第四講地球的圈層結構

1、第四講地球的圈層結構【課標目標】1. 讀地震波傳播速度與地球內部圈層劃分圖，說出地球內部不連續(xù)面和三個圈層。分析或繪制地球內部圈層結構圖，說明“兩面”、“三圈”位置關系、巖石圈、軟流層位置。2. 讀地球外部圈層示意圖，說出地球外部圈層的名稱、位置、主要成分和相互關系。3. 舉例說明各外部圈層的特點和相互作用。【教學目標】一、知識與技能1. 了解地球的圈層構造，了解地球圈層結構及特點，并能概括出各圈層的主要特點，初步掌握地球內部圈層的組成和劃分依據(jù) ( 有關地震波的基本知識、地震波在地球內部的傳播情況及兩個主要的不連續(xù)面 ) 。2.掌握地殼、地核、地幔的基本特征( 界線、厚度、物理性狀和物質組成

2、等) 。3. 了解地球的外部圈層大氣圈、水圈和生物圈的基本特征。4. 通過歸納、總結、對比地球內部各層的特點，使學生形成綜合歸納等思維能力。二、過程與方法1. 通過讀圖訓練，提高讀圖、析圖能力，明確地震波和地球內部圈層的關系，地殼與巖石圈、軟流層的位置關系等。2. 聯(lián)系實際，結合圖示，了解各圈層的特征。三、情感、態(tài)度與價值觀1. 通過地球內部圈層劃分的教學，培養(yǎng)學生“本質是通過現(xiàn)象表現(xiàn)出來的，而現(xiàn)象總是表現(xiàn)本質”的辯證唯物主義觀點。2. 通過學習對學生進行熱愛自然、熱愛科學的教育，鼓勵學生獻身于科學教育事業(yè)。3. 使學生了解地球的圈層構造，從宏觀上認識全球的整體面貌，形成地球系統(tǒng)觀和責任感，增

3、強環(huán)境及保護意識?！窘虒W重點】1.地震波的波速以及地震波的傳播特點，區(qū)別橫波與縱波。2. 地球內部圈層劃分實況及各層主要特點。13. 地球外部圈層的組成和特征。【教學難點】1. 兩種地震波的傳播特征及其在地球內部圈層研究中的運用。2. 地球各圈層的物質組成和主要特點?！局R結構】【教學內容】地球上幾個循環(huán)都是在特定的范圍內進行的四大圈層：大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈。具體的圈層劃分：內部：地殼、地幔、地核。外部：大氣圈、水圈、生物圈內部圈層我們用莫霍界面和古登堡界面為界，把地球內部劃分為地殼、地幔和地核三個圈層。一、地殼地殼是指地面以下、莫霍界面以上很薄的一層固體外殼。整個地殼的平均厚度約為1

4、7 千米。大陸部分平均厚度為33 千米，高山、高原地區(qū)厚度可達60 千米 70 千米 ( 如青藏高原 ) ；海洋地殼較薄，平均厚度為 6 千米。地殼主要由各種巖石組成。2二、地幔一層介于地殼和地核之間， 所以又叫做中間層。 地幔在莫霍界面以下到古登堡界面以上，深度從 5 千米 70 千米以下到 2 900 千米。這一層也能傳播橫波，所以仍是固態(tài)。主要物質成分為鐵鎂的硅酸鹽類。由上而下，其中鐵鎂含量逐漸增加。從莫霍界面到1000 千米深處，叫做上地幔。上地幔上部( 地下約 60 千米 250 至 400 千米 ) 存在一個軟流層，一般認為這里可能是巖漿的主要發(fā)源地之一。地下1000 千米 290

5、0 千米深處，叫做下地幔。下地幔的溫度、壓力和密度均增大，物質狀態(tài)可能為固體。地殼和上地幔頂部( 軟流層以上 ) ，是由巖石組成的，合稱為巖石圈。三、地核從古登堡界面到地球核心，為地核。地下2 900 千米 5 000 千米深處，叫做外核，外核的物質接近液體，橫波不能通過。5 000 千米以下的深部為內核，則為固態(tài)。地核部分的溫度很高，壓力和密度很大。地核的物質成分據(jù)推測以鐵、鎳為主，并含少量較輕元素。1. 兩種類型地震 波在傳播速度上的差異。地球內部圈層結構的劃分依據(jù)地震波。2. 先上下顛簸或左右搖晃，與二者的傳播速度有關。3. 橫波破壞大。與地震波的波動方向有關。4. 較為穩(wěn)定。5. 如表

