1、第四节 地球的圈层结构情景导入北京时间2011年3月11日13时46分，日本东北地区宫城县以东太平洋海域发生里氏9.0级强震，这是日本历史上“近1200年一遇”的地震。尽管日本应对地震的经验非常成熟，但由于此次地震强度极为罕见，因此预计将给日本造成“数以千万美元计”的经济损失。新课学前导航【思考】为何地震发生时当地居民先感到颠簸后感到晃动？【点拨】地震波有纵波和横波之分，纵波传播速度快而横波传播速度慢，故纵波先到达地面，引起地面上下颠簸，随后而来的横波则导致左右摇晃。目标定位1.了解地震波的类型及传播特征、地球的外部圈层的构成及各层的基本特征、低层大气的组成及分层现象。2.掌握地球内部圈层的划
2、分及岩石圈与软流层的区别。3.理解地震波在研究地球内部结构方面的意义。基础梳理自学导引 一、地球的内部圈层 1划分依据：_。2划分界面：_面和_面。3内部圈层：自外向内分为_、_、_三层。地震波莫霍古登堡地壳地幔地核4圈层特点(1)地壳：地表到_，是由_组成的固体外壳；厚度不均，_部分薄，_部分厚。(2)地幔：界于莫霍面与_之间；上地幔上部有一个_，这里可能为_的发源地。(3)地核：_面以下的部分；主要由_和_组成。莫霍面岩石大洋大陆古登堡软流层岩浆古登堡铁镍图表解读 1读教材图141 地球内部圈层结构示意，据图分析：(1)在莫霍面和古登堡面，地震波波速的突然变化说明了什么问题？(2)推测地幔
3、和外地核的物质状态可能是什么？提示：(1)地震波波速的突然变化说明莫霍面和古登堡面两侧物质或物质的性质差异很大。(2)地幔中横波可以通过，由此推知地幔的物质状态为固态。外地核中横波不能通过，由此可推知外地核可能是熔融状态。二、地球的外部圈层 1大气圈(1)低层大气成分组成：_、_和固体杂质。(2)大气成分的作用 _：是地球生物体的重要组成部分。氧气：一切生物_必需的物质。干洁空气水汽氮气生命活动二氧化碳：含量虽少，却是绿色植物进行_的重要原料。臭氧：能大量吸收太阳辐射中的_，使生物免受其害。水汽：是影响_的重要因素。(3)垂直分层 依据大气垂直方向上_及_，可将大气分为_、_和高层大气。光合作
4、用紫外线天气变化物理性质运动状况对流层平流层对流3/4固体杂质递增对流平流高层紫外线臭氧增加水平电离层2水圈(1)组成 海洋水：是水圈的主体，占总量的_以上，面积占全球面积的_。陆地水：包括_、河流水、_、地下水、沼泽水等，其中_占淡水的2/3。(2)意义：几乎伴随着一切自然地理过程，促进_的发展和演化。97%71%湖泊水冰川水冰川水地理环境3生物圈(1)组成：是由地球_及其_构成的特殊又重要的圈层。(2)意义：自然地理环境系统中_的圈层。生物生存环境最活跃图表解读2读教材图145 大气的垂直分层(中纬度地区)，据图分析：(1)地球外层大气可以分为哪几个层次？各有何主要特点？(2)对流层厚度随
5、季节和纬度如何变化？(3)平流层内温度随高度增加而递增的原因是什么？对航空飞行非常有利的原因是什么？提示：(1)由下往上可依次划分为对流层、平流层和高层大气三个层次。对流层的特点：气温随高度的增加而降低；对流运动显著；天气现象和天气变化主要发生在这一层。平流层的特点：气温随高度增加呈明显递增趋势；空气大多作水平运动。高层大气的特点：大气的密度非常小；电离层能够反射无线电波。(2)夏季对流层增厚，冬季变薄；低纬度地区厚，高纬度地区薄。(3)平流层大气的热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收，上部臭氧对紫外线吸收较多。平流层上部热下部冷，大气稳定，不易形成对流，平流层内的空气大多作水平运动。同时平流层
6、水汽、杂质含量极少，大气平稳，天气晴朗，对航空飞行非常有利。要点串讲知能突破1圈层的划分以莫霍面和古登堡面为界，可以将地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。地球内部圈层的划分及各圈层特点2各圈层特点地球内部圈层构造 不连续界面(圈层界线)平均深度(km)地震波的速度变化 主要组成物质 各圈层的主要特点 地壳 莫霍面 古登堡面 17(全球平均)1000 2900 纵波和横波速度明显加快 纵波速度突然减慢，横波消失 岩石 厚度不均，大洋部分薄，大陆部分厚 地幔 上地幔 下地幔 铁、镁的硅酸盐类 上地幔上部存在一个软流层，可能是岩浆的主要发源地；软流层以上部分为岩石 地核 外地核 可能呈熔融状态
