第二章 地球上的大气 - 高中地理互动课件样例

对流层 平流层 O₃ 高层大气 0km 12km 50km 高层
第二章
地球上的大气
高中地理 · 互动课件
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01
大气的组成和垂直分层
对流层 平流层 高层大气
Composition & Vertical Structure of the Atmosphere
大气的组成
低层大气的成分及其作用
78%
N₂
氮气
21%
O₂
氧气
1%
其他
气体
干洁空气的组成（体积比）
N₂ 氮气 78% — 生物体基本成分，稀释氧气
O₂ 氧气 21% — 生命活动必需，支持燃烧
CO₂ CO₂ — 植物光合作用原料，保温作用（温室气体）
O₃ O₃ 臭氧 — 吸收紫外线，保护生命
H₂O 水汽 — 成云致雨，释放潜热；杂质充当 凝结核
⚠️ 人类活动排放污染物 → 大气污染、全球变暖、臭氧层破坏
大气的垂直分层
0km 12km 50km 2000- 3000km 高度(km) 对流层 Troposphere 天气现象集中 平流层 Stratosphere 臭氧层所在 高层大气 Upper Atmosphere 电离层、极光 ↑热升 ↓冷沉 ✈️ 适合飞行 O₃ UV ✕ ☀️ 晴朗稳定 → 平流运动 🛰 极光 Aurora 电离层反射 📡 📻 温度 → ↓降温 ↑升温 先↓后↑
对流层详解
高层大气 平流层 对流层 0 12km 50km
🌡 气温：随高度增加而 ↓降低
每升高100m降约 0.6℃
（热源在下方 → 越高越冷）
🔄 大气运动：对流运动显著
上冷下热 → 空气垂直对流旺盛
热↑ 冷↓ 对流
🌧️ 天气现象：复杂多变
水汽、杂质集中 → 云、雨、雾、雪、雷电
💡 直接热源：地面长波辐射（不是太阳！）
👥 与人类关系：最密切
人类生活在对流层底部
平流层详解
高层大气 平流层 对流层 O₃ UV ✕ 平流 → 0 12km 50km
🌡 气温：随高度升高而 ↑升高
（臭氧吸收紫外线 → 上热下冷）
🔄 大气运动：平流运动为主
上热下冷 → 大气稳定，不易对流
水平流动
☀️ 天气：晴朗，能见度好
水汽、杂质少，无云雨现象
🛡 关键：臭氧层吸收紫外线
→ 地球生命的天然屏障
✈️ 应用：适合航空飞行
气流平稳、能见度好、无雷雨
高层大气详解
高层大气 平流层 对流层 电离层 📡 📻 0 12km 50km 高层
🌡 气温：先 ↓降低 后 ↑升高
（变化复杂，受太阳活动影响大）
💨 空气密度：极小
接近真空状态
📡 电离层（80-500km）：
大气分子被太阳紫外线电离
能反射无线电短波 → 远距离通信
📡 📻 电离层反射
🚀 其他特征：
极光（太阳带电粒子与高层大气碰撞）
人造卫星运行轨道
逆温现象
什么是逆温？
温度 (℃) 高度(km) 低 高 低 高 正常递减 (-0.6℃/100m) 逆 温 层 温度反升
正常情况（对流层）：
气温随高度 ↑ 而 ↓降低
每升高100m → 降温约 0.6℃
⬇
逆温：在对流层某高度范围内
气温不降反 ↑升（异常现象）
⚠️ 注意区分：
平流层气温随高度升高而升高
→ 这是正常的！（因为臭氧吸热）
→ 不叫逆温！

逆温仅指对流层中
本应降温却反而升温的异常现象
逆温的危害
逆温层阻止对流 → 污染物、水汽被"封锁"在近地面
逆温层 —— ✕ ✕

🌫️ 多雾天气

水汽被封锁在近地面
凝结 → 大雾
能见度极低
逆温层 ——

🏭 加剧大气污染

污染物无法扩散
雾霾加重
PM2.5浓度飙升
逆温层 —— !