6、格分類傳播速度傳播的媒介共同點縱波較 快固體、液體、氣體傳播速度都隨所通過物質的性質而改變橫波較 慢固 體3外部圈層地球的外部圈層包括大氣圈、生物圈、水圈，以及由地殼與地幔組成的巖石圈。這些圈層之間相互聯(lián)系、相互制約，形成人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境。一、大氣圈大氣圈是自然環(huán)境的重要組成部分。 厚厚的大氣， 好像地球的外衣，保護著地球的 “體溫”，使其變化不至過于劇烈。 地面上的水蒸發(fā)成水汽進入大氣； 大氣中的水汽又凝結成雨、雪等降落地面，使得地球上的水循環(huán)不止。增溫、降溫、刮風、下雨等大氣現(xiàn)象，在漫長的地質年代里， 不斷地雕塑著地球表面的形態(tài)。 可見，大氣對地球表面的許多自然現(xiàn)象都發(fā)生著重大

7、的影響。 大氣對生物界和人類的影響更為深刻， 地球上一切生物的生命活動都離不開大氣?？梢哉f，地球上沒有大氣，就沒有生物界，沒有人類。( 一 ) 大氣的組成低層大氣是由干潔空氣、水汽和懸浮在大氣中的固體雜質三部分組成的。干潔空氣是由多種氣體混合組成的，其主要成分是氮和氧，二者約占干潔空氣容積的99。大氣中的氧，是人類和一切生物維持生命活動所必需的物質；大氣中的氮， 是地球上生物體的基本成分。二氧化碳和臭氧在大氣中的含量很少， 但作用不可低估。 二氧化碳是植物進行光合作用的重要原料，對地面還有保溫作用。臭氧能大量地吸收太陽光線中的紫外線，使地面上的生物免受紫外線的傷害， 而少量穿透大氣到達地面的紫

8、外線對人類和生物則是有益的。 水汽和固體塵埃的含量也很少，卻是成云致雨的必要條件。氮生物體的基本成分大氧維持生命活動干潔空氣氣二氧化碳光合作用、保溫作用( 吸收紅外線 )的組臭氧地球生命的保護傘( 吸收紫外線 )成成云致雨的必要物質條件 ( 原料 )水汽固體雜質凝結核( 二 ) 大氣的垂直分層自地面向上，大氣層可以延伸到數(shù)千千米的高空。根據(jù)人造衛(wèi)星的探測資料，在 2000千米 3000 千米的高空，地球大氣的密度已經(jīng)與星際空間的密度非常相近，這個高度可以大致地看作是地球大氣的上界。根據(jù)大氣的熱力性質在垂直方向上的差異，可將大氣分為五層：對流層、平流層、中間層、熱層和外層。4垂直分層厚度溫 度隨

9、 高大 氣的 運直接熱源與人類的關系度的變化動形式高層大氣20003000km無線電短波通訊平流層5055kmo3 層吸收o3 吸收紫外線升高平流柴紫外線有利于飛機飛行對流層1718km(赤降 低 (0.6與人類關系最密切道 )89km(極地面對流度 /100( 生活于其中 )地 )米 )天氣現(xiàn)象復雜多變1. 對流層這是緊貼地面的一層。它的高度因緯度而異。在低緯度地區(qū)高17 千米 18 千米，在中緯度地區(qū)高 10 千米 12 千米，在高緯度地區(qū)高僅8 千米9 千米。整個大氣質量的34 和幾乎全部水汽、雜質，都集中在對流層。對流層有三個主要特點：(1) 氣溫隨高度的增加而遞減。平均每上升100

10、米，氣溫降低0.6 。(2) 空氣對流運動顯著。對流層上部冷下部熱，有利于空氣的對流運動。低緯度地區(qū)受熱多，對流旺盛，對流層所達高度就高；高緯度地區(qū)受熱少，對流層高度就低。(3) 天氣現(xiàn)象復雜多變。近地面的水汽和雜質通過對流運動向上空輸送，在上升過程中隨著氣溫的降低，容易成云致雨。云、雨、雪等天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層。對流層與人類的關系最為密切。2. 平流層從對流層頂?shù)?0 千米 55 千米高度的范圍是平流層。這一層的特點是：(1) 氣溫的垂直分布，除下層隨高度變化很小外，在30 千米以上，氣溫隨高度增加迅速上升。這是因為平流層中的臭氧大量吸收太陽紫外線而使氣溫升高。(2) 大氣以水平運動為主。

