1、第二节 大气的组成与垂直分层基础认知自主学习一、大气的组成(1)干洁空气。组成。作用。成分 作用氮气 地球上生物体的基本_氧气 人类和其他生物维持_所必需的物质CO2绿色植物进行_的重要原料,对地面具 有_作用O3吸收太阳辐射中的_,是地球生命的“保护伞”元素 生命活动 光合作用 保温 紫外线(2)水汽:水的_变,产生云、雨、雾、雪等天气现象;伴随着热量的吸收和释放,直接影响着地面和大气的_。(3)固体杂质:作为_,是成云致雨的必要条件。相 温度 凝结核 二、大气的垂直分层1.对流层:(1)位置:大气圈的_层。(2)组成:占大气圈总质量的_和几乎全部的_,大气中污染物多 集中在这一层。(3)特
2、征。气温随高度升高而递减。大气_运动显著。_现象复杂多变。(4)与人类活动关系:人类活动主要分布在对流层_。最底 3/4水汽、固体杂质 对流 天气 底部 2.平流层:(1)位置:从对流层顶到约_km高度间的大气层。(2)组成:含有大量_。(3)特征。下层气温随高度变化很_,30km以上气温随高度增加而迅速_。大气以_运动为主。无云雨现象,_好。(4)与人类活动关系:适合航空飞行。50臭氧 小 上升 平流 能见度 3.高层大气:(1)位置:从平流层顶到3 000km高度间的大气层。(2)特征。温度先_后_。空气高度电离,形成若干_。(3)与人类活动关系:电离层反射_,对无线电通信具有重要作用。下
3、降 上升 电离层 无线电波【填图绘图】填写干洁空气的主要组成。【质疑批判】判断下列说法的正误。1.大气圈中最多的成分是氧。()2.大气圈中各种成分均匀分布。()3.臭氧对人类和动物是无害的。()4.空气中只要有水汽就可以形成降水。()5.大气中的尘埃物质可以反射太阳辐射,降低地面温度。()【填图绘图】结合大气垂直分层示意图。1.写出A、B、C三层分别代表哪一层。提示:A层对流层,B层平流层,C层高层大气。2.据图说出A层的气温变化特点。提示:气温随高度升高而递减。3.天气现象复杂多变的是哪一层?提示:对流层(A层)【质疑批判】判断下列说法的正误。1.对流层是大气层各层中最厚的一层。()2.对流
4、层的厚度低纬度地区大于高纬度地区,夏季大于冬季。()3.对流层的厚度为12km。()【对点连线】将平流层特征及成因连线 能力形成合作探究能力一 大气的组成成分及作用【能力形成】1.大气主要成分及其对大气环境的影响:成分 作用二氧 化碳CO2吸收长波辐射(地面辐射)升温的同时释放热能热量射向地面保温作用,CO2植物光合作用太阳能转化为化学能臭氧 平流层中的O3吸收紫外线升温的同时阻挡到达地面的紫外线保护地球上的生物免受紫外线伤害水汽 近地面水汽吸收地面热量大气升温,水汽温度变化吸热或放热水的相变云、雨、雾、雪等天气现象发生杂质 杂质吸附水汽成云致雨,杂质削弱太阳辐射大气能见度降低2.人类活动对大
5、气成分的影响:【知识拓展】臭氧层破坏(1)原因:自然:太阳活动;人为:人类向大气中大量排放消耗臭氧的物质(如氯氟碳化物)。(2)后果:影响人类的健康。一方面,过量的紫外线会破坏人的免疫系统,使人的自身免疫系统出现问题,患呼吸道传染性疾病的人数大量增加;另一方面,过量的紫外线会增加皮肤癌的发病率。影响农作物的产量和质量。影响水域生态系统,会直接引起整个食物链的破坏。(3)措施:减少消耗臭氧层有害气体的排放,如冰箱制冷剂氯氟碳化物的排放(改用无氟制冷剂);寻找新的替代品,加大对替代品的研制力度。【情境探究】2019年1月16日,澳大利亚新南威尔士州进入高温天气,部分地区已高达46.5。新南威士州卫
6、生部门对悉尼西部地区发出高臭氧浓度警报。探究(1)臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线,新州卫生部门为什么会发出高臭氧浓度警报?(综合思维:在地理学习中发现学科价值的能力)提示:臭氧没有颜色,但味道刺鼻,浓度增加,可能会引发各种健康问题,包括胸痛、咳嗽和呼吸道炎症。(2)高温天气为什么会导致臭氧浓度增加?(地理实践力:探究地理问题并用之于实践生活的能力)提示:在高温天气的影响下,当汽车尾气或空调废气中的氮氧化物与空气中的氧气发生反应时,就会产生臭氧。【典例示范】地球大气又称“氮氧大气”,结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表,完成(1)、(2)题。气体成分体积分数/%质量分数/%氮气(N2)
