地球上的大氣

第一節大氣的組成和垂直分層

課程標準運用圖表等資料，說明大氣的組成和垂直分層，及其與生產生活的聯系。

1.運用圖表資料，說明大氣的組成和垂直分層。2.結合實例，說明大氣的組

學習目標

成和垂直分層與生產生活的聯系。

梳理教材夯實基礎

一、大氣的組成

1.干潔空氣

氤氣0.93%

二氧化碳0.038%(變動)

其他0.032%.

氧氣21%

氮氣78%

干潔空氣成分的體積分數(25千米以下)

(l)M：是人類和其他生物維持生命活動所必需的物質。

(2)氮：含量最多，是地球上生物體的基本元素。

一,［綠色植物進行光合作用的基本原料

(3)一氧化碳j吸收地面輻射的能力強,使氣溫升高

，一!吸收太陽光中的紫外線,使大氣增溫

臭氧j減少到達地面的紫外線，對生物具有保護作用

2.水汽和雜質

（1）水的相變，產生云、雨、霧、雪等一系列天氣現象，同時伴隨著熱量的吸收和釋放。

（2）大氣中的雜質作為凝結核,是成云致雨的必要條件。

3.人類活動排放的污染物進入大氣，會影響大氣的成分和含量，產生大氣污染，對生態系統

和人類生存造成不利影響。

【判斷】

1.人類大量排放氟氯燒使大氣中臭氧減少。（V）

2.城市大氣中的固體雜質較多，其他因素相同的情況下，降水通常比農村多。（J）

二、大氣的垂直分層

1.依據：大氣在垂直方向上的溫度、運動狀況及密度。

2.各層特征比較

垂直分層氣溫特點大氣運動狀況與人類關系

隨高度升高而遞減,上部冷、下部熱，大氣對最為密切，天氣現象

A對流層

頂部氣溫降至一60℃流運動復雜多變

上部熱，下部冷，不易形

B平流層隨高度升高而升高適合航空飛行

成對流，以平流運動為主

隨高度增加先降低后有電離層,能反射無

C高層大氣

升高線電波

【判斷】

1.宇宙飛船升空過程中，所穿越大氣的溫度一直降低。（X）

2.全球各地對流層的高度是一樣的。（X）

3.高層大氣氣溫隨高度的升高而升高。（X）

探究重點提升素養

探究點大氣的垂直分層

。探究導引

下圖為“大氣的垂直分層示意圖”。讀圖回答下列問題。

1.對流層的氣溫在垂直方向上的分布有何特點？該層的厚度隨緯度如何變化？為什么？

答案對流層的氣溫隨高度的增加而降低。對流層的厚度隨緯度增高而降低。低緯度地區受

熱多，氣溫高，空氣對流旺盛，所以高度大(17?18km)；高緯度地區受熱少，對流較弱，所

以高度小(8?9km)。

2.為什么對流層的天氣復雜多變？

答案對流層集中了大氣幾乎全部的水汽和雜質，有了成云致雨的必要條件。近地面的水汽

和雜質通過對流運動向上層空間輸送，在上升過程中隨著氣溫的降低，容易成云致雨，所以

對流層天氣復雜多變。

3.平流層的氣溫分布有何特點？原因是什么？飛機為什么選擇在平流層飛行？

答案平流層(30km以上)的氣溫隨高度升高迅速上升，是因為該層的熱量主要來自臭氧對太

陽紫外線的吸收。

該層上部熱、下部冷，大氣穩定，不易形成對流，大氣以平流運動為主，適合航空飛行。

4.高層大氣對人類生活有什么影響？

答案有若干電離層，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用。

O核心歸納

大氣的垂直分層

分層高度范圍主要特點特點成因與人類的關系

對低緯：17?氣溫隨高度的增加而地面長波輻射是對流人類生活在對流

流18千米降低(每升高100米，層大氣的直接熱源層底部，與人類

層中緯:10~氣溫大約降低0.6℃)關系最密切

12千米空氣對流運動顯著該層上部冷、下部熱

IWJ緯：8?幾乎全部的水汽、雜質

9千米和大氣中的污染物集

天氣現象復雜多變

中在該層，對流運動易

成云致雨

氣溫隨高度升高而升該層中的臭氧強烈吸

高收太陽紫外線

平從對流層頂人類生存環境的

該層大氣上部熱、下部

流部至50?55以平流運動為主天然屏障，適合

冷，大氣穩定

