大气结构及大气的热力状况

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1、第一节 大气结构及大气的热力状况 巩固夯实基础一、大气的组成和垂直分层1. 地球外部的四大圈层：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。2. 大气的组成1）低层大气的组成组成作用干洁空气氧维持人类及一切生物的生命活动，具有氧化作用氮生物体的基本成分，有减弱氧化的作用二氧化碳植物进行光合作用的重要材料；吸收地面长波辐射，有保温效应臭氧吸收太阳紫外线，保护地球生物，影响大气温度水汽水汽的相变产生云雨雾雪等一系列天气现象固体杂质作为凝结核是成云致雨的必要条件2）人类活动对大气成分的影响 二氧化碳含量增加：人类活动燃烧煤、石油等矿物燃料，不断向大气中排放大量的二 氧化碳；大量森林被砍伐，从而使大气中的二氧化碳的

2、含量增加。 大气中臭氧总量的减少：随着冰箱、空调的广泛使用，释放出大量的氟氯烃化合物, 使大气中的臭氧总量减少。3. 垂直分层（1）垂直分层的依据：依据大气的温度、密度和大气运动状况，将大气划分为对流层、平 流层和高层大气。（2）各层特点垂直分层咼度特点及成因对人类活动影响对流层高度因纬度而异 低纬1718千米 中纬1012千米 高纬89千米 气温随高度增加而递减 空气对流运动显著 天气现象复杂多变与人类关系最为密 切，人类就生存在对 流层底部平流层对流层顶到5055千米 下层气温随高度变化很小，在30 千米以上，气温随高度增加迅速上升 大气以平流运动为主 有利于高空飞行臭氧层吸收太阳紫外 线

3、，是人类生存环境 的天然屏障高层平流层顶到大气 上界在80500千米高空,大气处于高度 电离状态影响无线电短波通讯二、大气的热力作用1.大气对太阳辐射的削弱作用（1）吸收作用：具有选择性。平流层大气中的臭氧主要吸收紫外线；对流层的水汽和二氧化碳主要吸收红外线。（2）反射：无选择性。反射量的多少与云层厚度、云量多少有关。（3）散射：有选择性。散射可以改变太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地 面；波长较短的蓝色、紫色光最易被散射。经大气对太阳辐射的削弱后，到达地面的太阳辐射主要是可见光部分。2. 大气的保温效应太阳辐射使地面增温：地面吸收太阳短波辐射后，温度增高，同时又以长波辐射的形 式把热

4、量向外辐射。地面辐射使大气增温：对流层大气中的水汽和二氧化碳对太阳短波辐射的吸收能力很差，但对地面长波辐射的吸收能力很强，因此地面辐射的绝大部分能量被保 留在大气中，使大气增温。大气逆辐射对地面起保温作用：大气增温的同时，也向外放出 长波辐射，其中的大部分向下射向地面，称为大气逆辐射，被地面吸收，补偿了地面的热量 损失，起到保温作用。3. 全球热量平衡（1）概念：就整个地球多年平均状况来看，地球收入热量与支出热量是相等的，即热量收 支平衡。（2）人类活动的影响：由于人类活动不断向大气中输入二氧化碳等温室气体，大气的保温 效应将使地球的热量收支失去平衡，可能导致全球气候变暖。理解要点诠释考点一

5、大气的组成成分的变化与人类活动的关系低层大气成分的变化及产生的影响是近年高考热点之一。低层大气主要由干洁空气、水 汽和固体杂质三部分组成。由于人类活动的影响，大气的组成成分发生变化，并对人类的生 存环境产生影响。人类活动造成大气成分的变化，主要表现在干洁空气成分的变化。由于燃 烧矿物燃料向大气中排放大量的二氧化碳以及大面积森林遭砍伐，大气中的二氧化碳有明显 增加的趋势，进而引起全球变暖。由于人类生产和生活活动向大气中排放大量的氟氯烃，引 起平流层中的臭氧层遭破坏，从而危及人类的生存。由于人类生产活动和生活活动向大气中 排放大量的二氧化硫和氮氧化合物产生了酸雨污染。考点二 大气的热力作用过程及与

6、人类活动的关系1. 对流层及其特点：对流层内大气温度在水平方向的差异和在垂直方向上的递减，是造 成对流运动的两个主要原因。低纬地区受热多，气温高，空气对流旺盛，所以高度大，对流 层顶高；高纬地区受热少，气温低，对流运动较弱，所以高度就小，对流层顶低。同一地区 对流层高度夏季大于冬季。对流层在一般情况下的气温垂直递减率是每上升1000米温度下 降 6 C。2.大气对太阳辐射的削弱作用削 弱 比 重作用 形式参与作用的大气成 分削弱的 波长范 围作用特点实例19%吸收臭氧（平流层）、水 汽、二氧化碳（对流 层）紫外线、 红外线有选择性，对可 见光吸收很少， 可透射到地面大气成分的比例一般 较稳定，

