第二章地球上的大氣第一節(jié)大氣的組成和垂直分層[課標(biāo)要求]運(yùn)用圖表等資料,說明大氣的組成和垂直分層,及其與生產(chǎn)和生活的聯(lián)系。素養(yǎng)解讀1.“大氣的組成”部分,首先通過統(tǒng)計(jì)圖,說明大氣的主要成分及其體積分?jǐn)?shù),然后通過文字資料,說明主要大氣成分的作用,即說明大氣成分與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系。2.“大氣的垂直分層”部分,首先用大氣垂直分層示意圖和文字資料相結(jié)合的方式,說明大氣在垂直方向的分層,然后通過文字資料,說明各層大氣的主要特點(diǎn),再結(jié)合各層大氣特點(diǎn)說明與人類活動(dòng)的聯(lián)系。知識(shí)點(diǎn)一大氣的組成1.主要成分及其作用(1)干潔空氣的組成成分及其作用氣體成分作用氮?dú)獾厍蛏系幕驹?/p>

氧氣人類和其他生物維持生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)二氧化碳[注1]綠色植物進(jìn)行的基本原料;強(qiáng)烈吸收地面輻射,使氣溫

臭氧[注2]吸收太陽光中的,使大氣增溫;減少到達(dá)地面的紫外線,對(duì)生物具有作用

(2)水汽和固體雜質(zhì)的作用物質(zhì)作用水汽[注3]通過水的相變,產(chǎn)生各種;伴隨著熱量的吸收和釋放,直接影響地面和大氣的

雜質(zhì)[注4]作為,是成云致雨的必要條件

2.人類活動(dòng)與大氣:人類活動(dòng)排放的進(jìn)入大氣,會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類生存造成不利影響。

[助解教材][注1]拓展:二氧化碳主要來自火山噴發(fā)、動(dòng)植物的呼吸以及有機(jī)物的燃燒、腐敗等。在人口稠密的工業(yè)區(qū),二氧化碳含量明顯增高,可占空氣體積的0.07%—0.65%。二氧化碳能強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射,使地面輻射的熱量不易散失到太空中,從而改變大氣熱平衡,導(dǎo)致地面和低層大氣溫度上升,產(chǎn)生溫室效應(yīng)。[注2]拓展:臭氧主要分布在10—40km的高度,極大值出現(xiàn)在22—27km附近,形成臭氧層。臭氧強(qiáng)烈吸收太陽光中的紫外線,對(duì)大氣有增溫作用,并在高空形成一個(gè)暖區(qū)。大量紫外線在高空被臭氧吸收,使地面上的生物免受傷害。穿透大氣層到達(dá)地表的少量紫外線,對(duì)人類和大部分生物是有益的。[注3]拓展:大氣中水汽主要來源于水面蒸發(fā)和植物蒸騰,特別是海洋蒸發(fā)。水汽上升凝結(jié)后,又以降水的形式降落在陸地和海洋。大氣中水汽是唯一能發(fā)生相變的大氣成分。水汽能強(qiáng)烈吸收和釋放長(zhǎng)波輻射能;在相變過程中還能釋放和吸收熱量。因此,水汽在天氣變化、大氣能量轉(zhuǎn)換過程及大氣與地面的能量交換中起著重要作用。[注4]拓展:氣溶膠粒子大氣中懸浮的固體雜質(zhì)和液體微粒,也可稱為氣溶膠粒子。大的水溶性氣溶膠粒子最易使水汽凝結(jié),是成云致雨的重要條件。氣溶膠粒子能吸收部分太陽輻射并散射輻射,從而改變大氣透明度。氣溶膠粒子影響太陽直接輻射并增大散射輻射、大氣長(zhǎng)波輻射,可能破壞地球的輻射平衡。知識(shí)點(diǎn)二大氣的垂直分層1.大氣分層依據(jù):根據(jù)溫度、和密度,大氣自下而上可劃分為、平流層和高層大氣。

2.垂直分層的特點(diǎn)(1)對(duì)流層①對(duì)流層是大氣圈的最底層。②高度范圍:低緯度地區(qū)km,高緯度地區(qū)8—9km。[注1]

③主要特征及成因主要特征成因云、雨、霧、雪等天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層集中了大氣圈質(zhì)量的3/4和幾乎全部的和雜質(zhì);近地面的水汽和雜質(zhì)通過對(duì)流運(yùn)動(dòng)向上輸送,在上升過程中隨著氣溫降低,容易成云致雨

