大气与大气层.docx

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1、龙文教育学科老师辅导讲义课题大气与天气教学目标1、了解大气的组成及其重要性；2、了解大气温度的垂直分布特点；3、了解大气层的分布及对流层、对流的形成；4、理解天气的概念，学会气温测量，了解气温与人和其他生物的关系。重点、难点1、大气温度的垂直分布特点，对流层的特点；2、气温的测量;3、探究为什么气象观测中温度计要放在百叶箱里；考点及考试要求了解大气组成及对流层的特点，天气的概念，会测量气温。教学内容学问回顾及考点分析：一、大气：1、定义：地球四周包着一层厚厚的空气，它主要是由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和氢、强、氮等气体混合组成的，通常把这层空气的整体称之为大气。2、组成成分自然状态下，大气是

2、由混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。干洁空气的主要成分为78.09%的氮，20.94%的氧，0.93%的嬴。这三种气体占总量的99.96%,其它各项气体含量计不到0.1%,这些微量气体包括氯、氢、氯、债等稀有气体。在近地层大气中上述气体的含量几乎可认为是不变化的，称为恒定组分。在干洁空气中，易变的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(03)等，这些气体受地区、季节、气象以及人类生活和生产活动的影响。正常状况下，二氧化碳含量在20km以上明显削减。大气中组分是不稳定的，无论是自然灾难，还是人为影响，会使大气中消失新的物质，或某种成分的含量过多地超出了自然状态下的平均值，或某种

3、成分含量削减，都会影响生物的正常发育和生长，给人类造成危害，这是环境爱护工作者应讨论的主要对象。二、大气层：1、大气层的形成在地球引力作用下，大量气体聚集在地球四周，形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈淡薄。探空火箭在3000公里高空仍发觉有淡薄大气，有人认为，大气层的上界可能延长到离地面6400公里左右。据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一，其中包括：氮78%、氧21%、稀有气体0.93%、二氧化碳0.03%,此外还有水汽和尘埃等气溶胶及大粒度悬浮颗粒。由于地磁场的爱护作用，使得大气层在太阳风及宇宙高能射线流的刮蚀作用下得以保存。依据

4、各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开头依次分为对流层、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。层序高度温度分布变化对流层017千米随着高度的增加而降低平流层1750千米随着高度的增加而提升中间层5080千米随着高度的增加而降低暖层80500千米随着高度的增加而提升外层5001000千米随着高度的增加而提升在宇宙行星中都有大气层，大型行星比地球的大气层厚，成分有的多，有的少。2、大气层的分布及特点对流层是接近地球表面的一层大气层，空气的移动是以提升气流和下降气流为主的对流运动，叫做“对流层平均厚度约为12km,它的厚度不一，其厚度在地球两极上空为8公里，在赤道上空为

5、17公里，是大气中最稠密的一层，总质量占大气层的四分之三还要多。大气中的水汽几乎都集中于此，是展现风云变幻的“大舞台”：刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。对流层最显著的特点是有剧烈的对流运动。该层有如下特点：（1）温度随高度的增加而降低：这是由于该层不能直接汲取太阳的短波辐射，但能汲取地面反射的长波辐射而从下垫面加热大气。因而靠近地面的空气受热多，远离地面的空气受热少。每提升Ikm,气温约下降6.5度。(2)空气对流：由于岩石圈与水圈的表面被太阳晒热，而热辐射将下层空气烤热,冷热空气发生垂直对流，又由于地面有海陆之分、昼夜之别以及纬度凹凸之差，因而不同地区温度也有差别，这就形成了空

6、气的水平运动。(3)温度、湿度等各要素水平分布不匀称：大气与地表接触，水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层，故该层中除气流做垂直和水平运动外，化学过程特别活跃，并伴随气团变冷或变热，水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、雾等一系列天气现象。平流层在对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层这里基本上没有水汽，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。在2030公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障爱护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的攻击。中间层是平流层以上，到离地球表面85公里

