大气的组成和垂直分层
大气的组成和垂直分层课件
太阳 太阳辐射 地面 地面辐射 大气 大气辐射 宇宙空间
大气逆辐射
保温作用
地面辐射
1.大气最主要、直接的热源是地面
2.大气对太阳辐射的削弱作用主要表现为吸收、反射 （云）、散射。
3.大气对地面的保温作用是通过大气逆辐射实现的
达标练习： 1。读右图，回答：
(1)ABC分别表示大气垂直分层 的( 对流 )层、( 平流 )层和 ( 高层大气 )层。 (2)气温随高度增加而递减的 是(对流 )层，气温随高度增 加而上升的是( 平流 )层。
一、大气的组成 和垂直分层
1、大气的组成和作用
干 N2 生物体的基本成分 洁 O2 维持生命活动必需的物质 空 CO2 植物光合作用的原料；对地面保温
气
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
固体杂质 成云致雨的必要条件
干洁空气组成图
（体积分数）
氧
氮
20.94%
50千 米以 上
升—臭 平流 12-50 氧吸收 运动 千米 紫外线 为主
对 12千米降—地 对流
流 以下 面是热 运动
层
源 为主
天气 与人类 状况 的关系
天气 晴朗
天气 复杂 多变
电离层 反射无 线电波
臭氧保 护生物, 利于高 空飞行
最为 密切
二、 大气的 受热过程
地球上能量源泉——太阳辐射
1、大气对太阳辐射的吸收作用
应用实例
• （1）多云的夜晚，气温较高。（大气逆辐射强） • （2）在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。
（大气逆辐射弱） • （3）人造烟幕能起到防御霜冻的作用。（增强
大气逆辐射） • （4）月球的昼夜温差很大。（因为没大气层，
高中地理大气的组成和垂直分层
高中地理大气的组成和垂直分层地球的大气是由气体、固体和液体组成的。
大气主要由氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳和少量的氢气、氩气、氖气、氦气、甲烷等组成。
其中，氮气是最主要的成分，占据大气的约78%，氧气占21%，其他气体只占据很小的比例。
大气的垂直分层是根据大气的温度变化来划分的。
从地球表面往上分为对流层、平流层、跳跃层和外层空间。
每一层的特点和功能各不相同。
对流层是地球最接近表面的一层大气，它的厚度约为10-15公里。
这一层大气的温度随着海拔的上升而逐渐下降。
对流层中的气体在地球表面受到太阳辐射的加热后，会产生对流运动，形成云、风、雨等天气现象。
对流层中的氧气和水蒸气对生物和人类的生存至关重要。
平流层位于对流层之上，厚度约为15-50公里。
平流层中的温度随着海拔的上升而逐渐上升。
平流层中的气流呈现水平流动，没有明显的垂直对流。
平流层的上层是平流层顶，下层是平流层底。
平流层中的氧气和臭氧层对地球的保护起着重要作用，能够吸收大部分太阳紫外线，减少对地球生物的伤害。
跳跃层位于平流层之上，厚度约为50-80公里。
跳跃层中的温度随着海拔的上升而逐渐下降。
在这一层中，气体分子的平均自由程大于垂直尺度，不同层之间的气体不会发生混合，形成了稳定的层状结构。
跳跃层中的气体密度很低，几乎没有空气流动。
这一层对地球的气候和天气没有直接影响。
外层空间是大气的最外层，位于跳跃层之上。
外层空间中的气体密度非常低，接近于真空。
这一层中几乎没有气体分子，只有极少量的气体原子和离子。
外层空间中的气体与地球的大气没有直接接触，是太阳风和星际空间的一部分。
大气的组成和垂直分层对地球的生物和环境都起着重要的作用。
不同层中的气体组成和温度变化直接影响着地球的气候和天气现象。
人类通过研究和了解大气的组成和垂直分层，可以更好地预测天气变化，保护环境，维护生态平衡。
大气的成分及垂直分层知识点
大气的成分及垂直分层知识点大气，作为地球的外部环境，是维持地球生命的重要组成部分。
了解大气的成分和垂直分层对于我们理解气候变化、气象现象以及环境保护等方面都具有重要的意义。
本文将介绍大气的成分以及其垂直分层的知识点。
一、大气的成分大气主要由氮气、氧气和稀有气体组成，其中氮气占大气总体积的78%，氧气占21%，其余的1%是稀有气体和水蒸气等。