✈️ 影响航空

低空能见度差
影响飞机起降安全
可能导致航班延误
02
大气受热过程和大气运动
地面 大气 逆辐射
Atmospheric Heating Process & Atmospheric Motion
大气受热过程
太阳辐射 → 地面增温 → 大气增温 → 大气逆辐射
大 气 层 太阳 太阳辐射(短波) 大部分透过大气 到达地面 地面辐射(长波) 地面吸收增温 🌡 大气吸收增温 🌡 大气逆辐射 补偿地面热量 🛡 散失到宇宙 ① ② ③
太阳辐射(短波) → 地面吸收增温 → 地面辐射(长波) → 大气吸收增温 → 大气逆辐射 → 补偿地面热量
受热过程 ① 太阳暖大地
太阳 大气层 地面 太阳辐射 (短波) ① ② 大地暖大气 ③ 大气还大地
① 太阳暖大地
太阳辐射 = 短波辐射
（太阳表面温度高 → 辐射波长短）
太阳短波辐射 大部分能透过大气 到达地面
（大气对短波的吸收能力弱）
地面吸收太阳辐射后 → 增温
地面是大气热量的"中转站"
核心理解：太阳不是直接加热大气的！
太阳 → 先加热地面 → 再由地面加热大气
受热过程 ② 大地暖大气
太阳 大气层 地面 🌡 ① 太阳暖大地 地面辐射 (长波) ② 大气吸收 🌡 ③ 大气还大地
② 大地暖大气
地面以 长波辐射 形式
向上传递热量给大气
🔑 核心考点
近地面大气的直接热源 = 地面
不是太阳！
太阳短波 → 大气吸收少
地面长波 → 大气吸收多
大气中 CO₂ 和 H₂O
强烈吸收地面长波辐射
→ 大气增温
规律：离地面越近 → 获得地面辐射越多 → 温度越高
所以对流层气温随高度增加而 ↓降低
受热过程 ③ 大气还大地
大气 🌡 地面 大气逆辐射 (长波) ③ 🛡 大气辐射↑
③ 大气还大地
大气向各个方向辐射
其中 向下 射向地面的部分
= 大气逆辐射
作用：补偿地面辐射损失的热量
→ 使地面温度不会降得太低
→ 保温作用
🌙 夜晚更明显：
没有太阳辐射时，大气逆辐射
是维持地面温度的关键
多云夜晚为什么更暖？
云层厚 → 大气逆辐射 ↑增强
→ 保温效果更好 → 夜晚温度不太低
大气的削弱作用 — 反射
太阳 云层 ☁️ 反射! 尘埃 少量到达 到达地面的太阳辐射减少 → 气温不太高 ☀️ 夏季多云的白天，气温不会太高 — 就是因为反射作用
反射作用
大气中的云层和较大尘埃
将太阳辐射反射回宇宙
特点：无选择性
所有波长的辐射都会被反射
（不像吸收有选择性）
参与者：
☁️ 云层（最主要！云越厚反射越强）
🌫️ 较大尘埃颗粒
生活实例：
☀️ 夏季多云白天 → 气温不太高
（云层反射了大量太阳辐射）
对比：
反射 — 无选择性，所有波长
吸收 — 有选择性（O₃吸UV，CO₂吸长波…）
散射 — 有选择性（波长短的更易被散射）
削弱作用 ② 散射
太阳 大气分子 蓝紫光↗ ↗蓝光 红橙光（穿透） ☀️ 晴天天空蔚蓝 蓝紫光被散射到各方向
有选择性散射
参与者：大气分子、微小尘埃
散射波长较短的蓝紫色光
→ 晴朗天空呈蔚蓝色
无选择性散射
参与者：较大尘埃等
各种波长都被散射
→ 阴天天空呈灰白色
🌅 日出日落为什么是红色？
阳光穿过大气路径长 → 蓝光被散射殆尽 → 只剩红橙光
削弱作用 ③ 吸收
太阳辐射光谱 紫外线 可见光 红外线 O₃ 臭氧 吸收紫外线 ✓ CO₂ H₂O 吸收红外线 ✓ 可见光穿透！ 大气几乎不吸收 地面接收大部分太阳辐射
有选择性吸收
臭氧 O₃ → 吸收紫外线
水汽、CO₂ → 吸收红外线
⚡ 关键考点
大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收很少
→ 大部分太阳辐射能到达地面
→ 地面是太阳辐射的直接接收者
削弱作用 · 关键考点填空
1. 反射作用无选择性，云层和较大尘埃参与。
2. 散射作用中，大气分子散射波长较短的蓝紫色光 → 晴天天空蔚蓝色。
3. 吸收作用有选择性：臭氧吸收紫外线，水汽和CO₂吸收红外线。
4. 大气对可见光吸收很少 → 大部分太阳辐射能到达地面。
大气对地面的保温作用
太阳 短波辐射 大 气 层 地 面 Ⅰ 太阳辐射 Ⅱ 地面辐射↑ Ⅲ 大气逆辐射↓
① 吸收
水汽、CO₂ 吸收长波辐射能力强（75%~95%）
② 大气逆辐射
大气辐射大部分向下射向地面，方向与地面辐射相反
