專題8大氣組成和垂直分層ppt課件

1、翟志剛翟志剛中國太空行走第一人中國太空行走第一人第第 三三 篇篇大氣與天氣、氣候大氣與天氣、氣候專題專題8 8 大氣的組成和垂直分層大氣的組成和垂直分層萬萬 物物 生生 存存 離離 不不 開開 大大 氣氣大氣大氣包圍地球的空氣包圍地球的空氣自然環(huán)境中最活躍的成分一、大氣的組成及其作用一、大氣的組成及其作用氮氣氮氣78%78%氧氣氧氣21%21%其他氣體其他氣體1%1%CO2CO2、氬氣、氬氣、 O3O3等等干潔空氣組成圖干潔空氣組成圖1 1、大氣的組成、大氣的組成干潔空氣、水汽、微小塵埃干潔空氣、水汽、微小塵埃成云致雨的必要條件，起凝結核作用成云致雨的必要條件，起凝結核作用水水 汽汽塵塵 埃埃

2、生物體的基本成分生物體的基本成分維持生物活動的必要物質維持生物活動的必要物質植物光合作用的原料；對地面保溫植物光合作用的原料；對地面保溫吸收紫外線，使地球上的生吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害物免遭過量紫外線的傷害成云致雨的必要條件；對地面保溫成云致雨的必要條件；對地面保溫大氣組成大氣組成主主 要要 作作 用用干干潔潔空空氣氣O3N2O2CO22 2、大氣各成分的作用、大氣各成分的作用討論歸納以下表格：討論歸納以下表格： 思索：思索： 大氣中的水汽和塵大氣中的水汽和塵埃埃來自何處？來自何處？ 大氣中的水汽的含量大氣中的水汽的含量因時因地而變化著的。因時因地而變化著的。 塵埃主要來

3、自自然和塵埃主要來自自然和人類活動。人類活動。 除塵埃外，空氣中的一些化學物質也來自人類除塵埃外，空氣中的一些化學物質也來自人類活動，它們是影響空氣質量的主要因素?；顒?，它們是影響空氣質量的主要因素。大氣圈大氣圈(大氣層大氣層)質量質量: :地球總質量的百萬分子一地球總質量的百萬分子一. .隨高度增加而減小隨高度增加而減小.(.(緣由緣由: :地球引力地球引力) )90% 1590% 15千米高度千米高度99.9%5099.9%50千米高度千米高度20002000千米高度以上，大氣極其稀薄。無明顯上界。千米高度以上，大氣極其稀薄。無明顯上界。大氣在垂直高度上密度如何變化大氣在垂直高度上密度如何

4、變化? ?緣由緣由? ?討論：討論： 1.航天服可分為艙內航天服和艙外航天服，圖中宇航員航天服可分為艙內航天服和艙外航天服，圖中宇航員身穿的是？身穿的是？ 2.請你設計一套艙外航天服，說明其主要功能。請你設計一套艙外航天服，說明其主要功能。 防太陽輻射；防太陽輻射；保護航天員不受倉外環(huán)境過熱保護航天員不受倉外環(huán)境過熱過冷的侵襲；過冷的侵襲；保持適當的氣壓；保持適當的氣壓；阻擋微隕石阻擋微隕石神舟七號的相關報道神舟七號的相關報道北京時間北京時間有有 關關 報報 道道 9月25日21:33 神舟七號載人飛船神舟七號載人飛船發(fā)射發(fā)射獲得圓滿成功！獲得圓滿成功！ 9月27日04:04 成功變軌，進入高

5、度成功變軌，進入高度343千米千米的圓形軌道。的圓形軌道。 9月27日16:35 航天員翟志剛打開艙門，開始在航天員翟志剛打開艙門，開始在距地面距地面343千米千米的高度的高度出艙出艙活動，并進行太空行走?；顒?，并進行太空行走。 9月28日17:25 神舟七號離開神舟七號離開85公里至公里至30公里公里高度的高度的 “黑黑障區(qū)障區(qū)”，打開主傘。，打開主傘。 9月28日17:36 成功成功著陸于著陸于內蒙古草原。內蒙古草原。思索：思索： 航天員進行出艙活動時，飛船飛行于大氣垂直分航天員進行出艙活動時，飛船飛行于大氣垂直分層中的哪一層？這一層的大氣溫度隨著高度升高是怎層中的哪一層？這一層的大氣溫度