層千米高空航空飛行

水汽、雜質含量很少，

天氣晴朗

無云雨現象

電離層能反射無

從平流層頂

高層線電短波，對無

到3000千大氣密度極小距地面遠，受到引力小

大氣線電通信有重要

米的高空

作用

【拓展延伸】逆溫及危害

(1)逆溫現象：正常情況下，對流層的氣溫隨高度增加而遞減，且海拔每升高100m,氣溫約

下降0.6°C。但在一定條件下，對流層的某一高度有時也會出現氣溫隨高度增加而升高的現

象，或者氣溫隨高度增加而降低的幅度小于垂直遞減率，這種現象我們稱之為“逆溫”。如

圖所示。

加厚漸消失復正常

(2)危害

①出現多霧天氣。早晨多霧的天氣大多與逆溫有密切的關系，它使能見度降低，給人們的出

行帶來不便，甚至導致交通事故。

②加劇大氣污染。由于逆溫現象的存在，空氣垂直對流受阻，造成近地面污染物不能及時擴

散，從而危害人體健康。

③對航空造成影響。“逆溫”多出現在低空，多霧天氣給飛機起降帶來不便。如果出現在高

空，則對飛機飛行極為有利，因為大氣以平流運動為主，飛行中不會有較大的顛簸。

?跟蹤訓練

下圖為“大氣垂直分層示意圖”。讀圖，完成1?3題。

1.圖中正確表示大氣層氣溫垂直變化的曲線是（）

A.①B.②C.③D.④

2.對無線電短波通信具有重要意義的電離層位于（）

A.I層頂部B.II層底部

C.II層中部D.III層

3.2017年4月20日我國發射的“天舟一號”飛船的運行軌道所在的大氣層（）

A.氣溫在一50℃到20℃之間

B.氣溫隨高度增加平穩下降

C.最低氣溫約為-80℃

D.最高氣溫約為40℃

答案LB2.D3.C

解析第1題，根據大氣的密度、溫度和運動狀況，自下而上可將大氣層分為對流層、平流

層和高層大氣，從溫度變化趨勢看，①②正確，但①曲線的氣溫值出現錯誤，故只有②正確。

第2題，高層大氣（III層）中存在若干電離層，對無線電短波通信有重要作用。第3題，“天

舟一號”飛船運行于高層大氣中。

隨堂演練知識落實

在對流層中，大氣的組成并不是固定不變的。據此回答1?2題。

1.大氣中含量雖很少，卻是天氣變化重要角色的物質是（）

A.二氧化碳和臭氧B.筑和窗

C.水汽和雜質D.氮和氧

2.由于人類活動造成的大氣污染，已導致大氣中一些成分比例發生明顯變化，表現在（）

A.臭氧增多B.氧氣增多

C.水汽增多D,二氧化碳含量增加

答案l.C2.D

解析第1題，水的相變產生云、雨、霧、雪等一系列天氣現象，雜質作為凝結核是成云致

雨的必要條件。第2題，化石燃料的燃燒和森林的破壞使二氧化碳的體積分數在近300年里

增加了40%多。

大氣呈現“上熱下冷(圖中②，隨高度增加氣溫上升)”時，稱之為逆溫現象。完成3?4題。

高度(km)

05氣溫(七)

3.對流層大氣的熱量主要來自(

A.太陽輻射B.地面輻射

C.大氣輻射D.大氣逆輻射

4.對流層大氣出現逆溫現象時，近地面空氣中污染物含量較高的主要原因是()

A.阻擋了近地面空氣水平運動

B.抑制了近地面空氣對流上升

C.近地面大氣中的水汽量增大

D.近地面人類排放污染物增多

答案3.B4.B

解析第3題，近地面大氣的主要熱源是地面輻射。第4題，對流層中出現的氣溫隨高度增

加而升高的現象稱為逆溫。當逆溫出現時，大氣層結穩定，抑制了近地面空氣對流上升，空

氣中的污染物得不到及時擴散，導致近地面空氣中污染物含量較高。

5.讀“氣溫垂直變化圖”，完成下列各題。

140

120

100

80

60

40

20

0

(1)圖中a、b、c、d四條曲線中，正確反映地球大氣溫度隨高度變化的是,判斷依

據是O

(2)風、云、雨、雪等天氣現象集中于層(填字母)，原因是

(3)人類目前利用平流層最主要的方式是,原因是

(4)B層和C層80?120千米的大氣溫度隨高度升高而升高，分析其增溫原因的異同。

相同點：O

不同點：?