1. 氮气（N2）：氮气是大气中含量最丰富的成分，具有稳定性和不参与化学反应的特点。
它是构成蛋白质和DNA等生命物质的重要元素。
2. 氧气（O2）：氧气是维持动植物生命所必需的气体，是呼吸作用和燃烧反应的重要参与者。
3. 稀有气体：大气中的稀有气体包括氩（Ar）、氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）、氙（Xe）和气态氡（Rn）等。
它们主要以原子的形式存在，并且具有稳定性。
4. 水蒸气（H2O）：水蒸气是大气中存在量较大的成分之一，它在地球的水循环中起着至关重要的作用。
水蒸气的含量受温度和湿度等因素的影响，是引起天气变化的重要因素之一。
5. 氧化氮（NOx）：氧化氮是大气中的一类重要污染物，主要由工业排放和机动车尾气等产生。
氧化氮与其他气体和颗粒物发生复杂的化学反应，形成臭氧和颗粒物等有害物质。
二、大气的垂直分层大气的垂直分层按照温度和压强的变化可以分为以下几个层次：对流层、平流层、中间层和热层。
1. 对流层：对流层是离地球表面最近的一层，它的厚度约为10-15千米。
在对流层中，温度随着高度的上升而递减，平均每升高1千米温度下降约6.5℃，这被称为标准大气递减率。
对流层是大部分天气现象发生的区域，包括云的形成、降雨和风等。
温度递减的原因是地表受到太阳辐射加热后，通过对流将热量传递至对流层顶部。
2. 平流层：平流层位于对流层之上，其特点是气流较为平稳，高度范围在10-50千米之间。
在平流层中，温度基本保持恒定或适度增加，顶部呈逆温区，即温度逐渐升高。
平流层的风向和速度决定了大气中飞行器的运动轨迹。
大气的组成和垂直分层
太 阳 辐 射
大气吸收
①
9/13/2013
大 气 逆 辐 射
大气吸收
③
地 面 辐 射
②
地面
大气的保温作用示意图
9/13/2013
对流层厚度受纬度、季节的不同而不同
对流层的厚度 赤道地区 中纬度地区 两极地区 16—18千米 10—12千米 7—8千米
上海冬季 上海夏季
对流层的厚度 11千米 16千米
9/13/2013
地球
月球
两个距离如此近的天体，为何有这么大的区别？
9/13/2013
月球上白天温度高达127℃，而地球上大多数地区即使在最热 季温度也只达到40 ℃左右，为什么？
大气反射
太阳短波辐射
大气上界 大气吸收（19%）
（34%）
水汽、尘埃、 空气分子
大气散射
ห้องสมุดไป่ตู้
水汽、尘埃、 空气分子
到达地面的太阳辐射（47%）
9/13/2013
大气的组成和垂直分层
专题8
一、大气的组成 干洁空气 （氮气、氧气、二氧化碳） 水汽 （随时间、地点变化） 微小尘埃 （粉尘、烟雾、晶体盐、其他化学物质） 大气圈（大气层）：大气形成的连续圈层。
2000km （极稀薄）
50km 15km 地表
9/13/2013
99.9%
90%
受地球引力影响， 大气密度随高度 增加而减小。
大气的削弱作用
3、“保温被”
大气的保温作用
※大气逆辐射
除以上三方面外，适度的大气压 也是地球生命生存的基本条件。
9/13/2013
99%
氮——蛋白质的主要组成成分，有机体生长的必要 氧——生物体呼吸不可缺少的气体，地表重要的氧化剂 二氧化碳——植物光合作用
2.1大气的组成和垂直分层知识总结人教版(2019)必修一
第二章地球上的大气第一节大气的组成和垂直分层一、大气的组成2.臭氧大气中臭氧的含量很少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。
臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用。
3.人类活动影响大气成分人类活动排放的污染物影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类造成不利影响。
二、大气的垂直分层根据大气在垂直方向上的温度、运动状况和密度等方面的差异，大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。