7、78.0875.52氧气(O2)20.9423.15氩气(Ar)0.931.28二氧化碳(CO2)0.03(变动)0.05(1)地球大气称为“氮氧大气”是因为两者()A.占干洁空气成分的99%B.占大气成分的99%C.是生命活动必不可少的物质 D.在其他天体上不存在(2)目前,导致二氧化碳变动的主要因素是()植树造林 大量燃烧矿物化石燃料 新能源公交车的逐渐普及 森林、草原开垦成农田A.B.C.D.【思路点拨】解答该题的思路如下:【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题,氮和氧是大气的主要成分,在干洁空气成分中,无论从体积分数还是质量分数看,氮和氧两者的含量约占99%,故又称地球大气为“氮氧
8、大气”。第(2)题,目前,大气中的二氧化碳浓度逐渐升高,主要原因是:【补偿训练】读大气成分图,回答下列问题。(1)图中A、B表示的大气成分是:A_,B_。其中B的重要作用是_。(2)在其他的气体中,被称为“地球生命保护伞”的是_,其原因是什么?(3)人类活动对大气成分有什么影响?【解析】第(1)题,由图可知,A成分最多,为氮气;其次为B,为氧气,主要作用是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质。第(2)题,被称为“地球生命保护伞”的是臭氧,原因是能大量吸收太阳辐射中的紫外线。第(3)题,人类活动对大气的影响主要是排放的污染物与废弃物产生大气污染造成的影响。答案:(1)氮气 氧气 氧是人类和其他
9、生物维持生命活动所必需的物质(2)臭氧 臭氧能吸收大量紫外线,保护地球上的生物,使其免受过多紫外线的伤害。(3)人类活动排放的污染物与废弃物进入大气,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。能力二 大气垂直分层及特点【能力形成】1.大气垂直分层:(1)大气垂直分层的高度范围。(2)大气垂直分层的温度变化。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。高层大气气温先降低后升高。分层高度范围对流层低纬:1718 km;中纬:1012 km;高纬:89 km平流层对流层顶部至5055 km高层大气 从平流层顶部到大气上界2.对流层特点及与人类的关系:3.平流
10、层特点及与人类的关系:【情境探究】情境一 来自埃塞俄比亚阿鲁西高原的格布雷西拉西耶被称为历史上最伟大的长跑运动员。在他的职业生涯中参加过400多次比赛,并且多次打破世界纪录。他曾是马拉松、10km马拉松、20 000m赛跑、半程马拉松和1小时限时跑世界纪录保持者。据统计,近年来的世界长跑冠军大多来自非洲东部的肯尼亚、埃塞俄比亚等高原国家。情境二 我国的很多体育训练基地也都设在高原城市,如云南昆明的海埂训练基地,青海多巴国家训练基地等。探究(1)体育训练为什么钟情于高原?(综合思维:在地理学习中发现学科价值的能力)提示:一般而言,随着海拔升高,大气中含氧量越低;高原地区,地势高,空气稀薄缺氧,在
11、高原训练心肺功能会比在平原地区强,可以最大程度激发潜能;在平原参加比赛的时候就能够有较大水平的提高。(2)海拔越高越利于运动员的训练吗?为什么?(人地协调观:正确认识地理环境对人类活动的影响)提示:并不是海拔越高,越利于运动员的训练。因为海拔越高,含氧量越低,进行体育运动训练会危害人体健康,甚至危及生命。【典题训练】(2018山东夏季学考)下图为大气的垂直分层示意图,读图完成(1)、(2)题。(1)a层与人类的关系最密切,对其表述正确的是()A.水平运动明显 B.气温随高度升高而升高 C.密度随高度升高而增加 D.天气现象复杂多变(2)与a层相比,b层()A.能大量吸收紫外线 B.随高度升高气
