫變化圖
歸納電離層的主要特點并分析其成因
氣溫隨高度升高先降低后又持續上升
高層大氣氣壓很低，空氣密度很小，會出現極光
會出現極光，有若干電離層，能反射無線電波
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
中間層
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
中間層高度和氣溫變化圖
歸納中間層的主要特點并分析其成因
中間層又稱中層。自平流層頂到85千米之間的大氣層。
氣溫隨高度增高而迅速降低，中間層的頂界氣溫降至－83℃～－113℃。
出現強烈地對流運動，又稱為高空對流層或上對流層。這是由于該層大氣上部冷、下部暖，致使空氣產生對流運動。
歸納中間層的主要特點并分析其成因
中間層又稱中層。自平流層頂到85千米之間的大氣層。
氣溫隨高度增高而迅速降低，中間層的頂界氣溫降至－83℃～－113℃。
出現強烈地對流運動，又稱為高空對流層或上對流層。這是由于該層大氣上部冷、下部暖，致使空氣產生對流運動。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
平流層
平流層
鮑姆加特納從空中跳下的高度
范圍：自對流層頂部至50-55千米高空。
氣溫隨高度升高而升高。
臭氧層吸收大量太陽紫外線，使大氣增溫。
平流層的大氣上部熱，下部冷，不易形成對流，主要以平流運動為主。
該層大氣中水汽和雜質含量很少，無云雨現象，能見度好，適合航空飛行。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
歸納平流層的主要特點并分析其成因
大氣平穩,天氣晴朗,有利高空飛行
氣溫隨高度升高而升高。
大氣上熱下冷，大氣不易形成對流，以水平運動主；
平流層高度和氣溫變化圖
歸納平流層的主要特點并分析其成因
大氣平穩,天氣晴朗,有利高空飛行
氣溫隨高度升高而升高。
大氣上熱下冷，大氣不易形成對流，以水平運動主；
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
對流層
對流層 —— 與人類的關系最密切
緯度
高緯度地區： 8—9千米
中緯度地區：10—12千米
低緯度地區： 17—18千米
季節
夏季較厚
冬季較薄
大氣圈的最底層，集中了約75%的大氣的質量和90%以上的水汽質量、固體雜質，大氣中的污染物也多集中在這一層。
對流層下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節而變化。
對流層高度和氣溫變化圖
高度（千米）
20
0
140
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
（攝氏度）
歸納對流層的主要特點并分析其成因
空氣對流運動顯著
常出現風、云、雨、雪等天氣現象
氣溫隨高度增加而遞減，每上升100米降低0.6℃。
歸納對流層的主要特點并分析其成因
空氣對流運動顯著
常出現風、云、雨、雪等天氣現象
氣溫隨高度增加而遞減，每上升100米降低0.6℃。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
對流層
電離層(熱層)
中間層
平流層
高
層
大
氣
溫度
℃
垂直分層 高度 主要特點 特點成因
對流層 低緯17～18千米 中緯10～12千米 高緯8～9千米 氣溫隨高度的增加而遞減 (每升高100米，溫度大約降低0.6℃） 地面是對流層大氣主要的直接熱源
離地面越近，受熱越多
空氣對流運動顯著 該層上部冷、下部熱
有利于空氣對流運動
天氣現象復雜多變 幾乎全部水汽、固體雜質集中在該層
對流運動易成云致雨
平流層 對流層頂 到50～55千米 下層氣溫隨高度變化小； 30千米以上隨高度增加而迅速上升 該層中的臭氧大量吸收太陽紫外線
氣流以平流運動為主 該層大氣上熱下冷，大氣穩定
有利于高空飛行 水汽、雜質極少，云雨絕跡，
能見度好，氣流平穩
高層大氣 平流層頂到大氣上界(高度約2000～3000千米) 氣壓很低，密度很小 離地面遠，引力小
80～500千米高空有若干電離層， 能反射無線電波 電離層大氣在太陽紫外線和宇宙射線的作用下，處于高度電離狀態
THANKS！

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