答案(l)b近地面平均溫度約為20℃,對流層頂部氣溫降至一60℃

(2)A該層集中了大氣層中幾乎全部的水汽和雜質，近地面的水汽和雜質通過對流運動向上

輸送，在上升過程中隨著氣溫降低，容易成云致雨

(3)航空飛行該層大氣中水汽和雜質含量很少，無云雨現象，大氣平穩，天氣晴朗，能見度

好，適合航空飛行

(4)都是因大量吸收紫外線而增溫B層是臭氧吸收大量太陽紫外線使大氣增溫;C層80?120

千米的大氣吸收了更短波長的太陽紫外線，溫度持續上升

課時對點練

g基礎過關

(2019?北京市豐臺區期末)下圖為“大氣垂直分層示意圖”。讀圖完成1?3題。

1.下列敘述正確的是()

A.低層大氣主要是由干潔空氣、水汽和固體雜質組成

B.云、雨、雪、雷電等天氣現象，主要發生在平流層

C.大氣中臭氧的主要作用是減少紅外線對生物的傷害

D.大氣組成成分的比例不會因人類活動的影響而改變

2.地球大氣層，一般隨高度增加()

A.氣溫降低B.氣壓升高

C.密度減小D,濕度增大

3.北京飛往美國華盛頓的飛機，升空20分鐘后遇到雷雨天氣，此時飛機應()

