第一节 大气的组成和垂直分层

第一节 大气的组成和垂直分层

知识窗:高山反应

很多人到了海拔较高的地区都会因缺氧而出现高山(高原)反应,症状是头痛、头晕、恶心、呼吸困难、心跳加快等。大多数人在海拔2000米以下没有反应或者反应不明显,到了海拔3000米或者4000米以上,高山反应逐步显现出来。这是因为随着高度的增加,空气变得越来越稀薄,氧气的含量也越来越少。如何应对高山反应呢? 1.在进入高山、高原之前,应进行严格的身体检查,如发现心、肺、脑、肝、肾的疾病,有严重贫血或严重高血压,则不能盲目进入。健康人进入高山、高原地区,最好也要循序渐进,在海拔2000多米的地方适当停留,以逐渐适应缺氧环境。 2.初入高山、高原者应减少体力活动,严禁剧烈运动。登山的速度不宜太快,最好步调平稳,使运动量与呼吸相协调。 3.在高海拔地区,应注意保暖,防止感冒。感冒患者最好不要进入高海拔地区,否则易引起肺气肿等疾病。 4.初入高原,应严禁饮酒,尽量不要泡热水澡。 下载PDF

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大气圈的分层 

根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异,大气层可分为对流层、平流层和高层大气。 对流层是贴近地面的大气最低层,它约占整个大气质量的3/4,集中了几乎全部的水汽与固体杂质。对流层的气温随高度增加而降低,该层空气对流运动显著。风、云、雨、雾、雪等天气现象,大都发生在这一层,因此对流层与人类生活、生产的关系最为密切。对流层厚度因纬度和季节而变化,低纬度地区大于高纬度地区,夏季大于冬季。对流层厚度一般为8~16千米,平均12千米左右。 平流层位于对流层之上,其顶部距离地面大约50千米,厚度约40千米。平流层大气中的臭氧吸收紫外线而增温,故平流层的气温随高度升高而升高,呈现出下冷上暖的特征。平流层中大气对流很弱,以水平运动为主。 平流层中20~40千米的高度,臭氧含量较高,称为臭氧层。臭氧层能够吸收对人类和动植物有伤害的紫外线,故被誉为“地球生命的保护伞”。平流层中水汽、悬浮固体颗粒、杂质等极少,能见度高,气流稳定,并且很少有飞鸟出现,是航空的理想空域。高层大气空气密度很小。在80~500千米的高空有若干电离层,空气处于高度电离状态,能反射无线电短波,对无线电通信有重要作用。太阳活动强烈或出现雷电现象时,会扰动电离层结构,影响地面 无线电传播,导致通信质量下降,甚至会出现通信中断的现象。 下载PDF

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大气圈的组成

大气圈是由多种气体混合而形成的,其中低层大气的组成除干洁空气外,还包括少量的水汽和固体杂质。氮和氧是大气的主要成分,两者约占干洁空气体积的99%,故地球大气又称为“氮氧大气”。另外,氩约占0.934%,二氧化碳约占0.033%。 氮是大气中含量最多的成分,是地球生物体内蛋白质的重要组成部分。氧是大气中含量次多的成分,是人类和动物维持生命活动必需的物质。二氧化碳在大气中的含量很少,却起着非常重要的作用,是绿色植物进行光合作用的原料,也是调节地表温度的重要气体。 水汽是大气的重要成分之一。水汽是成云致雨的必要条件,大气中一定含量的水汽还可以提高人类生活的舒适度。 大气中的尘埃,可以反射太阳辐射,降低地面温度;可作为凝结核,促进云雨的形成。但是,尘埃也会影响人的呼吸系统,给人体健康带来一定的损害。 下载PDF

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活动

1.在对流层,海拔每上升100米,气温约下降0.6℃,从而形成一个随高度增加而温度下降的大气垂直温度梯度。据此,完成相关任务。 (1)近年来,贵阳将“中国避暑之都”作为城市名片,着力打造“避暑”旅游产品,大力发展“避暑”经济。在我国地形图上,找到贵阳、重庆、武汉、长沙、上海的位置;读图3-7,说明贵阳打造避暑旅游名城的优势条件,并分析其形成原因。 (2)每年3月,西藏大部分地区的隆冬尚未结束,林芝的桃花却竞相开放,争奇斗艳,皑皑白雪与灼灼桃花相互映衬(如图3-9),让人领略到“雪域江南”的独特春光。读图3-8,试分析这一地理现象的形成原因。 2.在某些特殊条件下,近地面大气会出现逆温现象。据此,完成相关任务。(1)对流层大气出现逆温时,会对近地面空气质量产生什么样的影响?(2)查询20世纪世界八大公害事件,了解哪些公害事件与逆温现象有关。 下载PDF

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阅读

臭氧层 20世纪70年代,科学家发现南极地区上空的臭氧量下降严重,出现了“南极臭氧洞”。“南极臭氧洞”是一种形象的说法,指的是在南极地区上空出现了全球臭氧量最低值(低于全球臭氧平均值的30%~40%),相对于其他地区来说,就像是一个空洞。2006年,“南极臭氧洞”面积已经超过北美洲的面积。 气象气球 气象气球是用橡胶或塑料等材料制成球皮,充以氢、氦等比空气轻的气体,携带仪器升空,进行高空气象观测的探测平台,可以用来测量大气温度、湿度、气压等气象要素。气象气球定期从许多地方起飞,跟踪大气不断变化的情况。 下载PDF

