大气的组成和垂直分布

一、大气的组成 二、大气的垂直分布（演示） 三、总结 四、练习题 1 大气层(大气层的主观印象和厚度） 1 对流层（为什么大气集中在底层？） 2 大气成分及各主要成分的作用 3 人类活动对大气的影响 (1)对臭氧层的破坏 (2)大气污染物 二、大气的垂直分布（演示） 1 对流层（为什么大气集中在底层？） 2 平流层 3 高层大气（电离层） 三、总结 四、练习题

由太空中看起来，地球是一颗明亮的蓝色星球，美丽而多变。蓝色是因为它表面的四分之三是覆盖着蓝色的海洋，明亮是因为它上面有许多云层。

天到底有多高、大气到底有多厚呢？ 这基本上是一个很难回答的问题，因为空气的密度是连续的朝太空的方向减少，理论上讲应该到了无穷远才会趋近于零，也就是说理论上说大气的厚度是无穷大。 这样讲当然也不合理，因为地球上没有一种生物到了十公里以上，在不借助器材的情况下还能呼吸到空气而生存。所以肯定大气的厚度不是无穷大。 我们先看看航天员所拍的一些照片，看能不能给我们一些启示。

这是航天飞机在亚马逊河上空所拍的照片，请注意在贴近地球表面的地方（圆弧），有一层很薄的、淡蓝色的东西，那大致就是大气的厚度，而淡蓝色气体的顶部大致就是“天”的高度了。

更清楚的图 太空船上看到的日落景象 图 1 图 2

地球大气的组成成分

大气中含量有变化的物质 二氧 化碳 与排放量和植物光合作用有关 水汽 与蒸发量有关 固体 杂质 与排放量和空气稳定与否有关 成分 变化 相关因素 城区＞农村 冬季＞夏季 夜间＞白天 阴天＞晴天 与排放量和植物光合作用有关 二氧 化碳 夏季＞冬季 低纬地区＞高纬地区 水汽 与蒸发量有关 固体 杂质 陆＞海 城＞乡 冬＞夏 与排放量和空气稳定与否有关

强烈吸收长波辐射、含量变化大，潜热输送的基础 大气的主要组成成分及其作用 三大组成成分 作用 氧 含量23%、氧化作用 干洁空气 氮 含量76%、减弱氧化 二氧化碳 光合作用的原料、“温室效应” 臭氧 吸收紫外线、影响气温 成云致雨的必要条件、 强烈吸收长波辐射、含量变化大，潜热输送的基础 水 汽 成云致雨的必要条件、 影响大气温度和质量 固体杂质

图中蓝色粒子代表氮原子，红色粒子代表氧原子。

图中蓝色粒子代表氮原子，红色粒子代表氧原子。

1979年10月 1992年10月

2.臭氧　　 （2）中国古代有个“女娲补天”神话故事，最近科学家考察发现，在北美.欧洲.新西兰上空，保护地球的臭氧层正在变薄，南极上空的臭氧层已经出现了一个空洞，科学家们真的要补天了。 　　近些年来，工业生产和家庭中广泛使用冰柜和冰箱，排放出大量的氟氯烃。这些化学物质在低空不易分解，可以上升至平流层，破坏那里的臭氧，使臭氧丧失吸收太阳紫外线的性能。据一些科学家的研究，大气中的臭氧每减少1%，照射到地面上的紫外线就增加2%。臭氧层的破坏，给地球环境和人体健康带来极大危害。首先，臭氧减少，射向地面的紫外线就增多，这就会损坏人的免疫能力，使人类皮肤癌发病率增加，并可危及海洋生物的生存。其次，还可能导致世界气候变暖。这不仅是因为到达地面的紫外线增多，而且氟氯烃还可强烈吸收红外线辐射，引起“温室效应”。

1.二氧化碳 近十年来，大气中二氧化碳的浓度已经增长了25%，专家估计到2100年前还可能增加4倍。据计算，大气中二氧化碳浓度若增加一倍，台风的强度可增大40—50%，甚至可达60%。排入大气中的二氧化碳等气体的大量增加，还可导致地球严重的“温室效应”。从1991年开始，南极不段有巨大的冰山开裂漂移；自1994年夏天，阿尔卑斯山千年积雪融化，致使20多位等山者丧生。自1920年以来地球海平面将继续升高25—100厘米。如果不采取强有力的措施，下一世纪中叶，世界各地70%的海岸将被海水淹没，那些富饶和人口稠密地区的几亿居民的生活将受到威胁。