6、隨著高度升高是怎樣變化的？樣變化的？讀讀76頁大氣垂直分層圖頁大氣垂直分層圖 航天員出艙時位于熱層電離層），其溫度隨高度升航天員出艙時位于熱層電離層），其溫度隨高度升高而升高。高而升高。 是否大氣中溫度變化都是如此？除了熱層外，大氣是否大氣中溫度變化都是如此？除了熱層外，大氣還有哪些層？分層的依據是什么？還有哪些層？分層的依據是什么？二、大氣的垂直分層二、大氣的垂直分層原理：原理： 根據大氣的溫度、密度等物理性質在垂根據大氣的溫度、密度等物理性質在垂直方向上的差異，將大氣圈進行分層直方向上的差異，將大氣圈進行分層. .1 1、大大氣氣垂垂直直結結構構散逸層散逸層對流層對流層平流層平流層中間層中

7、間層熱層熱層(電離層電離層)臭氧層臭氧層氣溫變化氣溫變化厚度厚度大氣運動狀況大氣運動狀況對流層對流層對流層主要特點對流層主要特點天氣狀況天氣狀況 8-18 8-18千米千米. .因緯度和季節(jié)因緯度和季節(jié)的不同而不同。的不同而不同。 隨高度增加而遞減下熱上隨高度增加而遞減下熱上冷）；上升冷）；上升10001000米，下降米，下降6.56.5度。度。對流顯著對流顯著天氣和氣候變化顯著。天氣和氣候變化顯著。緣由緣由水汽塵埃含量多水汽塵埃含量多 緣由緣由熱量主要來自地面輻射熱量主要來自地面輻射2 2、各層主要特點、各層主要特點 討論：對流層氣溫上低下高，討論：對流層氣溫上低下高，原因是什么？會引起哪些

8、現象？原因是什么？會引起哪些現象？根據對流運動的規(guī)律，其厚度的根據對流運動的規(guī)律，其厚度的時空分布有何規(guī)律？時空分布有何規(guī)律？對流層厚度的變化對流層厚度的變化緯度緯度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度厚度KM)KM)5101520夏季：厚夏季：厚冬季：薄冬季：薄隨季節(jié)變化隨季節(jié)變化隨緯度變化隨緯度變化上海：夏季上海：夏季16千米千米 冬季冬季11千米千米對流層的厚度為什么存在時空差異？對流層的厚度為什么存在時空差異？ 地表氣溫差異導致對地表氣溫差異導致對流強度不同。流強度不同。平流層平流層臭氧層臭氧層氣溫變化氣溫變化天氣狀況天氣狀況對流層對流層平

9、流層主要特點平流層主要特點范圍范圍大氣運動狀況大氣運動狀況對流層頂至對流層頂至50-5550-55千米；臭氧層千米；臭氧層在在20-3020-30千米處千米處. .隨高度增加而上升隨高度增加而上升( (上熱下冷上熱下冷).).大氣水平流動大氣水平流動晴朗晴朗緣由緣由臭氧吸收太陽紫外線臭氧吸收太陽紫外線為何有利于高空飛行？為何有利于高空飛行？水平運動，大氣平穩(wěn)；水平運動，大氣平穩(wěn)；天氣晴朗，能見度好。天氣晴朗，能見度好。中間層中間層范圍范圍氣溫變化氣溫變化大氣運動狀況大氣運動狀況平流層平流層對流層對流層中間層主要特點中間層主要特點平流層頂至平流層頂至8585千米千米 隨高度增加而降低下隨高度增加

10、而降低下熱上冷）熱上冷）高空對流高空對流熱層主要特點熱層主要特點范圍范圍中間層頂至中間層頂至800800千米千米氣溫變化氣溫變化 隨高度增加而上升上熱隨高度增加而上升上熱下冷）下冷）緣由緣由氧原子吸收太陽紫外線。氧原子吸收太陽紫外線。 大部分氣體以離子態(tài)存在，大部分氣體以離子態(tài)存在，能反射無線電波。能反射無線電波。熱層熱層反射無線電波反射無線電波散逸層主要特點散逸層主要特點范圍：熱層頂以上范圍：熱層頂以上大氣十分稀薄，常有粒子散逸。大氣十分稀薄，常有粒子散逸。3、大氣各層對人類活動影響、大氣各層對人類活動影響名稱名稱對人類活動的影響對人類活動的影響對流層對流層平流層平流層熱熱 層層水汽、塵埃最

11、集中水汽、塵埃最集中天氣和氣候變化天氣和氣候變化最顯著最顯著臭氧層臭氧層( (吸收太陽紫外線吸收太陽紫外線) )；航空最佳飛；航空最佳飛行層行層 電離層反射無線電波電離層反射無線電波對電訊通訊工對電訊通訊工程建設有意義程建設有意義 大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時時處處影響到人類的活動與變化，時時處處影響到人類的活動與生存。生存。 因此，保護大氣的質量，就是保因此，保護大氣的質量，就是保護了我們人類的生存環(huán)境。護了我們人類的生存環(huán)境。干潔空氣中能吸收并放射長波輻射，對地面有一定保干潔空氣中能吸收