好，适合航空飞行汽、杂质少高层大气平流层顶到2000—3000千米气压低，空气密度很小；在80-500千米存在若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态从平流层顶向上约40千米，温度随高度升高而递减；之后随高度的升高而递增从平流层顶向上约40千米范围内对流运动明显；再往上大气以水平运动为主三、拓展——逆温现象(1)定义：气温随高度增加而上升的现象，或者随高度的增加气温的垂直递减率小于 6 ℃/km。
(2)影响：①阻碍空气对流，抑制沙尘暴。
②逆温时大气结构稳定，加重大气污染。
第二节大气受热过程和大气运动一、大气的受热过程：1.大气的热源（1）太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。
（2）地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源。
2.大气对太阳辐射的削弱作用表现形式参与作用的大气成分常见的自然现象选择性吸收水汽、二氧化碳（对流层）；臭氧（平流层）；氧原子（高层大气）平流层中的臭氧能吸收紫外线，队地球生物具有保护作用散射空气分子、尘埃等晴朗的天空呈蔚蓝色（在太阳辐射的可见光中，蓝、紫光波长短，容易被空气分子散射）反射云层和较大颗粒的尘埃夏季多云的白天，气温不太高3.大气的受热过程大气的受热过程实质上就是一个热量的传输过程，该传输过程可以划分成三个环节，如下图所示：①太阳暖大地：大部分太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温。
大气的成分与垂直分层知识点
大气的组成和垂直分层一.大气的组成大气是多种气体的混合物。
低层大气主要是由干洁空气、水汽和杂质三部分组成的。
低层大气的主要组成成分及作用。
组成成分在地理环境中作用干洁空气氮含量78％、组成生物体的基本成分氧一切生物维持生命活动所必需的物质CO2光合作用的原料、“温室效应”O3吸收紫外线，“地球生命的保护伞”水汽成云致雨的必要条件、强烈吸收长波辐射,影响气温固体杂质成云致雨的必要条件（凝结核）注意：人类活动造成的大气污染,已导致大气成分和含量的变化。
例如,人类活动燃烧煤，石油等矿物燃料，排放大量的二氧化碳，使大气中的二氧化碳含量不断增加。
尽管人类活动引起的大气成分的变化缓慢的，但已直接构成对人体健康的危害，并影响到人类的生存环境，而且对社会经济各个方面都具有潜在的重大影响。
二。
大气的垂直分层大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上是不均匀的，人们依据温度、密度和大气运动状况的垂直变化，将大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气.(1）对流层贴近地面的大气最低层。
整个大气的3/4和几乎全部水汽、杂质都集中在这一层。
是大气中最活跃、与人类关系最为密切的一层。
人类就生活在对流层的底部。
对流层有以下特点：①气温随高度的增加而递减。
因为地面是对流层大气的主要的直接热源,因此离地面越高,气温越低.大致海拔每升高1000米，气温下降6℃.②对流运动显著。
该层上部冷下部热，利于空气的对流运动，对流层即因此得名。
对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层高度高,可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米;高纬度地面受热少，对流微弱,对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM。
同一地区，夏季高于冬季。
③天气现象复杂多变。
近地面的水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送，在上升过程中随着温度的降低，容易成云致雨。
云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。
(2)平流层自对流层顶至50～55千米高度的范围为平流层。