A.迅速進行迫降

B.不斷降低飛行高度

C.保持原有高度

D.升至萬米以上高空

答案LA2.C3.D

解析第1題，低層大氣主要是由干潔空氣、水汽和固體雜質組成。云、雨、雪、雷電等天

氣現象，主要發生在對流層。大氣中臭氧的主要作用是減少紫外線對生物的傷害。大氣組成

成分的比例會因人類活動的影響而改變，如二氧化碳比例的增加主要是人為原因。第2題，

地球大氣層，一般隨高度增加，對流層氣溫降低，平流層氣溫上升，高層大氣氣溫先降低后

上升；隨高度增加，氣壓降低、密度減小、濕度降低。第3題，雷雨天氣一般出現在對流層，

飛機遇到雷雨天氣說明還在對流層，對流層由于大氣對流現象明顯，大氣不穩定，不適宜飛

機飛行，飛機應升至萬米以上高空的平流層，以保證安全。

下圖為“大氣垂直分層高度、溫度和氣壓的變化圖”。據此完成4?5題。

4.關于圖中內容的敘述，正確的是（）

A.大氣垂直分層的依據是高度、溫度和氣壓的變化

B.隨高度增加氣溫漸高，氣壓漸低

C.距地面20km處氣壓降為地面的一半

D.對流層垂直方向上溫度變化范圍是20?-60℃

5.關于圖中①②層大氣的敘述正確的是（）

A.①層大氣厚度隨緯度增加而增厚

B.②層因氧原子吸收紫外線而增溫

C.①層大氣與人類關系最密切

D.②層復雜的天氣現象不利于航空飛行

答案4.D5.C

解析第4題，大氣垂直分層的依據是溫度、運動狀況和密度；不同大氣層，其溫度的變化

不同；距地面20km處氣壓不到地面的1/10。第5題，①為對流層，②為平流層。對流層厚

度與緯度呈負相關；平流層升溫是因為臭氧吸收大量太陽紫外線；平流層天氣晴朗，空氣以

平流運動為主，有利于航空飛行。

氣球作為探空的工具已經被廣泛使用，如下圖所示，假如一探空氣球由地面上升至100km

處。據其可能探測到的現象，完成6?7題。

6.探空氣球記錄的氣溫隨高度升高而變化的規律可能是（）

A.遞減一遞增一遞減

B.遞減一遞減一遞增一遞增

C.遞增一遞減一遞增一遞減

D.遞減一遞增一遞減一遞增

7.探空氣球探測到水汽集中的大氣層是（）

A.對流層B.平流層

C.高層大氣D.宇宙空間

答案6.D7.A

解析第6題，探空氣球在上升的過程中，依次經過對流層、平流層和高層大氣，因此氣溫

變化規律是遞減一遞增一遞減f遞增。第7題，水汽幾乎全部集中在對流層。

讀“地球大氣中臭氧濃度垂直分布圖”，完成8?9題。

8.臭氧主要分布于（）

A.對流層B.平流層

C.高層大氣D.外層大氣

9.近幾十年來，局部地區的臭氧濃度逐年下降，該現象造成的主要影響是（）

A.降水減少B.地面溫度降低

C.到達地面的紫外線增多D.大氣污染嚴重

答案8.B9.C

解析第8題，讀圖可知，臭氧主要分布于30km左右的高空。因對流層最厚處為赤道，達

17-18km,平流層范圍自對流層頂部至50?55km高空，故B正確。第9題，臭氧具有吸

收紫外線的功能，保護地球上的生命免受過量紫外線輻射的影響，臭氧濃度下降導致到達地

面的紫外線增多，會對地面生命的生存造成影響。C正確。

g能力提升

下圖為“地球大氣的垂直分層圖（部分）”。讀圖，回答10?11題。

10.①②③④四條曲線中，能正確表示大氣層氣溫垂直分布狀況的是（）

A.①B.②C.③D.④

11.有關該大氣層的敘述，正確的是（）

A.有電離層，對無線電通信有重要作用

B.天氣晴朗，對流旺盛，有利于高空飛行

C.上部冷下部熱，空氣以平流運動為主

D.頂部與底部的氣溫相差60°。左右

答案10,A11,D

解析第10題，根據圖中大氣層距地面的高度和溫度變化可知，該大氣層是平流層，平流層

下層氣溫隨高度變化很小，30km以上氣溫隨高度增加而迅速上升，故選A。第11題，平流

層上部熱、下部冷，大氣以平流運動為主，大氣平穩，天氣晴朗，有利于高空飛行，圖中大

氣層的溫差約為60℃0

浙江省山地丘陵廣布，適宜茶樹的生長，但春季易受霜凍天氣影響。為此，當地茶園引

進了“防霜凍風扇”（如圖甲）。當夜晚溫度降到4℃時，風扇會自動打開，從而減輕霜凍對茶

樹的傷害。圖乙示意茶園春季夜晚某時氣溫垂直分布。讀圖完成12?13題。

圖甲圖乙

12.“防霜凍風扇”最適宜的安裝高度為（）

A.9?10mB.7?8m

C.6?7mD.4m以下

13.關于風扇的作用原理，正確的是（）

①風扇可以把高處的暖空氣往下吹到茶樹上②風扇吹出的熱風可以使茶樹免受霜凍影響

③風扇的轉動可以增強近地面空氣對流運動程度④風扇轉動可帶動空氣流動，阻止上層冷

空氣向下流動

A.①③B.②④C.②③D.①④

答案12,B13.D

解析第12題，讀圖乙，在8m高度附近，氣溫最高，“防霜凍風扇”安裝高度為7?8m

時，風扇啟動后，可把該處暖空氣吹到茶樹上，從而減輕霜凍對茶樹的傷害。第13題，結合

上題分析，風扇啟動后，可把高處的暖空氣吹到茶樹上，①對；風扇吹出的并不是熱風，②

錯；近地面（0?4m）存在空氣對流運動，風扇吹下來的暖空氣會削弱近地面的對流運動，③

錯；風扇的轉動使下層空氣循環，阻止了上層冷空氣向下流動，④對。

（2019?黑龍江省哈爾濱市第三中學月考）晴朗無風的夜晚，地面因輻射而失去熱量，近地

面大氣冷卻強烈，高空大氣冷卻較慢，氣溫從地面開始向上遞增，稱為輻射逆溫。讀下圖，

回答14-15題。

14.圖中a表示輻射逆溫形成前的氣溫垂直分布，一般出現在午后；b表示輻射逆溫形成后,

一般出現在黎明以前。則c出現的時間最可能是（）

A.上午B.正午C.傍晚D.凌晨

15.逆溫的影響有（）

①利于污染物的擴散②利于霧的形成③抑制沙塵暴的發生④減輕山區農作物凍害

A.①②③B.②③④

C.①③④D.①②④

答案14.A15.B

解析第14題，a表示輻射逆溫形成前的氣溫垂直分布，一般出現在午后；b表示輻射逆溫

形成后，一般出現在黎明以前；c表示逆溫逐漸消失，故c出現的時間是在黎明之后，午后

之前。第15題，逆溫出現后近地面溫度低，高空溫度高，氣體將不易發生對流運動，不利于

污染物的擴散，故①錯誤；由于近地面的溫度較低，有利于水汽的凝結，形成霧，故②正確；

逆溫出現后，大氣運動會減弱，故可以抑制沙塵暴的發生，故③正確；山區農作物分布海拔

較高，如處于逆溫層，溫度較高可以減輕凍害，故④正確。

16.讀圖，完成下列問題。

(1)該圖反映的是緯度地區大氣的垂直分層，理由是

(2)概括A層天氣現象復雜多變的原因：

①;

②