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第二单元 地球上的大气
[知识要点]
一、大气的组成和垂直分层
1、大气在地理环境中的作用
（1）大气是地球的保护层，使地球表面的热量变化不至于过剧烈，并使地表少受外来天体的撞击。
（2）大气是天气变化的物质基础，同时大气对水的循环、地表形态等都起着重大影响。
（3）大气是生物和人类生存的物质基础，地球上一切生物的生命活动都离不开大气。
2、大气的组成及其作用
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成 分
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含 量
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作 用
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干洁
空气
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氮
（N2）
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约占78%
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地球上生物体的基本成分
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氧
（O2）
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约占21%
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一切生物维持生命必需的物质
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二氧化碳
（CO2）
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很少
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植物光合作用的重要原料，对地面有保温作用
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臭氧
（O3）
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很少
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大量吸收太阳紫外线辐射，保护地面生物免受紫外线伤害。
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水 汽
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很少
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成云致雨的必要条件，也能吸收地面辐射，起保温作用。
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固体杂质
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很少
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作为凝结核，促成水汽凝结
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3、大气的垂直分层（见下面的图表）
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层次
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高度
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特点
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形成原因
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对流层
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①低纬17-18千米
②中纬10-12千米
③高纬度8-9千米
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①气温随高度的增加而递减，平均气温每上升100米，气温降低0.6℃
②空气对流运动显著
③天气现象复杂多变
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①对流层大气的热量直接来自地面，因此离地面愈高的大气，受热愈少，气温愈低
②对流层上部冷下部热，有利于空气的对流运动
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平流层
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从对流层顶到50-55千米高度的范围
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①气温起初不随高度变化或变化很小，到30千米以上，气温随高度增加迅速上升
②上部热，下部冷，大气稳定，不易形成对流，大多以水平运动为主。水汽含量极少，能见度好，天气晴朗，对高空飞行有利
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平流层气温基本上不受地面的影响，到30千米以上，平流层中的臭氧层中的臭氧能大量吸收太阳紫外线而使气温升高
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中间层
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从平流层顶到85千米高度的范围
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①气温随高度增加而迅速降低
②上部冷、下部暖，空气的垂直对流运动相当强烈，又称高空对流层
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因为这一层几乎没有臭氧吸收太阳紫外线的缘故
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电离层
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从中间层顶到800千米高度的范围
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①气温随高度增加上升很快
②大气处于高度电离状态
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该层中的大气物质（主要是氧原子）吸收了所有波长小于0.175微米的太阳紫外线的缘故
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散逸层
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电离层顶以上的大气
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一些高速度运动的空气质点，经常散逸到星际空间去，是地球大气向星际空间过渡的层次
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受地球引力场的束缚很弱
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二、大气的热状况
1、太阳辐射
（1）太阳辐射的概念：太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，称为太阳辐射。它是地球上最主要的能量源泉。
（2）太阳辐射波长：太阳辐射的主要波长范围是0.15--4微米，包括红外线（大于0.76微米）、紫外线（小于0.4微米）和可见光（0.4-0.76微米）三部分。太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光部分，因此太阳辐射又称为短波辐射。
（3）太阳辐射强度：1平方厘米的表面上，在1分钟内获得的太阳辐射能量叫太阳辐射强度。太阳高度角是影响太阳辐射强度的最主要因素。
2、大气的热力作用（见下面的图）
（1）大气对太阳辐射的削弱作用
①吸收：臭氧吸收波长较短的太阳紫外线；水汽、二氧化碳吸收波长较长的太阳红外线
②反射：云层和尘埃对太阳辐射进行反射。云层愈厚，云量愈多时，反射作用愈强
③散射：以空气中的分子、尘埃、云滴等质点为中心向四面八方散射开来。散射改变了太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面。
（2）大气对地面的保温作用
①大气吸收太阳短波辐射能力很差，使大部分太阳辐射能透过大气射到地面。
②大气吸收地面长波辐射的能力很强，从而能把地面放出的热量保存在大气中。
③大气辐射除一部分射向宇宙空间外，大部分向下射回地面，称为大气逆辐射，这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量。
3、气温的时空分布
（1）气温的时间分布
①气温的日变化
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时间
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日出→正午
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正午→14时左右
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14时左右→日出前后
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太阳辐射强度
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不断增强
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开始减弱
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继续减弱
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地面储存热量
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不断增多
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增多→盈余→亏损
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继续亏损
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地面温度
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不断增强
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升高→13时达最大值→降低
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不断降低
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地面辐射
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不断增强
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继续增强至13时达最大值→减弱
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不断减弱
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气温
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不断上升
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继续上升至14时达最高值
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不断下降，日出前后达到最低值