氣溫隨高度的升高而遞減熱源來自地面[注2]大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著[注3]大氣上部冷,下部熱④與人類關(guān)系:人類生活在對(duì)流層的,對(duì)流層與人類關(guān)系最密切。

(2)平流層①范圍:自對(duì)流層頂部至km高空。

②主要特征及成因主要特征成因氣溫隨高度升高而

吸收紫外線,使大氣增溫

大氣以為主

上部,下部

無云雨現(xiàn)象,大氣能見度高水汽和雜質(zhì)含量很少③與人類關(guān)系:臭氧層使地球上的生命免受過多的傷害;適合航空飛行。

(3)高層大氣①位置:平流層以上的大氣。②特征氣溫下層:沒有臭氧吸收紫外線,氣溫會(huì)

上層:大氣吸收了更短波長(zhǎng)的太陽紫外線,氣溫隨高度升高而持續(xù)

密度很小,在2000—3000km的高空,大氣密度與的密度相近

③與人類關(guān)系:80—120km,燃燒產(chǎn)生流星現(xiàn)象;80—500km,有電離層能反射,對(duì)無線電通信具有重要作用。

[助解教材][注1]點(diǎn)撥:對(duì)流層的下界是地面,上界因緯度和季節(jié)而不同。低緯度地區(qū)地面受熱多,空氣對(duì)流旺盛,因而對(duì)流層厚度大,高緯度則相反,中緯度居中。對(duì)流作用的強(qiáng)度因季節(jié)而有所不同,因此任何緯度,尤其是中緯度的對(duì)流層厚度夏季較大,冬季較小。[注2]點(diǎn)撥:對(duì)流層空氣主要依靠地面長(zhǎng)波輻射增熱,愈近地面,空氣受熱愈多,反之則愈少。因此,高度愈大,氣溫愈低。平均每升高100m,氣溫降低約0.6℃。[注3]點(diǎn)撥:由于地面的不均勻加熱,空氣出現(xiàn)垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)。對(duì)流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度因緯度和季節(jié)而不同,低緯度較強(qiáng),高緯度較弱;夏季較強(qiáng),冬季較弱。這種對(duì)流運(yùn)動(dòng),使高低層空氣得到交換,近地面的熱量、水汽和雜質(zhì)通過對(duì)流向上空輸送,從而引發(fā)一系列天氣現(xiàn)象。探究點(diǎn)(一)大氣的組成成分和作用及人類活動(dòng)對(duì)大氣成分的影響[案例探究]目前,世界公認(rèn)的平原運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行高原訓(xùn)練的最佳高度為海拔1800—2400m。我國(guó)已建成甘肅榆中、青海多巴、云南海埂與呈貢、河北興隆等國(guó)家級(jí)高原體育訓(xùn)練基地。下表示意我國(guó)部分高原體育訓(xùn)練基地的地理坐標(biāo)及海拔。地點(diǎn)榆中多巴海埂呈貢興隆海拔1996m2366m1888m1906m2118m經(jīng)度104°02'E101°31'E102°41'E102°48'E117°22'E緯度35°52'N36°40'N25°01'N24°53'N40°36'N[思考交流]1.結(jié)合我國(guó)部分高原訓(xùn)練基地的地理坐標(biāo)及海拔表,簡(jiǎn)述表中這些高原訓(xùn)練基地的突出優(yōu)勢(shì)。

2.世界公認(rèn)的平原運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行高原訓(xùn)練的最佳高度為海拔1800—2400m。推測(cè)運(yùn)動(dòng)員在更高海拔訓(xùn)練反而達(dá)不到理想成績(jī)的原因。