11、平流層上部熱下部冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對流。(3) 水汽、雜質含量極少，云、雨現(xiàn)象近于絕跡。大氣平穩(wěn)，天氣晴朗，對高空飛行有利。3. 中間層從平流層頂?shù)?5 千米高度的范圍是中間層。這一層的主要特點是：(1) 氣溫隨高度增加而迅速降低。這是因為這里幾乎沒有臭氧。(2) 上部冷、下部暖，空氣的垂直對流運動相當強烈，又稱高空對流層。54. 熱層從中間層頂?shù)?00 千米高度的范圍是熱層。這一層的特點是：氣溫隨高度增加上升很快。這是由于該層中的大氣物質 ( 主要是氧原子 ) ，吸收了所有波長小于 0.175 微米的太陽紫外線。據(jù)人造衛(wèi)星觀測，在 300 千米高度上，氣溫已達 1000以上。5. 電離層

12、距地面 60 千米 -800 千米高度范圍內的大氣，因受太陽紫外線和宇宙射線的作用，大氣中的氧和氮的分子被分解為離子， 大氣處于電離狀態(tài)， 所以叫做電離層。 電離層能反射無線電波，所以我們能聽到很遠地方電臺的廣播，就是電離層的作用。6. 外層熱層頂以上的大氣統(tǒng)稱為外層。這里受地球引力場的束縛很弱，一些高速運動的空氣質點， 經(jīng)常散逸到星際空間去， 所以叫做外層 ( 又叫散逸層 ) 。它是地球大氣向星際空間過渡的層次。二、水圈地球不同于其他行星的主要特征之一，是地球上有豐富的水。地球上的水，分布廣泛，全球約有四分之三的面積覆蓋著水，因而地球有“水的行星”之稱。1. 水在地理環(huán)境中扮演的角色(1)

13、水是地表最重要的物質和參與地理環(huán)境物質能量轉化的重要因素。(2) 水分與熱量的組合形成了不同的自然景觀。(3) 水為滿足生物需求創(chuàng)造了前提。 ( 水自身、水溶解營養(yǎng)物質 )(4) 水循環(huán)調節(jié)氣候、凈化大氣。(5) 水促進地理環(huán)境的發(fā)展和演化。2. 水的利用水是地球上人類和一切生物得以生存的物質基礎； 人類在生活和生產(chǎn)中， 都不能缺少水。水作為資源來說，是其他任何物質所不能代替的。地球上各種水體中，海洋水是最主要的，它占地球上水儲量的96.5 。海洋水是咸水，當前科學技術還不能大規(guī)模進行淡化，用之6于生產(chǎn)。分布于陸地上的河流、湖泊、冰川和地下水等水體是生產(chǎn)、生活用水的主要來源，占地球上水儲量的

14、3.5 ，但實際上可利用的只是其中的一小部分。3. 世界水儲量表三、生物圈生物作為自然環(huán)境的有機成分，形成地球上非?；钴S的特殊結構生物圈。生物圈是地球上所有生物及其生存環(huán)境的總稱，它占有大氣圈的底部、水圈的全部和巖石圈的上部，厚度約為20 多千米。但是，生物的絕大部分集中在地面以上100 米到水面以下200 米這一薄層里， 因為這一薄層可以獲得充足的太陽光能，有適于生命活動的溫度條件，有生物可以利用的大量液態(tài)水、氧氣、二氧化碳以及氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素。這一薄層可以說是生物圈的核心部分。1. 生物在地理環(huán)境形成中的作用生物是在地球發(fā)展歷史中產(chǎn)生的，同時生物對地理環(huán)境的形成和發(fā)展又起著非常重要的作

15、用，最根本的原因是綠色植物能夠通過光合作用，把周圍環(huán)境中的無機物合成有機物，同時把太陽能轉變?yōu)榛瘜W能， 貯藏在有機體中。 綠色植物在進行光合作用時， 從空氣中吸收二氧化碳，從土壤中吸收水、氮和其他化學元素，合成有機物，同時放出氧氣。這樣就使許多化學元素離開原來的位置進入生物體內， 并改變它們原來存在的形式。 植物的產(chǎn)物又是動物和微生物的食物來源。被生物有機體吸收的化學元素，在有機物被微生物分解的過程中，7又以無機物的形式歸還到周圍的環(huán)境中去。例如， 植物死亡后，其殘體被分解，或是植物被動物吃掉，變成排泄物，都可使土壤上層富含磷、硫和其他化學元素。地球原始大氣的主要成分是二氧化碳、甲烷、氫、氨和