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②气温的年变化
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太阳辐射最强月份
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气温最高值月份
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太阳辐射最弱月份
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气温最低值月份
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形成原因
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大陆
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6月（北半球）12月（南半球）
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7月（北半球）1月（南半球）
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12月（北半球）6月（南半球）
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1月（北半球）7月（南半球）
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地面储存热量
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海洋
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6月（北半球）12月（南半球）
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8月（北半球）2月（南半球）
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12月（北半球）6月（南半球）
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2月（北半球）8月（南半球）
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海洋热容量大，受热和放热都比陆地慢
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（2）气温的水平分布
①一般情况下气温从低纬向两极递减，这是因为太阳辐射能量因纬度而异的缘故。由于气温的分布还与大气运动、地面状况等因素密切相关，因此，等温线并不完全与纬线平行。
②南半球的等温线比北半球平直，这是因为南半球的海洋比北半球广阔得多，而海洋表面的物理性质比较均一的缘故。
③北半球1月份大陆上的等温线向南（低纬）凸出，海洋上则向北（高纬）凸出，7月份正好相反。这表明在同一纬度上，冬季大陆比海洋冷，夏季大陆比海洋热。
④7月份世界上最热的地方出现在北纬20°--30°的沙漠地区，撒哈拉沙漠是全球的炎热中心。1月份西伯利亚形成北半球的寒冷中心；世界极端最低气温出现在冰雪覆盖的南极洲大陆上。
三、大气的运动
1、冷热不均引起的大气运动
①大气运动的状况：大气运动包括垂直运动和水平运动，前者叫对流，后者叫风。
②大气运动的能量：来源于太阳辐射能。
③大气运动的根本原因：由于太阳辐射对各纬度加热的不均匀，造成高低纬间的冷热差异，这是引起大气运动的根本原因。
④大气运动的直接原因：冷热不均引起空气上升和下沉的垂直运动，空气的上升或下沉导致了同一水平面上气压的差异，气压差异又是形成空气水平运动的直接原因。
2、大气的水平运动的三种力（见下图）
（1）水平气压梯度力：同一水平面上气压差而产生的一种力，如果没有其他外力的影响，风向应垂直于等压线，从高压指向低压。
（2）地转偏向力：由地球自转而产生的一种力，北半球向右偏，南半球向左偏。受其影响使风逐渐偏离了气压梯度力的方向，在没有摩擦力的情况下，风可以一直偏转到风向平行于等压线为止。
（3）摩擦力：实际大气中，特别是近地面的风，由于受摩擦力的影响，风向与等压线并不完全平行，而是有个角度。
3、大气运动的形成
（1）气旋和反气旋--最常见的运动形式
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气旋
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反气旋
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概念
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等压线闭合，中心气压低于四周气压的区域，叫低气压。在低气压区出现的大型空气旋涡叫气旋。
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等压线闭合，中心气压高于四周气压的区域，叫高气压。在高气压区出现的大型空气旋涡叫反气旋。
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形成
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在气压梯度力的作用下，低气压的气流由四周向中心流动，受地转偏向力的影响，在北半球向右偏转成按逆时针方向流动的大旋涡，在南半球形成顺时针方向流动的大旋涡。中心的气流被迫上升运动。
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在气压梯度力的作用下，高气压的气流由中心向四周流动，受地转偏向力的影响，在北半球向右偏转按顺时针方向流动的大旋涡，在南半球形成逆时针方向流动的大旋涡。红心形成下沉气流。
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天气状况
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中心空气在上升过程中容易成云致雨，因此气旋过境时，常出现阴雨天气。夏秋季节我国东南沿海的台风就是热带气旋强烈发展的特殊形式。
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中心空气在下沉过程中，由于气温升高，水汽逐渐蒸发，不容易成云致雨，天气晴朗，夏季炎热干燥，冬季寒冷干燥。我国长江流域的伏旱，就是在副热带高气压反气旋控制下形成的。
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（2）大气环流--全球性有规律的大气运动
①意义：具有全球性的有规律的大气运动，通常称为大气环流。大气环流输送热量和水汽，从而使高低纬度之间，海陆之间的热量和水汽得到交换，调整了全球热量和水汽的分布；
②气压带和风带：不计海陆分布和地形的影响，引起大气环流的因素是高低纬之间受热不均和地转偏向力，从而在地球表面形成了沿纬向带状分布的气压带和风带。
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环流圈
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气压带或风带
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范围
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形成
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对气候的影响
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低纬环流
中纬环流
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赤道低气压带（赤道无风带）
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南北纬5°之间
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接受太阳辐射最多，气温很高，近地面空气层受热膨胀，气流上升，气压下降。
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上升气流为主，全年高温多雨
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信风带
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副热带高压带与赤道低压带之间
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从副热带高气压带吹向赤道低气压带的定向风，受地转偏向力的作用，北半球形成东北信风，南半球形成东南信风
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一般少雨，但大陆东岸风从海上吹来，降水较多
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副热带高气压带（回归高气压带）
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南北纬30°附近
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气流在高空堆积下沉，使低空空气密度增大，气压升高
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下沉气流为主，降水少，气候干燥
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中纬环流
高纬环流
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西风带
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南北纬40°--60°
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从副热带高气压带吹向副极地低气压带的风，在地转偏向力的作用下偏转为偏西风
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大陆西岸，风从海上吹来，降水丰富，向内陆逐渐减少
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副极地低气压带
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南北纬60°附近
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西风气流与极地东风相遇，互相推动上升，近地面形成相对的低气压带。
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气旋活动频繁，多阴雨天气
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极地东风带
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极地高气压带与副极地低气压带之间
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从极地高气压带吹向副极地低气压带的风，在地转偏向力作用下，偏转为东风
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严寒，少雨烈风
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极地高气压带
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南、北极附近
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接受太阳辐射量很少，气温很低，空气冷重下沉、气压高
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气候严寒，降水稀少。
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③海陆分布对大气环流的影响：由于海陆之间热力性质的差异，使气压带和风带受到破坏，形成冬夏海陆气压活动中心，进而形成了季风环流（如下图）。
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