[綜合思維]1.大氣主要成分及其作用組成成分作用干潔空氣氮?dú)?78%)地球生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的重要組成成分氧氣(21%)人類和其他好氧生物維持生命活動(dòng)必需的物質(zhì)二氧化碳(很少)二氧化碳吸收長(zhǎng)波輻射(地面輻射)→升溫同時(shí)釋放熱能→射向地面的熱量→保溫作用;二氧化碳→植物光合作用→太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能臭氧(很少)吸收紫外線→升溫的同時(shí)阻擋到達(dá)地面的紫外線→保護(hù)地球上的生物免受紫外線傷害水汽(很少)近地面水汽吸收地面熱量→大氣升溫;水汽溫度變化→吸熱或放熱→水的相變→云、雨、霧、雪等天氣現(xiàn)象的發(fā)生雜質(zhì)(因時(shí)因地而異)塵埃物質(zhì)→吸附水汽→霧或降水;塵埃物質(zhì)→削弱太陽光→大氣能見度降低2.大氣對(duì)地球生物的重要性(1)大氣使地球上大部分地區(qū)保持適宜的溫度,使水以液態(tài)形式存在。(2)能阻擋大部分流星體對(duì)地球表面的撞擊,減少紫外線對(duì)地球生命的傷害。3.大氣成分的變化對(duì)人類的影響(1)CO2含量增加對(duì)人類的影響CO2含量增加會(huì)增強(qiáng)溫室效應(yīng),使全球氣候變暖,兩極冰川融化,海平面上升,世界人口最集中的沿海大城市都將面臨被淹沒的危險(xiǎn),全球數(shù)千萬人的生活將會(huì)面臨生存空間危機(jī),導(dǎo)致全球發(fā)生大規(guī)模的遷移和沖突。(2)氧含量變化對(duì)人類的影響①適當(dāng)缺氧能激發(fā)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)潛能,世界大部分國(guó)家有高原訓(xùn)練基地。②缺氧過度會(huì)危害人體健康,甚至危及生命。(3)臭氧空洞對(duì)人類的影響臭氧空洞會(huì)導(dǎo)致到達(dá)地面的紫外線增多,紫外線對(duì)生物細(xì)胞具有很強(qiáng)的殺傷作用,對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生不利的影響,容易使人體患皮膚癌等疾病。4.人類活動(dòng)造成的大氣污染大氣污染的主要原因是人類生產(chǎn)、生活中所排放的污染氣體和溫室氣體。如二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等,這些氣體進(jìn)入大氣層,會(huì)對(duì)人類生存和生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響。對(duì)大氣造成污染的人類活動(dòng)主要有:燃料燃燒燃料(煤、石油、天然氣等)的燃燒過程是向大氣輸送污染物的重要發(fā)生源。燃料燃燒時(shí)除產(chǎn)生大量煙塵外,還會(huì)形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有機(jī)化合物等物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)過程中的排放如石化企業(yè)排放硫化氫、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等;鋼鐵工業(yè)在煉鐵、煉鋼、煉焦過程中排出粉塵、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氫、酚類、苯類、烴類等交通運(yùn)輸過程中的排放汽車、船舶、飛機(jī)等排放的尾氣是造成大氣污染的主要來源。內(nèi)燃機(jī)燃燒時(shí)排放的廢氣中含有一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔铩⒑跤袡C(jī)化合物、硫氧化物和鉛的化合物等物質(zhì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放在田間施用農(nóng)藥時(shí),一部分農(nóng)藥會(huì)以粉塵等顆粒物形式散逸到大氣中,殘留在作物體上或附著在作物表面的仍可揮發(fā)到大氣中。進(jìn)入大氣的農(nóng)藥可以被懸浮的顆粒物吸收,并隨氣流向各地輸送,造成大氣農(nóng)藥污染。此外還有秸稈焚燒等[針對(duì)訓(xùn)練]下表示意干潔空氣的體積和質(zhì)量構(gòu)成(高度25km以下)。據(jù)此完成1~2題。干潔空氣氮?dú)庋鯕鈿鍤舛趸汲粞醯绕渌麣怏w體積/%78210.930.042(變動(dòng))極少質(zhì)量/%75.5223.151.280.05極少1.對(duì)地球生命有重要保護(hù)作用的氣體是()A.氮?dú)?B.氧氣C.二氧化碳 D.臭氧2.人類大量燃燒煤、石油等礦物燃料會(huì)導(dǎo)致二氧化碳增多。二氧化碳的主要作用是()A.吸收地面輻射能力強(qiáng),使大氣增溫B.生物維持生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)C.減少到達(dá)地面的紫外線,保護(hù)生物D.提供凝結(jié)核,是成云致雨的必要條件福建小明暑假到西藏旅游,一下飛機(jī)就興奮地向前跑。導(dǎo)游趕緊叫道:“不要跑,小心高原反應(yīng)?！甭糜芜^程中,小明發(fā)現(xiàn)藏胞的膚色大多比較深,據(jù)說和當(dāng)?shù)刈贤饩€強(qiáng)有關(guān)。小明還在當(dāng)?shù)乜吹綔厥掖笈锢锓N有各種蔬果。下圖示意25km以下干潔空氣成分的體積分?jǐn)?shù)(其中甲、乙、丙、丁表示干潔空氣成分)。據(jù)此完成3~5題。3.導(dǎo)游叫小明不要跑的原因是當(dāng)?shù)卮髿庵?)A.甲濃度低 B.乙濃度低C.丙濃度高 D.丁濃度高4.大氣中的臭氧()①反射太陽光中的紫外線,降低氣溫②吸收太陽光中的紫外線,提高氣溫③增加到達(dá)地面的紫外線,傷害生物④減少到達(dá)地面的紫外線,保護(hù)生物A.①③ B.②③C.①④ D.②④5.小明白天看到菜農(nóng)往大棚里增施二氧化碳,其最主要目的是()A.使病蟲害窒息死亡 B.增強(qiáng)大棚保溫作用C.提高大棚空氣濕度 D.促進(jìn)蔬果光合作用探究點(diǎn)(二)對(duì)流層氣溫變化規(guī)律的判斷[典例導(dǎo)析](2021·廣東高考·節(jié)選)輻射逆溫是低層大氣因地面強(qiáng)烈輻射冷卻導(dǎo)致氣溫隨高度增加而升高的現(xiàn)象。黃河源地區(qū)位于青藏高原腹地,平均海拔4000多米,冬季輻射逆溫現(xiàn)象多發(fā)。據(jù)此完成(1)~(2)題。(1)冬季易加強(qiáng)輻射逆溫的地形是()A.山峰 B.平原C.谷地 D.丘陵(2)黃河源地區(qū)輻射逆溫常出現(xiàn)的時(shí)間和天氣狀況是()A.日落前后,大風(fēng)呼嘯 B.正午時(shí)刻,雨雪交加C.午夜時(shí)分,濃云密霧 D.日出之前,晴朗無風(fēng)[我的答案](1)(2)