7、对太阳辐射的 吸收变化不大34%反射尘埃、水滴、云层、 较大颗粒尘埃各种波 长的辐 射同样 被反射无选择性，反射 光呈白色。云层 越厚，反射越强， 是最重要的削弱 方式阴天，白天的气温一 般不咼，世界上最咼 气温不在赤道，而在 20 N30 N沙漠地 区散射质点是空气分子，微 小尘埃可见光 短波（蓝 青紫光）向四面八方散 射，有选择性晴朗的天空呈蔚蓝色质点是颗粒较大的 尘埃、雾粒小水滴各种波 长同样 被散射链接注意大气对太阳辐射的削弱作用随纬度、时间而有变化。通过分析教材中的两幅插图，说出 大气对太阳辐射的削弱作用随纬度和时间的变化规律。 随时间变化：太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，

8、被大气削弱得越少，辐 射作用越强；反之，被大气削弱得越多，辐射作用越弱。 随纬度变化：纬度位置越低，太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气 削弱得越少，辐射作用越强；纬度位置越高，太阳辐射被大气削弱得越多，辐射作用越弱。 考点三 影响太阳辐射强度的主要因素一般用太阳辐射强度来表示达到地表太阳辐射能量的多少。太阳辐射强度是1cm2表面 上在 1 分钟内获得的太阳辐射能量。一个地区的太阳辐射强度受多种因素的影响和制约。1. 正午太阳高度角影响太阳辐射强度的最主要因素是太阳高度角。太阳高度角对地面太阳辐射强度的影响 表现在两方面：一是太阳高度角大，等量的光线散布的面积小，光线集中，地表单位

9、面积获 得太阳热量就愈多；反之就愈少。另一方面，太阳高度角大，甚至直射时，太阳经过的大气 层的距离短，受到大气的削弱作用小；斜射时，太阳经过大气层的距离长，受到的削弱作用 强，到达地面的太阳辐射就愈少。2. 天气状况云量的多少和云层的厚度对太阳辐射的影响很大，云层越厚，云量越大，对太阳辐射的 削弱越多，太阳辐射强度越小，因而晴天比阴天太阳辐射强。3. 地势高低地势越高，大气越稀薄，太阳辐射通过大气的路程也越短，因而被大气削弱得越少，太 阳辐射强度越大；反之，地势越低，太阳辐射强度越小。难点一 对流层的逆温现象及污染1. 逆温现象的形成对流层由于热量主要直接来自地面辐射，所以海拔越高，气温越低。

10、一般情况下，海拔 每上升1 000米，气温下降6 C。有时候出现下列情况：海拔上升，气温升高；海拔 上升1 000米，气温下降幅度小于6 C。这就是逆温现象。逆温现象往往出现在近地面气 温较低的时候，如冬季的早晨。2. 逆温现象对人类生产、生活的影响（1）出现多雾和晴干天气。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。（2）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，将会更加严重。（3）对航空造成影响。“逆温”现象如果出现在低空，多雾天气对飞机起降带来麻烦。 而“逆温”

11、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。诱思实例点拨【例1】（2004 全国高考文综， 79）下图是示意大气垂直分层，读图完成下列问题。（1）图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是（）A. B.C.D.（2）对短波通信具有重要意义的电离层位于（）A. I层顶部B. II层底部C. II层中部D.III层（3）2003年 10 月我国发射的“神舟”五号飞船运行轨道所在的大气层（）A.气温在一5020 CB.气温随高度增加平稳下降C.最低气温约为一80 CD.最高气

12、温约为40 C解析：第（1）题，初步认定上述图像信息，特别是0 C；认定四条曲线在近地面的温度值； 认定三条温度曲线的变化趋势和数值与实际不符；而曲线符合实际情况，故为B 选项。第（2）题，回忆短波通信是通过电离层而完成的基础知识，故选择。第（3）题， 明确飞船运行轨道是在外层大气中；读图认定相关信息，逐一筛选四项文字选项；着眼于 曲线III层大气气温变化特点，确定C为正确答案。答案：（1） B （2） D（3） C讲评：本题考查对统计图表的数字信息与曲线分布信息的认定能力；具体考查大气垂直分层 和各层特点。对各层温度变化不理解及对各层特点掌握不好，易出现错误。【例2】（2004全国高考文综，

13、 910）对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对 流层气流上升的原因是：上层大气实际温度低于理论气温（按垂直递减率计算的气温）。下 图表示四种对流层气温分布状况，分析图完成下列问题。（1）图表示的气温降低速率在（）A. 3 000 米以下低于垂直递减率B. 3 0006 000 米高于垂直递减率C. 6 000 米以下等于垂直递减率D. 6 000 米以下均低于垂直递减率（2）飞机可以在5 000 米高度平稳飞行的是（）A.B.C.D.解析：第（1）题，解题关键在于了解题意，看懂图中内容。气温垂直递减率是高度每上升1 000 m温度降低6 C,低于垂直递减率则上层气温高于理论气温，反之则上层气温低于理 论气温。根据图中地面与上层气温数值进行计算，即可判断。第（2）题，飞机能平稳飞行 的条件是对流层气流上升缓慢，也就是上层气温高于理论气温，即低于垂直递减率。分析图 中曲线变化幅度可以看出图符合条件。该图地面气温约10 C, 5 000米约为-10 C,比 理论气温高，故D为正确选项。答案：（1） B （2） D 讲评：本题考查根据坐标图进行简单计算和相关信息判断的能力，具体考查了气温的垂直变 化和空气运动的知识。要正确解答第（1）题首先得明确对流层在一般情况下的气温垂直递减 率，然后再根据图中曲线的变化趋势选择正确答案。在此基础上通过计算即可回答第（2）题。