7、，叫做“中间层”。中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”。在这两层内，常常会消失很多好玩的天文现象，如极光、流星等。人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，由于热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。该层的下部温度随高度的变化很小，上部的温度随高度的变化提升。又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。该层内因臭氧含量低，同时，能被氮、氧等直接汲取的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所汲取，所以温度垂直递减率很大，对流运动强盛。中间层顶四周的温度约为190度；空气分子汲取太阳紫外辐射后可发生

8、电离，习惯上称为电离层的D层；有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云消失。物质组成：氮气和氧气为主，几乎没有臭氧。该层的60-90公里高度上,有一个只有在白天消失的电离层，叫做D层。暖层电离层是地球大气的一个电离区域，又叫暖层。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。大约距地球表面100至800千米。最突出的特征是当太阳光照耀时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量汲取，因此温度提升，故称又暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。该层特点是：层中的氮（N2）

9、、氧（02）和氧原子（O）气体成分，在剧烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下，已处于高度电离状态，所以称作“电离层其中100120公里间的E层和200400公里间的F层，以及介于中间层和暖层之间，只在白天消失，高度大致为80公里的D层，电离程度都较剧烈。电离层的存在，对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号，就是和大气层有此电离层有关。气温随高度增加而增加，在300公里高度时，气温可达IOO（TC以上，虽然比铅、锌、锡、睇、镁、钙、铝、银等金属的熔点可能还要高，但由于这里空气淡薄并不会真的感到很热。除地球外,金星、火星和木星都有电离层。电离层从离地面约50公里开头始终

10、伸展到约IOoo公里高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波转变传播速度，发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的汲取。在电离作用产生自由电子的同时，电子和正离子之间碰撞复合，以及电子附着在中性分子和原子上，会引起自由电子的消逝。大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵,以及气体本身的集中等因素，引起自由电子的迁移。在55公里高度以下的区域中，大气相对稠密，碰撞频繁，自由电子消逝很快，气体保持不导电性质。在电离层顶部，大气特别淡薄，电离的迁移运动主要受地球磁场的掌握，称为磁层。电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子

11、温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示。但电离层的讨论对象主要是电子密度随高度的分布。电子密度（或称电子浓度）是指单位体积的自由电子数，随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关。电离层内任一点上的电子密度，打算于上述自由电子的产生、消逝和迁移三种效应。在不同区域，三者的相对作用和各自的详细作用方式也大有差异。外层又名散逸层，热层顶以上是外大气层，延长至距地球表面IOoO公里处。这里的温度很高，可达数千度；大气已极其淡薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。大气层有多厚，这的确是一个很吸引人的问题。人类经过不懈地探究和追求，对大气层的熟悉越来越清楚了。整个大气层可以分成儿

12、个层。从地面到1012千米以内的这一层空气，它是大气层最底下的一层，叫做对流层。主要的天气现象，如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。在对流层的上面，直到大约50千米高的这一层，叫做平流层。平流层里的空气比对流层淡薄得多了，那里的水汽和尘埃的含量特别少，所以很少有天气现象了。从平流层以上到80千米这一层，有人称它为中间层，这一层内温度随高度降低。在80千米以上，至J5OO千米左右这一层的空间，叫做暖层，这一层内温度很高，昼夜变化很大。从地面以上大约50千米开头，到大约1000千米高的这一层，叫做电离层。漂亮的极光就消失在电离层中。在离地面500千米以上的叫外大气层，也叫磁力层，它是大气层的最外层，是大气层向星际空间过渡的区域，外面没有什么明显的边界。在通常状况下，上部界限在地磁极四周较低，近磁赤道上空在向太阳一侧，约有910个地球半径高，换句话说，大约有65000千米高。在这里空气极其淡薄。通常把IOOO千米之内，即电离层之内作为大气的高度，即大气层厚I(XX)千米o