12、并放射長波輻射，對地面有一定保溫作用的是溫作用的是A A、氮氣、氮氣 B B、氧氣、氧氣 C C、二氧化碳、二氧化碳 D D、水汽、水汽 C下列各地中，對流層厚度最大的是：下列各地中，對流層厚度最大的是： A A、上海、上海 B B、莫斯科、莫斯科 C C、新加坡、新加坡 D D、北京、北京C思索：思索： 一架飛機從北極出發(fā)，到達南極，飛行高度保持在一架飛機從北極出發(fā)，到達南極，飛行高度保持在1010千米，該飛機依次經過哪些大氣垂直分層中哪些層？千米，該飛機依次經過哪些大氣垂直分層中哪些層？緯度緯度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度厚度KM)KM

13、)5101520平流層平流層對流層對流層平流層平流層1 1、氣溫隨高度升高而降低、氣溫隨高度升高而降低，平均每上升，平均每上升10001000米氣溫米氣溫下降下降66的是：的是： 2 2、南極上空臭氧層變薄、南極上空臭氧層變薄現象出現在：現象出現在： 3 3、有利于航空飛行的是：、有利于航空飛行的是： 4 4、太陽活動強烈時會使地、太陽活動強烈時會使地面的無線電短波通訊受到面的無線電短波通訊受到影響的是：影響的是： DCCA圖為某城市某日清晨低層大氣剖面圖圖為某城市某日清晨低層大氣剖面圖 圖中氣溫分布異常的是圖中氣溫分布異常的是中的？判斷的理由是？中的？判斷的理由是？該城市工業(yè)高度集中，汽車數

14、以百計，當天發(fā)生了重大的煙霧事該城市工業(yè)高度集中，汽車數以百計，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？件，造成這一事件的人為原因是？氣象原因是？地形原因是？；隨高度的上升氣溫升高；隨高度的上升氣溫升高大量污染物的排放；逆溫現象；盆地大量污染物的排放；逆溫現象；盆地舉例說明大氣圈怎樣呵護地球的舉例說明大氣圈怎樣呵護地球的三三. .大氣圈對地球生命的保護大氣圈對地球生命的保護 為什么兩個天體距離如此近，卻有著截然不同的地表形態(tài)？1 1、地球的防彈衣、地球的防彈衣有資料顯示：每有資料顯示：每年進入地球大氣年進入地球大氣層的流星體物質層的流星體物質總量達上萬噸。總

15、量達上萬噸。 資料顯示：現有的近地小行星大約有資料顯示：現有的近地小行星大約有14001400多顆，對地球有威脅的將近多顆，對地球有威脅的將近600600多顆，木星的引多顆，木星的引力是近地小行星產生的主要原因。力是近地小行星產生的主要原因。專家對此情況說：專家對此情況說：“假如撞擊地球的小行假如撞擊地球的小行星的直徑超過一公里，那么這個災難就是全球星的直徑超過一公里，那么這個災難就是全球性的，沒有任何地方可以避免遇難。性的，沒有任何地方可以避免遇難。”假如小行星真的要撞向地球，你能否導演假如小行星真的要撞向地球，你能否導演一場一場“人定勝天的大片？人定勝天的大片？ 請導演一場請導演一場“人定

16、勝天的大人定勝天的大片片參考方案參考方案1. 1.用核彈炸毀小行星。用核彈炸毀小行星。參考方案參考方案2. 2.用爆炸法改變軌道。用爆炸法改變軌道。參考方案參考方案3. 3.改變顏色來改變軌道改變顏色來改變軌道 。參考方案參考方案4. 4.給小行星安給小行星安“太陽帆來改變軌道。用張開的太陽帆來改變軌道。用張開的“帆帆吸收由太陽放射出的光子，從而像風吹動一條船上的帆一樣吸收由太陽放射出的光子，從而像風吹動一條船上的帆一樣，把小行星推離原來的軌道。，把小行星推離原來的軌道。弱點與質疑弱點與質疑? ?弱點與質疑弱點與質疑? ?弱點與質疑？弱點與質疑？ 此方案的弱點此方案的弱點? ?核爆炸的后果難以

17、預料。核爆炸的后果難以預料。 在理想狀態(tài)下才能進行的，實際中不在理想狀態(tài)下才能進行的，實際中不能有一點點的誤差存在，難度太高能有一點點的誤差存在，難度太高 。刷漆？需要多少油漆？多少人力？刷漆？需要多少油漆？多少人力？ 月球表面，白天在太陽直射的地月球表面，白天在太陽直射的地方，溫度可達方，溫度可達127127攝氏度，夜晚則降攝氏度，夜晚則降到到-183-183攝氏度。攝氏度。 在地球上，溫差最大的沙漠白天最在地球上，溫差最大的沙漠白天最熱達熱達8888，而晚上降至，而晚上降至1010以下。以下。為什么地球的氣溫日較差與月球為什么地球的氣溫日較差與月球的氣溫日較差相差這么大？的氣溫日較差相差這