[綜合思維]1.一般規(guī)律一般情況下,對(duì)流層氣溫隨海拔升高而逐漸降低,海拔每升高100m,氣溫約下降0.6℃(如圖)。2.特殊規(guī)律——逆溫現(xiàn)象的因果分析(1)逆溫的含義有兩種情況①海拔上升,氣溫升高;②海拔上升,氣溫下降,但幅度小于每上升1000m,溫度降低6℃(即氣溫下降幅度小于垂直遞減率)。(2)逆溫的形成消失過程(3)逆溫的影響在逆溫層中,暖而輕的空氣位于冷而重的空氣之上,形成一種穩(wěn)定的大氣層結(jié)。逆溫層嚴(yán)重阻礙了空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。由于這個(gè)原因,近地層空氣中的水汽、雜質(zhì)和污染物不能向高空擴(kuò)散,也降不下來,只能飄浮在逆溫層下面的空氣層中,易造成嚴(yán)重的空氣污染。逆溫層下面的空氣層,常有霧、露、霜等天氣現(xiàn)象出現(xiàn),能見度變差。[針對(duì)訓(xùn)練]中緯度對(duì)流層平均厚度為10—12km。下圖是鄭州某季節(jié)對(duì)流層內(nèi)氣溫垂直變化圖。完成1~2題。1.從圖中信息判斷下列說法正確的是()A.對(duì)流層厚度小于全年平均值,此時(shí)應(yīng)是鄭州的冬季B.對(duì)流層厚度大于全年平均值,此時(shí)應(yīng)是鄭州的夏季C.對(duì)流層厚度小于全年平均值,此時(shí)應(yīng)是鄭州的夏季D.對(duì)流層厚度大于全年平均值,此時(shí)應(yīng)是鄭州的冬季2.與7.5km以上相比,此季節(jié)7.5km以下()A.氣溫垂直遞減率大,對(duì)流運(yùn)動(dòng)更顯著B.氣溫垂直遞減率小,對(duì)流運(yùn)動(dòng)更微弱C.氣溫垂直遞減率大,對(duì)流運(yùn)動(dòng)更微弱D.氣溫垂直遞減率小,對(duì)流運(yùn)動(dòng)更顯著大氣穩(wěn)定度是指垂直方向上大氣的穩(wěn)定程度。一般而言,大氣溫度垂直遞減率(對(duì)流層大氣中,海拔每上升100m氣溫下降的數(shù)值)越大,大氣越不穩(wěn)定,對(duì)流越容易發(fā)生;反之,氣溫垂直遞減率越小(甚至出現(xiàn)等溫或逆溫),大氣越穩(wěn)定,對(duì)流將會(huì)受到抑制。大氣穩(wěn)定度對(duì)煙流擴(kuò)散有重要影響,下圖示意幾種常見的與大氣穩(wěn)定度有關(guān)的煙形。據(jù)此完成3~5題。3.圖中最有利于煙流擴(kuò)散的煙形是()A.熏煙形 B.波浪形C.上揚(yáng)形 D.平展形4.熏煙形煙形出現(xiàn)時(shí)間可能是在()A.日出后 B.午后兩點(diǎn)C.日落后