7、内地核 以铁、镍为主 呈固态，压力极大【特别提醒】地壳与岩石圈的关系岩石圈是由岩石组成的，包括地壳和上地幔顶部(软流层以上的上地幔)。岩石圈所包含的范围大，平均厚度70100千米。如下图所示：地壳、上地幔(部分)、岩石圈、软流层示意图 岩石圈地壳上地幔顶部地球内部软流层以上的圈层右图为地球内部圈层剖面示意图，据图回答下列问题。(1)圈层名称：A_；C_；E_；F_。例1(2)界面名称：B_；D_。(3)A层的平均厚度为_千米。(4)_(填字母)层的上部存在一个软流层，可能是_的主要源地之一。(5)岩石圈是指_层(填字母)和_顶部(软流层以上)，由_构成。(6)从A到F，压力越来越_，温度越来越
8、_，密度越来越_。(7)人类对地球内部的认识，主要是通过测知_得到的。【解析】地球内部以莫霍面和古登堡面为界，可以划分为地壳、地幔和地核三个圈层，地核又可进一步划分为外地核和内地核。故A为地壳，B为莫霍面，C为地幔，D为古登堡面，E为外地核，F为内地核，其中地壳的平均厚度为17千米。在地幔的上部存在一个软流层，一般认为是岩浆的发源地。地壳和上地幔顶部(软流层以上)，由坚硬的岩石组成，合称为岩石圈。越往地球内部压力越大，温度越高，密度也越大。【答案】(1)地壳 地幔 外地核 内地核(2)莫霍面 古登堡面(3)17(4)C 岩浆(5)A 上地幔 岩石(6)大 高 大(7)地震波传播速度在地球内部有
9、规律的变化大气垂直分层及特点分层 高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系 对流层 低纬：1718千米 中纬：1012千米 高纬：89千米 气温随高度的增加而递减(每升高100米，温度大约降低0.6)；空气对流运动显著；天气现象复杂多变 地面是对流层大气的直接热源；该层上部冷下部热；几乎整个大气中的水汽、杂质都集中在该层，对流运动易成云致雨 人类就生活在对流层底部，与人类关系最密切 分层 高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系 平流层 从对流层顶到5055千米 气温随高度增加呈递增趋势；以水平运动为主；天气晴朗 该层中的臭氧吸收太阳紫外线；该层大气上热下冷，大气稳定；水汽、杂质少，气流平
10、稳 人类生存环境的天然屏障；利于高空飞行 高层大气 从平流层顶到3000千米 大气密度极小 距地面远，受到的引力小 电离层能反射无线电波 方法突破逆温现象及其影响(1)对流层气温有时候出现下列情况：a.海拔上升，气温升高；b.海拔上升1000米，气温下降幅度小于6。这就是逆温现象。如图所示：图中甲属情况b，其余属情况a。(2)逆温现象对人类生产、生活的影响出现多雾和晴朗干燥天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故。加剧大气污染。由于逆温的存在，空气垂直对流受阻，就会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。如果位于盆地内，将会更加
11、严重。对航空造成影响。“逆温”现象如果出现在低空，多雾天气给飞机起降带来麻烦。而“逆温”现象如果出现在高空，却对飞机飞行极为有利。因为，“逆温”的出现会阻碍空气垂直对流的发展，飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。读图，完成下列问题。例2(1)该图反映的是_纬度大气的垂直分层，理由是_。(2)A层大气热量主要直接来自_，该层大气天气现象复杂多变的原因是_；_。(3)补绘B层气温变化曲线，该层2227千米高度处_含量达到最大值，成为人类生存环境的天然屏障。(4)图中C层下部气温随高度变化的特点是_，推测气流运动状况是_。(5)C层中有若干_层，_强烈时