（一）对流层 跟人类的关系最为密切，对流层在五层中密度最大，大气质量的３／４和几乎全部的水汽、杂质都集中在这一层。而且，它的高度不等：低纬高，赤道地区达１７－１８千米，向两极降低，中纬度地区大约１２千米，两极只有８－９千米（原因下面会谈到）。 课本列出了对流层的三个特点，我们来逐个加以分析： ⑴气温变化：这一层的气温是随着高度的增加而下降的，平均每升高１００千米气温降低０.６℃。所以如珠穆朗玛峰，海拔八千多米，与长江中下游平原相差八千米气温要下降４８℃，珠峰上当然是终年积雪。可能有的同学有疑问了，珠峰海拔高，离太阳近，为什么反而温度低呢？其实，珠峰的海拔相对于日地距离来说，是微不足道的。对流层气温下降的原因是它的热量不是来自太阳，而是来自于地面。 ⑵大气运动状况：对流显著。主要原因是因为对流层大气上冷下热不稳定，而且地表冷热不均（参见课本图）。刚才讲过对流层厚度不均，赤道地区受热多，对流旺盛，因此对流层顶就高；反之，极地受热少，对流层就薄。 ⑶天气复杂多变：由于对流层大气最靠近地面，几乎集中了全部的水汽和杂质，水汽在上升过程中温度下降易凝结，而成云致雨。此外，还有一个必不可少的因素，那就是有大量的水汽和杂质。天气现象直接影响我们的生产、生活，因此人们相当关注天气的变化。

（二）平流层 1、气温随高度增加而上升。 平流层大气中，由于含有臭氧，能大量吸收太阳紫外线，使气温随高度增加而迅速上升。 2、气流以平流运动为主。 平流层上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以水平运动为主。 3、与人类关系：。 平流层以水平运动为主，且水汽和杂质极少，故云、雨现象近于绝迹，天气晴朗，有利于高空飞行

（三）高层大气 1、大气上界：2000~3000千米高空 2、电离层：地球外80――500千米的大气层，有若干电离层。电离层大气处于高度电离状态，它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无线电通信。

太阳表面的强烈爆炸，送出大量的带电离子射向太空。这种电浆以超音速的速度直奔地球而来，称为太阳风。还好地球有强烈的磁场。带电离子只能顺着磁场跑，而难以穿越磁场，因此太阳风无法直接打击地球，但已足以把地球磁场予以严重扭曲。 部分带电离子顺着磁场跑到离地球很远的地方后，再顺着磁场回来，并且集中射向南、北两磁极（和地理的南、北两极相差不是很远），然后打击大气上层的空气分子，而造成极光奇景。如果没有大气，这些回流的带电离子仍然具有相当的威力，打击地球上的生物。

极光是发生在南、北极圈内上空的特殊光象，是空气分子被太阳风打击，而提升能阶，而后在降低能阶时发射出来的光。

空气和海水在物理特性上最主要的不同点，在于前者是可压缩的，后者则是不可压缩的。也就是说，空气被施予较大的压力时，体积就会变得较小，当然密度就会相对的变大，而海水不太会。因此大气里的空气，在下面的承受上面空气的重量较多，压力较大，密度自然较大；越到下面密度越大，所以压力增加的速率自然也越快。图标中每一个方块的重量假设是一样的，可以清楚的看到在大气的下层只要一点点的体积，其重量就和上层很大的体积相同了。

大气是地球生命的保护伞；大气是地球的空调器；大气是地球生命呼吸所需氧气的源泉；大气是风云变幻的大舞台。大气对自然环境和人类有着重要的影响；大气的垂直分布则是地球大气的主要特征，其中，对流层是与人类关系最为密切的层次；目前，由于人类活动造成的大气污染对大气的成分影响越来越明显，已经引起了国际社会的广泛重视八

G A B C D E H F I 练习题： 1.按因果关系完成填空 A、递减 B、水汽和固体杂质 C、平流层 D、对流显著 　　E、大气稳定　　　F、云、雨、雪 　　G、递增　　　　　H、对流层 　 I、利于高空飞行 G A 气温随高度发生变化 B C 很多 极少 D E H F I

２、  是非判断： 　　（１）对流层顶的高度随纬度的升高而增高。    （    ） 　　（２）对流层气温随高度的增加而递减，这是因为其热量主要直接来自于地面。（    ） 　　（３）高层大气中的电离层其大气处于高度电离状态，能反射无线电波。（    ） 　　（４）如果地球上没有大气，也就没有生物界、人类及其赖以生存和发展的自然环境。（    ） 　　（５）从某种意义上说，平流层是人类生存环境的天然屏障。（      ）

完