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二、大气的垂直分层

根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异,可将大气分为三层,自下而上依次是对流层、平流层和高层大气。 对流层是贴近地面的大气最低层。整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质,都集中在这一层。对流层受地面的影响很大,其高度随纬度、季节而变化。就纬度而言,低纬度地区高17~18千米,中纬度地区高10~12千米,高纬度地区高仅8~9千米;就季节而言,任何纬度地区,夏季较厚而冬季较薄,中纬度地区尤其明显。对流层气温随高度的增加而递减,这是因为地面是对流层大气主要的直接热源。对流层上部冷下部热,空气就会产生对流。随着空气的对流运动,近地面的水汽和杂质向上空输送,在上升过程中随着气温的降低,容易成云致雨。对流层的天气现象复杂多变,云、雾、雨、雪等天气现象都发生在这一层。因此,对流层与人类的关系最为密切。 在一定条件下,对流层下部会出现气温随高度升高而增加的逆温现象。逆温层可以阻碍空气对流运动的发展,使污染物难以扩散。 自对流层顶向上至50~55千米高度的范围为平流层。平流层内,气温随高度的增加而上升。该层大气主要靠臭氧吸收太阳紫外线增温。臭氧集中在15~35千米的气层中,形成臭氧层。臭氧层以上,臭氧含量逐渐减少,但是太阳紫外线辐射强烈,气温随高度的增加迅速上升。平流层上部热下部冷,大气稳定,不易形成对流。大气以水平运动为主,平流层由此而得名。该层中水汽、杂质含量稀少,天气现象少见。平流层大气平稳,天气晴朗,有利于航空飞机飞行。 平流层顶以上的大气,统称高层大气。高层大气气压很低,密度很小。在60~500千米的高空,有若干电离层。在太阳紫外线和宇宙射线的作用下,大气分子被分解为离子,大气处于高度电离状态,所以称为电离层。电离层能反射无线电波,对远距离无线电通信有重要作用。 下载PDF

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全球大气二氧化碳月均浓度突破400ppm 自工业革命以来,由于人类大量使用化石燃料,全球大气二氧化碳浓度上升了120ppm(1ppm为百万分之一),其中一半的增长出现在1980年以后。2015年3月, 全球大气二氧化碳平均浓度突破400ppm。这是有记录以来全球大气二氧化碳月均浓度首次突破这一高值。二氧化碳等温室气体排放量的增加,是导致全球变暖的一个重要原因。 活动 雾霾,是雾和霾的组合词。我国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报,统称“雾霾天气”。其实,雾和霾是两种截然不同的天气现象。阅读下列材料,结合生活体验,认识雾和霾的区别,并举例说明霾天气对我们生活的影响。 当空气中所含的水汽多于一定温度条件下大气饱和水汽量,并且有足够的凝结核存在时,多余的水汽便会凝结出来,变成小水滴或冰晶。大气中因悬浮的水汽凝结,水平能见度低于1千米时,气象学上称之为雾。 霾,又称“灰霾”,是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等的集合体,使空气浑浊,水平能见度降低到10千米以下的一种天气现象。组成霾的粒子极小,不能用肉眼分辨,可在一天中的任何时候出现。霾天气是一种大气污染状态,表明 大气中各种悬浮颗粒物含量超过一定标准,其中PM2.5(直径小于或等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成霾天气的“元凶”。 下载PDF

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一、大气的组成

包围地球的空气称为大气。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要条件。人类生活在大气圈底部,大气的物理状态和组成成分的变化,时刻影响着我们。 大气是多种气体的混合物。低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。 干洁空气的主要成分是氮气和氧气,氮气和氧气的体积分数分别约为78%、21%,两者合占99%。 氮是地球上生物体的基本成分。氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质,并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程。二氧化碳和臭氧在大气中的含量虽少,但对自然环境和生命活动具有重要作用。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料,对地面起着保温作用。臭氧能强烈吸收太阳紫外线,臭氧层可保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害;而穿透大气到达地面的少量紫外线,又具有杀菌的作用。 大气中的水汽含量,在水平方向上,海洋上空高于陆地上空,湿润地区上空高于干旱地区上空;在垂直方向上,一般自地面向高空逐渐减少。大气中的杂质含量,随时间、地点、天气条件而变化。通常,在近地面大气中,陆上多于海上,城市多于乡村,冬季多于夏季。大气中的水汽和杂质虽然含量很少,却对天气变化影响很大。在大气温度变化的范围内,水汽可发生固、液、气三态的转化,产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。杂质会使大气能见度变差,但作为凝结核,又是成云致雨的必要条件。 下载PDF

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探究

雷阵雨过后,我们有时候会闻到一股刺鼻的气味,这就是臭氧的气味。臭氧主要分布在平流层,臭氧层是指平流层中臭氧集中的层次。臭氧层变薄、浓度降低的现象,称为臭氧层破坏。臭氧层破坏可能引起一系列不利于人类的气候生物效应. 这种情况已经受到人们的广泛关注。据科学家研究,大气中的臭氧含量每减少1%,到达地面的太阳紫外线辐射就增加2%。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率,还会引发白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病。在距南极洲较近的智利海伦娜岬角,当地居民只要走出家门,就要在暴露的皮肤表面涂上防晒油,戴上太阳眼镜,否则半小时后,皮肤就会被晒成鲜艳的粉红色,并伴有痒痛;羊群则多患白内障,几乎全盲;河里捕到的鲜鱼也多是盲鱼。 1.有人认为,臭氧层是“地球生命的保护伞”。你认同这种看法吗?为什么? 2.你还了解哪些全球性大气环境问题?它们与大气中的哪些成分及其含量的变化相关? 下载PDF

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