12、，_信号会受影响。(6)ABC大气密度变化趋势是_。【解析】第(1)题，对流层的厚度因纬度而异。低纬度为1718千米，中纬度为1012千米，高纬度为89千米。根据图示可判定该图反映的是中纬度大气的垂直分层。第(2)题，对流层大气的热量主要直接来自地面。其天气复杂多变的原因有两点：一是该层集中了大气中几乎全部的水汽和固体杂质；二是空气的对流运动显著，气流上升时，气温下降，水汽易凝结，容易成云致雨。第(3)题，B层为平流层，因臭氧的存在，该层大量吸收紫外线，一方面使气温随高度的增加而升高；另一方面使射向地面的紫外线大大减少，成为人类生存环境的天然屏障。第(4)题，在5085千米高度的范围内，气温的
13、变化跟对流层的气温变化相似，都是随高度的上升而下降。据此可以推测该层的空气运动以对流运动为主。第(5)题，C层为高层大气，该层有电离层，电离层能反射无线电波，太阳活动能对电离层产生扰动，导致无线电短波部分或全部被吸收。第(6)题，由于大气层越高，距地心越远，受地球的吸引力越小，故大气密度越来越小。【答案】(1)中 该地对流层高度为12千米，而对流层的高度在低纬为1718千米，在高纬为89千米(2)地面 该层集中了大气中几乎全部的水汽和固体杂质 该层上部冷下部热，空气对流运动显著(3)臭氧(4)随海拔高度的升高，气温逐渐降低 以对流运动为主(5)电离 太阳活动 无线电短波(6)逐渐减小教材透析思
14、维深化 教材P24探索在我们的日常生活中有这样的经验，当你拿起一个瓷碗或瓦罐想要检验有没有裂纹时，只要轻轻一敲，便能从它发出的声音判断是否完好；同样的方法也可以检验出西瓜是生还是熟。装在密封小盒里的物品，我们通过摇、拍、称重等，听其声，测其重，也能猜到盒子中装的是什么。那么我们能不能用同样的方法来研究地球的内部呢？答案是肯定的。但是地球如此巨大，用普通的方法是无法把它“敲”响的，于是，人们想到了地震，它就像是大自然赠与人类的“音响”，只要仔细探测地震波，便有可能知道一些地球内部的秘密。教材P28思考本思考题旨在使同学们认识到同人类关系密切的淡水以及人们接触最多的河水所占比例的微小，增强珍惜水资
15、源的观念，并能审视自己的行为，养成合理用水和节约用水的良好习惯。教材P29案例研究思考耗资巨大、举世瞩目的“生物圈2号”实验最终以失败而告终，其失败的原因很复杂，但根本的一点在于人工生态系统具有脆弱性，由于缺乏足够的自我调节能力，只要一个环节出现了问题，就会引起整个生态系统的失调。由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑“生物圈2号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙导致氧气含量的下降，以及由于没有调节好内部气候而导致的粮食歉收，都充分说明了这一点。“生物圈2号”实验尽管没有获得成功，但它的最大意义在于向世人昭示了这样一个真理：在现有技术条件下，人类还无法模拟出一个类似地球的
16、、可以供人类生存的生态环境。迄今为止，地球仍是人类唯一的家园，人类应当努力保护它，而不是破坏它。教材P29复习题1地壳和地幔之间存在一个莫霍面，地幔和地核之间存在一个古登堡面。地壳是由岩石组成的，地壳中主要的化学元素有氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。地壳的厚度在各处是不均一的，一般来说，大洋地壳较薄，主要由密度大的玄武岩类岩石组成；大陆地壳较厚，表层主要由密度较小的花岗岩类岩石组成。与地壳相比，地幔的化学组成变化不大，组成物质主要是铁、镁的硅酸盐类。地核的化学组成主要是铁和镍。地核又可分为外地核和内地核，外地核呈熔融状态，内地核为固体金属球。2地球大气的主要成分是氮、氧、二氧化碳、水汽、臭氧、氩等。依据大气在垂直方向上的物理性质和运动状况，可将大气圈分为三层：对流层、平流层和高层大气。对流层温度随高度升高而降低，空气对流运动显著，天气现象复杂多变；平流层温度随高度升高而升高，空气以水平运动为主，对高空飞行十分有利；高层大气的密度非常小，且在该层中存在若干电离层，它能够反射无线电波。3水圈是由陆地水、大气水和海洋水组成的，其中以海洋水为主体，陆地水包括河、湖、地下水、冰川水、生物水和沼泽水等。4生物圈是地球所有生物体及其生存环境的总和，它渗透于整个水圈以及大气圈的下部和岩石圈的上部，但其最活跃的部分集中在地面以上100米和水面以下200米这一薄层里，是生物圈的核心部分。