12、温降低 C.空气中水汽含量较大 D.对流运动旺盛【解析】(1)选D,(2)选A。第(1)题,对流层特征:第(2)题,对比平流层特征:大气运动 空气以对流运动为主气温变化 气温随高度升高而降低密度变化 密度随高度升高而降低天气现象 对流层天气现象复杂多变大气运动 以平流运动为主气温变化 臭氧层能大量吸收紫外线,气温随高度升高而升高天气特征 空气中水汽含量较低,杂质少,故天气较晴朗【类题再练】(2021天津高一检测)如图示意南极布伦特冰架上的哈雷站a月(7月)和b月(1月)低层大气平均气温随高度变化。据此完成(1)、(2)题。(1)澳大利亚航空于2017年开通了全世界第一条南极航线,飞机在万米高空
13、巡游,乘客可隔着玻璃俯瞰南极大陆。有关飞机所在大气层的特点叙述正确的是()A.该层大气的热量来源于太阳辐射B.该层大气的主要组成成分是水汽C.存在一定厚度电离层,利于通信D.气温随高度升高降低,气流平稳(2)1月份,哈雷站对流层上界高度约为()A.1.5kmB.8.5kmC.12.5kmD.22.5km【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题,读图可知,a月(7月)属于南极洲寒季,南极洲地区有极夜分布,南极航线多在夏季b月(1月)南极洲暖季通航。根据材料飞机在万米高空巡游和b月低层大气平均气温随高度变化可知,飞机所在大气层随海拔升高而升高,说明是平流层,平流层大气的热量来源于臭氧吸收太阳辐射
14、中的紫外线;水汽主要集中在对流层;电离层分布在高层大气;平流层气温随高度升高而升高。第(2)题,读图可知,1月地面至高度约8.5km处,大气平均温度随高度增加而降低,符合对流层大气平均温度随高度变化的一般规律;从高度约8.5km处开始,1月大气平均温度随高度增加而升高,不符合对流层大气平均温度随高度变化的一般规律。【补偿训练】读“大气垂直分层”示意图,完成(1)、(2)题。(1)人类排放的氯氟碳化物,对大气层中影响最大的是()A.A层 B.B层 C.C层 D.D层(2)“蓝蓝的天上白云飘”歌词中的蓝天白云发生在()A.A层 B.B层 C.C层 D.D层【解析】(1)选B,(2)选A。第(1)题
15、,人类排放的氟氯碳化物,对大气层中影响最大的是臭氧,臭氧层分布在2227千米处的平流层中,符合的是B层。第(2)题,对流层上冷下热,气流在上升过程中易成云致雨,故“蓝蓝的天上白云飘”歌词中的蓝天白云发生在对流层中。素养发展图表应用【常见图形】图形1 大气垂直分层示意 图形2 地球大气的垂直分层(部分)示意图 图形3 大气垂直分层示意图【探源母图】1.图形实质:试题中的各种大气垂直分层示意图实质都是教材图呈现的大气垂直分层中各层气温随高度变化、各层大气的运动状况、各层大气与人类活动的关系等知识。2.学科素养:读懂此图需要具备一定的区域认知、综合思维与地理实践力等学科素养。【母图探究】大气的垂直分
16、层示意 思考(1)图中纵坐标、横坐标表述的含义是什么?提示:纵坐标表示海拔,横坐标表示气温,注意0 气温的位置及气温的变化趋势。(2)大气气温在各层中随高度增加如何变化?提示:在对流层中随高度增加而降低,在平流层中随高度增加而增加,在高层大气中随高度增加先降低再升高。(3)各层大气气温的热量来源是什么?在对流层、平流层中大气的运动有什么特点?提示:对流层的热源来自地面辐射、平流层的热源是臭氧层、高层大气是电离层;在对流层中大气以对流运动为主,平流层中大气以平流运动为主。(4)列举各层大气与人类活动的关系案例。提示:人类生活在对流层底部,天气现象复杂多变影响人类活动;平流层臭氧层吸收紫外线保护地