16、水汽，而不是氮和氧。現(xiàn)今地球大氣的成分， 是生物生命活動參與的結果。 一般認為， 大氣中的氧主要是綠色植物進行光合作用的結果；大氣中的氮，一部分是由于細菌分解各種氮化合物而被釋放出來的。地表水和地下水的化學成分在相當大的程度上也受有機體的生命活動所制約。有機體在新陳代謝過程中從水里吸收某些化學元素和化合物， 而釋放另一些化學元素和化合物。 例如，微生物分解有機物殘體， 把二氧化碳、 重碳酸鹽、 鋁、鎂、磷、硫和腐殖質運送到水中，同時從水中攫取游離氧。生物在陸地上出現(xiàn)以后，還加快了巖石的風化，促成了土壤的形成。綜上所述， 生物的出現(xiàn)， 不僅使自然界中的化學元素進行了遷移，而且改造了大氣圈、水圈和

17、巖石圈，從而使地球面貌發(fā)生了根本的變化。2.生物圈在地球上的范圍：(1) 自然環(huán)境的定義： 人類賴以生存的自然環(huán)境人類活動的范圍和能夠影響到人類的范圍。(2) 自然環(huán)境的五大因子：氣候、水文、地貌、土壤、植被。因此自然環(huán)境應該包括這些內容。(3) 自然環(huán)境的范圍：大氣層下層、水圈、生物圈、巖石圈的上層地球表層。(4) 這個范圍也正是大氣圈、水圈、巖石圈相交匯的位置，也正是生物圈的位置?！镜湫屠}】例 1.為了探測莫霍面的情況，在以下圖中的a、 b、 c、 d 四點同時進行了地震波的測定，其中最遲得到從莫霍界面?zhèn)鱽淼牡卣鸩ǖ牡攸c是()解析： 珠穆朗瑪峰是世界上海拔最高的山峰。海拔8 844.43

18、米。答案： a例 2.城市上空的霧和低云比周圍郊區(qū)多，其原因是()a. 大氣中多水汽b.空氣中 co2含量高c. 空氣中臭氧含量高d.空氣中固體雜質較多解析： 城市中由于工業(yè)、交通、家庭排放大氣污染物較多，空氣中固體雜質較多，這些固體雜質在成云致雨的過程中起到了凝結核的作用，故城市上空的霧和低云比郊區(qū)多。8答案： d例 3.大氣臭氧層 ()a. 能大量反射太陽輻射中的紫外線，所以那里氣溫較低b. 能散射陽光中的紫外線，使地面生物免受集中紫外線輻射之害c. 是大氣中存在臭氧的唯一場所，所以我們應該善加保護d. 吸收大量紫外線，減少到達地面的紫外線輻射解析 ：此題主要考查對有關大氣垂直分層及平流層

19、中臭氧大量吸收太陽紫外線等知識的理解判斷能力。因臭氧是大量吸收太陽紫外線而導致氣溫升高的重要成分( 不是反射和散射) ，而且并不僅僅分布在臭氧層中，在對流層、中間層也有少量分布，所以a、b、 c 三項明顯錯誤。答案： d例 4.下列四種氣溫垂直變化狀況最有利于大氣污染物擴散的是()解析： 對流層中氣溫隨高度增加而降低，正常情況下，氣溫上冷下熱，空氣對流運動顯著，有利于污染物擴散。 但有時空氣中有些層次氣溫隨高度增加而升高，叫逆溫現(xiàn)象。 題中b、c、d 三圖均有不同程度的逆溫現(xiàn)象發(fā)生。 逆溫使得空氣上熱下冷， 不利于對流運動發(fā)展，低空大氣污染物也就不 易上升擴散。答案： a例 5.下列現(xiàn)象與主要

20、發(fā)生圈層對應不正確的是()a. 地震巖石圈b.赤潮水圈和生物圈c. 臺風大氣圈d.厄爾尼諾大氣圈和巖石圈解析： 地震主要由地殼運動引起，發(fā)生于地殼內部，所以a 項是正確的；赤潮是海水遭到含磷的化合物水污染造成海水富營養(yǎng)化現(xiàn)象，它發(fā)生在水圈與生物圈中；臺風是發(fā)生在大洋洋面上的熱帶氣旋，是一種大氣運動狀況，發(fā)生在大氣圈；厄爾尼諾現(xiàn)象是大氣、水、生物相互作用的結果，不發(fā)生在巖石圈，所以不正確的是d 項。答案： d例 6. 讀“地球圈層構成示意圖”，圖中所示的圈層a、 b、 c 分別是( )a. 水圈、生物圈、巖石圈9b. 生物圈、巖石圈、水圈c. 巖石圈、水圈、生物圈d. 生物圈、水圈、巖石圈解析：