第一节大气的组成和垂直分层
2、对流形成的条件
（1）垂直方向上：温度下高上低 （2）水平方向上：地区间冷热不均
地面越热的时间和地点，对流越旺盛
由对流形成的条件可知
如：
下沉逆温 气流下沉
冬半年较多
中高纬度大陆冷高 压中心最常见
3、伴随的天Βιβλιοθήκη 现象多雾4、带来的问题
大气污染事件
备注：
1、雾和雨的异同 相同点：都是水汽凝结物，都需要空气达到过饱和 不同点：雾是低空水汽凝结物，雨是高空水汽凝结物；雾滴小，雨滴大
2、为什么逆温容易起雾？ 逆温不利于空气对流，地面蒸发上升的水汽很难通过空气的上升运动 向高空输送，滞留低空，促使低空空气达到过饱和，进而凝结起雾。
课后拓展延伸
逆温
1、概念：对流层中有时会出现下低上高的温度结构，称逆温。 2、成因类型
类型
成因
出现时间
出现地点
辐射逆温 地面强烈辐射冷却 深秋到第二年早春无风或 中高纬度的大陆上， 微风的晴朗的夜晚到清晨 盆地谷地中更强
平流逆温
暖空气流经冷 的地面或洋面
全年
寒流流经区最常见
锋面逆温 冷暖空气交汇
冬半年较多，春秋最多 中纬度地区
中间层 热层 外层
随堂插入问题
1、为什么下高上低的温度结构利于空气的对流
地球大气的密度主要受两个因素影响，一是地球的引力，二是大气的温度。 在引力作用下，地球大气的密度自下而上迅速递减。 假设在大气温度上下一致的理想状况下，下层大气密度是10个单位，上层是3 个单位，高低空空气密度差太大，低空空气不容易上升，高空也不容易下沉，不易 形成对流。 实际上，在某些高度上，大气温度下高上低。下部温度高，实际上的大气密度 比理想状况下就要小一些，假设是7个单位；上不温度低，实际上的大气密度比理 想状况下又要大一些，假设是6个单位。这样就大大缩小了高低空空气密度的差值， 为对流创造条件
大气的组成和大气垂直分层
利用卫星遥感技术，获取大气的温 度、湿度、风速、云层等信息，对 大气的垂直分层进行全面监测。
数值模拟
利用计算机模型模拟大气的运动和 变化，预测未来气候变化和天气情 况，进一步了解大气的垂直分层。
实验室模拟
通过实验室模拟大气环境，研究 大气中各种物理和化学过程，深
入了解大气的垂直分层。
研究展望
气溶胶粒子
气溶胶粒子是大气中悬浮的固态或液态颗粒物，其来源包括自然源和人 为源。
气溶胶粒子对气候、环境和人类健康产生重要影响，可以吸收和散射太 阳辐射，影响地球的温度和气候；同时也可以影响空气质量和能见度， 对人类健康产生影响。
气溶胶粒子的化学组成和物理特性决定了其在大气中的行为和作用，因 此对气溶胶粒子的研究对于理解大气化学和气候变化具有重要意义。
环境保护
大气中的污染物浓度和扩散方式 与大气的组成和垂直分层密切相 关，因此研究大气组成和垂直分 层有助于环境保护和空气质量监 测。
02
大气的组成
干洁空气
01
干洁空气是大气的主体，主要由氮气和氧气组成，约占大 气总体积的99%。
02
干洁空气中的氧气是人类和生物呼吸所必需的，而氮气则是地球 大气层的主要成分之一，对地球的温度和气候起着重要作用。
通讯和导航
大气的垂直分层对无线电波的传播和折射有重要影响，进而 影响人类的通讯和导航。例如，电离层中的电子密度和分布 会影响无线电波的反射和折射，影响卫星通讯和雷达导航等 。
对地球生态系统的影响
生物多样性
大气的垂直分层对地球生态系统的生物多样性有重要影响。例如，平流层中的臭 氧层能够吸收紫外辐射，保护地球表面的生物免受紫外线的伤害，维持生物多样 性。
气候适应性
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1、大气的组成； 2、大气垂直分层及各层对人类活动的影响 3、逆温现象的成因及对人类生产生活的影响
低层大气的组成及作用
大气组成
干 主要 N2
洁 成分 O2
空 气
微量 CO2
成分 O3
水汽
固体杂质
主要作 用
生物体的基本成分 维持生物活动的必要物质 植物光合作用的原料 、对地面保温 吸收紫外线，使地球上的生 物免遭过量紫外线的伤害 成云致雨的必要条件、对地面保温 成云致雨的必要条件
高度（千米） 并分析其成因
60
①随高度增加而上升(上热下冷).