③ 保温效应
大气逆辐射补偿地面热量损失 → 保温作用
保温作用 · 实际应用
🌱 温室大棚
玻璃/塑料膜模拟大气保温
→ 生产反季节蔬菜
🌙 霜冻夜 烟 雾 层 ↓ 大气逆辐射增强 ↓ 🌾 农作物安全 🌾
🔥 烟雾防霜冻
增加大气逆辐射 → 保温
白天 夜晚 热↑ 冷↓ 鹅卵石/沙
🍇 果园铺沙/鹅卵石
增大昼夜温差 → 利于糖分积累
高海拔 空气稀薄 削弱作用弱 太阳能丰富
☀️ 高海拔/内陆
大气削弱弱 → 太阳能丰富
保温作用 · 填空练习
1. 对流层中的 水汽 和 二氧化碳 吸收 长波辐射 的能力很强。
2. 大气辐射大部分 向下 射向地面，称为 大气逆辐射。
3. 大气逆辐射补偿地面辐射损失，起到 保温作用。
4. 温室大棚利用了大气 保温 原理。
大气热力环流
点击下方步骤查看对应箭头高亮
🔥 A地（热） ❄️ B地（冷） 上升 下沉 低压 高压 高压 低压 高空：高压→低压 近地面：高压→低压
地面受热不均是热力环流的根本原因
常见热力环流 ① 海陆风
🌊 海洋 🏠 陆地 升温慢→高压 升温快→低压 🌬 海风→ ↑上升 ↓下沉
💡 海陆风使海滨地区气温日较差较小，夏季凉爽湿润 → 避暑胜地
常见热力环流 ② 山谷风
🏘 山谷 ☀️ 白天：谷风（谷→山） 山坡升温快↑
⚠️ 夜间山风 → 谷底逆温层 → 不宜布局大气污染型工业
常见热力环流 ③ 城市风 · 模拟市长
城区 近郊 下沉处 远郊 🏙 城市 热岛·低压 ↑上升 高空外流 ↓下沉 近地面风 → 城市 A 城区内 B 下沉区内 C 下沉处 D 远郊外
🎮 模拟市长
你是市长，需要安排设施位置：
🏭 污染工厂
点击 A/B/C/D 放置
请将设施放置到合适的位置！
提示：考虑城市风的方向
进度：0/3
大气的水平运动 — 风
北半球近地面风受力分析 低压 等压线 高压 气压梯度力 ⊥等压线 高→低 地转偏向力 ⊥风向·北右偏 摩擦力 与风向相反 🌬 实际风向 30°~45°
水平气压梯度力
⊥ 等压线，高压 → 低压
形成风的直接原因
地转偏向力
⊥ 风向，北半球→右偏
不影响风速，只改变风向
摩擦力
与风向相反
使风速↓减小，风向与等压线斜交
高空风 vs 近地面风
🌐 高空风
受力：气压梯度力 + 地转偏向力
风向：与等压线平行
🌍 近地面风
受力：气压梯度力 + 地转偏向力 + 摩擦力
风向：与等压线斜交（30°~45°）
📝 选择题 1：高空风最终与等压线的关系是？
📝 选择题 2：近地面风向与等压线斜交的原因是加入了哪个力？
什么是等压面？
类比理解：等压面 ≈ 水面 水面 = 等高面（压力相等） P₁ P₂ P₃ P₁=P₂=P₃ 大气中：气压相等的点连成的面 = 等压面
定义
空间中气压值相等的各点组成的面
关键特征
• 无外力干扰时 → 等压面是水平的
• 受热不均时 → 等压面发生弯曲
• 海拔越高 → 气压越小
⚡ 核心规律
高压处 → 等压面向高空凸 ↑
低压处 → 等压面向地面凹 ↓
等压面图的判读
高空 近地面 🔥 A（热） ❄️ B（冷） 等压面 b 等压面 a A 低压 B 高压 C 高压 D 低压 a < b
📐 规律一：同一等压面气压相等
📐 规律二：垂直方向海拔越高气压越小（a < b）
📐 规律三：高压 → 等压面上凸↑ ；低压 → 下凹↓
📐 规律四：近地面与高空气压相反（A↔C, B↔D）
⚡ 气压排序：B > A > C > D
近地面永远 > 高空（大气有重量）
📚 第二章 知识总结 · 测试
一、大气组成
1. 干洁空气中N₂占78%，O₂占21%
2. 杂质作为凝结核，是成云致雨的条件
二、垂直分层
3. 对流层气温随高度↑而降低（每100m降0.6℃）
4. 平流层的臭氧吸收紫外线
三、受热过程
5. 近地面大气直接热源是地面辐射
6. 大气逆辐射起保温作用
四、削弱作用
7. 大气对可见光吸收很少
8. 晴天蔚蓝因为蓝光被散射
五、热力环流
9. 热力环流根本原因：地面冷热不均
10. 城市中心形成热岛效应
六、风
11. 形成风的根本动力：水平气压梯度力
12. 近地面风向与等压线斜交
🎉 恭喜完成本章学习！
第二章 · 地球上的大气
人教版 · 地理必修第一册
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