21、本題考查對地球四大圈層相互位置的理解。在地球外部圈層中，生物圈占有大氣圈的底部、水圈的全部、巖石圈的上部，所以a 是生物圈， b 是水圈， c是巖石圈。答案： d例 7.下圖是“地震波速度與地球內部構造圖”，讀圖完成下列問題。(1) 圖中 a、 b 表示地震波，其中a表 _ 波， b 表示 _波，其判斷依據(jù)是_ 。(2) 圖中 c h 分別表示地球內部構造， d 表示 _界面，其判斷依據(jù)是 _ ；該面以上 c 代表 _，該面以下 e 代表 _ 。(3) 圖中 f 處，地震波 a 完全 _，地震波 b 速度 _并繼續(xù)往深處傳播。 這說明 f 面以上的 e 物質為 _態(tài)，以下的 g物質狀態(tài)為 _態(tài)

22、， f 面是 _界面。(4)c 層的平均厚度為_千米，g層叫 _，h層叫 _。h 層物質呈現(xiàn) _態(tài)，其判斷依據(jù)是_。地球的巖石圈是指 _和 _。解析：解答該題的關鍵是讀懂圖。該圖分左右兩部分，左圖是地震波由地表向地心傳播過程中波速隨深度的變化情況( 注意左側的深度值) ，上方橫坐標表示地震波速度，圖內兩條曲線分別表示橫波和縱波。地震波在通過同一介質時，波速慢者為橫波，快者為縱波。并可根據(jù)兩種地震波傳播過程中速度的變化情況，相互補充， 相互印證， 推斷地球內部不同深度物質性狀的變化。 右圖是地球內部根據(jù)左圖做出的判讀結果。例如，根據(jù)地震波在距離地表平均 33 千米處波速明顯增大，可確定d面為莫霍

23、界面。又根據(jù)在2 900 千米處，縱波波速銳減，橫波完全消失，可確定f 面為古登堡界面。 f 面以下橫波不能通過，說明f 面以下物質非固態(tài)。再根據(jù)縱波通過f 面以下時的波速 ( 縱波波速與通過介質的密度成正比) ，說明 f面以下物質非氣態(tài)。那么，既然非固態(tài)，又非氣態(tài)，就只能是液態(tài)( 實際是在高溫、高壓條件下的熔融態(tài) ) 。答案： (1) 橫縱 a 波波速慢， b 波波速快(2) 莫霍橫波和縱波在此處波速明顯加快 地殼地幔(3) 消失突然變小固液古登堡(4)17外核 內核固 縱波波速加快地殼上地幔頂部 ( 軟流層以上 )例 8. 讀圖，完成下列問題。(1) 該圖反映的是 _緯度大氣的垂直分層，理

24、由是_ 。10(2)a 層大氣熱量主要來自_，該層天氣現(xiàn)象復雜多變的原因是_ _ 。(3) 補繪 b 層氣溫變化曲線， 該層 22 27 千米高度 _含量達到最大值， 成為人類生存環(huán)境的天然屏障。(4) 圖中 c 層下部氣溫隨高度變化特點是 _ ，推測氣流運動形式是 _。(5)c 層中有若干 _層， _強烈時， _信號會受影響。(6)a b c 大氣密度變化趨勢是_ 。解析： 本題在讀坐標圖的基礎上，結合地球外部圈層之一大氣圈的分層特點答題，注意每層的高度及特征。答案：(1) 中該地對流層厚度為12 千米 ( 或地面氣溫為20 ) (2)地面含有大氣中幾乎全部水汽和固體雜質運動顯著(3)繪圖如下臭氧(4)氣溫隨高度升高而降低對流(5)電離太陽活動無線電短波(6)逐漸變小例 9. 讀“某城某日清晨低層大氣剖面圖”，完成下列問題。(1) 圖中氣溫分布異常部分是 中 的 _ ， 判 斷 的 理 由 是_ 。(2) 該城市工業(yè)高度集中，汽車數(shù)以百萬計，當天發(fā)生了重大的煙霧事件 ， 造 成 這 一 事 件 的 人 為 原 因 是_ ；氣象原因是_；地形原因是_ _ 。(3)