②大气以水平运动为主；
40
O3
③大气平稳,天气晴朗,有利 高空飞行；
20
-50
0 温度（℃）
中间层主要特点
范围 平流层顶至85千米
气温变化
热层
随高度增加而降低（下热 上冷）
大气运动状况 高空对流
中间层 热层主要特点
范围 中间层顶至800千米 平流层 气温变化
大气的垂直分布
高度（千米）
140
1、划分依据：根据大气在垂直方向上的 温度、密度和大气的运动状况的差异。
120
100
高层大气
电离层(热层)
80
中间层 60
40 平流层
20
0
对流层
-100 -50 0 50 100
温度（℃）
高度（千米）
12
0
对流层
-100 -50 0 50 100 温度（℃）
思考：读图总结归纳对流层的主要特点并分析其成因.
由于太阳辐射引起逆温的生消过程
（2）地形逆温：
在山谷与盆地区域，夜间山坡上的冷空气沿山坡下 沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升， 从而出现温度的倒置现象.
（3）平流逆温
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。
千米
℃
（4）锋面逆温
锋面附近，因暖气团在上，冷气团在下，形成逆温
随高度增加而上升（上热
对流层 下冷）
原因
氧原子吸收太阳紫外线。
总结：
垂直 分层
高度
主要特点
特点成因
对 流 层
低纬17～ 18千米， 中纬10～ 12千米， 高纬8～9
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
地面是对流层大气主要 的直接热源，离地面越 近，受热越多
有利于高空飞行
水汽、杂质极少，云雨绝迹，能 见度好，气流平稳
平流层顶到 气压很低，密度很小 离地面远，引力小
高层 大气
大气上界 (高度约 2000～3000
80～500千米高空有若干 电离层，能反射无线电
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
千米)
波
态
拓展-----逆温现象
1、含义 ：一般情况下，对流层温度上冷下热， 但在一定条件下，对流层的某一个高度范围内 会出现气温随高度增加而上升的现象或不变化， 或实际值高于理论值，气象学上把这种现象称为 “逆温”。
T实际温度 ≥ T理论温度(即正常温度)时,出现逆温
2、逆温的类型
（1）辐射逆温
在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大 气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所 以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈少，因而形成 了自地面开始的逆温。随着地面辐射冷却速度加快，逆温逐渐向 上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面 很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄， 消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。
该层上部冷、下部热， 有利于空气对流运动
千米
几乎全部水汽、固体杂
天气现象复杂多变 质集中在该层，对流运
动易成云致雨
垂直 分层
高度
主要特点
特点成因
平 流 层
下层气温随高度变化小； 30千米以上随高度增加 而迅速上升
该层中的臭氧大量吸收太阳紫外 线
对流层顶到
50～55千米 气流以平流运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定
①气温随高度增加而递减，每上升100米降低
0②.6℃对。流动动显著 ③天气现象复杂多变
高度（千米）
0
对流层
-100 -50 0 50 100 温度（℃）
对流层的厚度：
随纬度变化
高纬度地区： 8—9千米 中纬度地区：10—12千米
低纬度地区： 17—18千米
随季节变化
夏季较厚 冬季较薄
思考：读图归纳平流层的主要特点