18、么大？大氣吸收大氣吸收19%）大氣反射大氣反射大氣上界大氣上界大氣對太陽輻射的削弱作用大氣對太陽輻射的削弱作用到達地面的太陽輻射到達地面的太陽輻射47%）大氣散射大氣散射2 2、地球的遮陽傘、地球的遮陽傘（34%34%）云層、塵埃云層、塵埃空氣分子、塵粒、云滴空氣分子、塵粒、云滴固體雜質、水汽、固體雜質、水汽、O、O3、CO2大氣幾乎削弱了一半的太陽輻大氣幾乎削弱了一半的太陽輻射射 太陽太陽短波輻射短波輻射3 3、地球的保溫被、地球的保溫被地面地面太陽輻射短波）太陽輻射短波）地面輻射地面輻射大氣逆輻射大氣逆輻射（長波輻射）（長波輻射）地面輻射電磁波形式相對太陽輻射而言是長波輻射地面輻射電磁波形

19、式相對太陽輻射而言是長波輻射水汽、塵埃、水汽、塵埃、 CO2截留大部截留大部分長波輻射分長波輻射75%-90%）到達地面的太陽輻射到達地面的太陽輻射47%）大氣輻射大氣輻射 大氣逆輻射使得近地面大大氣逆輻射使得近地面大氣始終保有一定的熱量。氣始終保有一定的熱量。形式形式 參與作用的大氣成分參與作用的大氣成分 大氣削弱作用大氣削弱作用 大氣保溫作用大氣保溫作用 水汽和二氧化碳等吸收大部分長波輻射，水汽和二氧化碳等吸收大部分長波輻射，把地面輻射的大部分熱量截留在大氣中，把地面輻射的大部分熱量截留在大氣中，并通過大氣逆輻射還給地面。并通過大氣逆輻射還給地面。 吸收吸收 散射散射 反射反射 水汽、塵埃

20、、臭氧、氧、二氧化碳等水汽、塵埃、臭氧、氧、二氧化碳等；太陽輻射被吸收后轉變?yōu)闊崮?。；太陽輻射被吸收后轉變?yōu)闊崮堋?空氣分子、塵粒、云滴；改變太陽空氣分子、塵粒、云滴；改變太陽輻射方向。輻射方向。 云層、較大顆粒的塵埃；改變太陽云層、較大顆粒的塵埃；改變太陽輻射方向。輻射方向。 大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時時處處影響到人類的活動與變化，時時處處影響到人類的活動與生存。生存。 除以上三方面外，適度的大氣壓也是地除以上三方面外，適度的大氣壓也是地球生命生存的基本條件。所以，厚厚的大球生命生存的基

21、本條件。所以，厚厚的大氣圈是地球生命的保護傘。氣圈是地球生命的保護傘。 因此，保護大氣的質量，就是保因此，保護大氣的質量，就是保護了我們人類的生存環(huán)境。護了我們人類的生存環(huán)境。為什么陰天時或大氣塵埃煙霧較多時，見到的天空是為什么陰天時或大氣塵埃煙霧較多時，見到的天空是灰白色？灰白色？ 散射作用散射作用為什么在日出之前天就亮了，在樹蔭下，在房間里，為什么在日出之前天就亮了，在樹蔭下，在房間里，凡是陽光不能照射的地方仍是明亮的？凡是陽光不能照射的地方仍是明亮的？ 散射作用散射作用 為什么在月球上白天看太陽只是一個明亮的圓盤，而為什么在月球上白天看太陽只是一個明亮的圓盤，而四周背景卻是黑暗的？四周背

22、景卻是黑暗的？ 沒有散射作用沒有散射作用 為什么晴朗的白天天空呈藍色？早晚呈紅色？為什么晴朗的白天天空呈藍色？早晚呈紅色？ 為什么說赤道地區(qū)終年太陽高度較大，但它并不是全為什么說赤道地區(qū)終年太陽高度較大，但它并不是全球太陽輻射強度最大的地區(qū)？球太陽輻射強度最大的地區(qū)？ 正午路程短，僅藍光被散射掉；早晚路程長，短波正午路程短，僅藍光被散射掉；早晚路程長，短波各色光皆被散射，剩下紅光投射地面各色光皆被散射，剩下紅光投射地面 對流旺盛，多云雨，云量多，大氣的反射作用強對流旺盛，多云雨，云量多，大氣的反射作用強 為什么霜凍多出現在晴朗的天氣？為什么霜凍多出現在晴朗的天氣？ 大氣逆輻射弱大氣逆輻射弱為什么月球表面晝夜溫差相差如此之大？為什么月球表面晝夜溫差相差如此之大？ 沒有大氣的削弱作用和保溫作