17、球上的生命,适合航空飞行;高层大气的电离层对无线电通信有重要作用,流星现象、极光、人造卫星等位于这一层。学情诊断课堂测评1.(水平1)关于低层大气物质组成的叙述,正确的是()A.干洁空气、二氧化碳、水汽B.氮、氧、二氧化碳C.二氧化碳、水汽和固体杂质D.干洁空气、水汽和固体杂质【解析】选D。低层大气由干洁空气、水汽和固体杂质组合,干洁空气的主要成分可分为氮气、氧气和二氧化碳等不同成分。(水平1)气球作为探空的工具已经被广泛使用,如下图所示,一探空气球由地面上升至25 km处。据其可能探测到的现象,回答2、3题。2.探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是()A.一直递减B.一直递增C.递增
18、递减D.递减递增3.探空气球探测到水汽主要集中在()A.对流层B.平流层C.高层大气D.电离层【解析】2选D,3选A。第2题,探空气球从对流层到平流层。对流层的气温分布规律是随高度增加而降低,平流层的分布规律是随高度的增加气温增加。第3题,水汽主要集中在对流层。(水平1、2)下图为局部大气层气温随高度变化曲线示意。完成4、5题。4.图示大气层属于()A.对流层 B.平流层 C.臭氧层 D.高层大气 5.该层大气()A.适合飞机高空飞行 B.极光现象频繁 C.适合人造卫星飞行 D.对流运动显著【解析】4选D,5选B。第4题,读图可知,图示大气层高度位于50km以上,表示高层大气;对流层和平流层均
19、位于距离地表50km以下,臭氧层位于平流层中。第5题,高层大气易与太阳活动抛出的高速带电粒子发生摩擦,产生极光;平流层更适合飞机的高空飞行;人造卫星飞行在大气层之外;高层大气对流运动不显著,对流层对流运动显著。(水平2)臭氧层因吸收大部分紫外线而被誉为“地球的保护伞”,但目前臭氧在减少。图中每种紫外线宽度变化代表其浓度变化。回答6、7题。6.据图判断,臭氧层(臭氧浓度最大)的海拔()A.015 kmB.1530 kmC.3045 kmD.4560 km7.如果图示中臭氧浓度减少,导致地面生物受到伤害最大的紫外线波段是()A.UV-aB.UV-bC.UV-cD.三种相同【解析】6选B,7选B。第
20、6题,直接根据图示纵坐标读数即可。第7题,根据图示每种紫外线宽度变化代表其浓度变化,图示UV-b在臭氧层大量减少,反映臭氧层能大量吸收UV-b的紫外线,故臭氧浓度减少,导致 UV-b 紫外线到达地面大幅增加,导致伤害地面生物。8.(水平1、2)读大气的垂直分层示意图,完成下列各题。(1)依次写出图中字母A、B、C代表的各大气分层名称。(2)写出A层干洁空气中含量最多的大气成分。简述图中A层大气所具有的特点。(3)图中B层大气被誉为“地球生命的保护伞”,请说明其中的原因。该大气分层非常利于高空飞行,简要分析其中的原因。(4)写出电离层位于图中大气层的哪一分层(用字母表示),说明电离层对于人类有什
21、么重要作用。【解析】第(1)题,读图,图中字母A代表对流层、B代表平流层、C代表高层大气。第(2)题,干洁空气中含量最多是氮。图中A是对流层,集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽和固体杂质。地面辐射是大气的主要直接热源,所以气温随高度的增加而降低。热空气上升,冷空气下沉,空气对流运动显著,天气现象复杂多变。第(3)题,图中B层大气是平流层,该层中的臭氧能够强烈吸收太阳辐射中的紫外线,使地球生物免受强烈太阳紫外线的伤害,因此被誉为“地球生命的保护伞”。第(4)题,电离层位于图中大气层的C层,即高层大气。电离层大气处于高度电离状态,能反射短波无线电波,对无线电通信有重要作用。答案:(1)对流层、平流层和高层大气。(2)氮。集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质;气温随高度的增加而降低;空气对流运动显著;天气现象复杂多变。(任答其中三点即可)(3)该层中的臭氧能够强烈吸收太阳辐射中的紫外线,使地球生物免受强烈太阳紫外线的伤害。大气以水平运动为主,气流平稳;水汽、杂质少,天气晴朗,能见度高。(4)C层。能反射短波无线电波,对无线电通信有重要作用。