对流层大气的受热过程

干洁空气组成图
氧21.94% 氮78.08%
其他气体不到 1%，如：CO2、O3
.
4
大气的垂直分布
高度 高层大气
(km)
50
平流层
12
对流层
0
空气稀薄，密度小
电 离
电离层，有利于无线电通讯 层
人造卫星等运行、极光、流星
温度随高度增加而增加 平流运动为主 利于高空飞行;臭氧层保护人类环境
温度随高度增加而降低
.
1
第三节 大气环境
.
2
大气的组成 问：城市上空多雾的原因？
N2 78％ 生物体的基本成分
干 O2 21％ 维持生命活动必需的物质
洁 空
CO2
植物光合作用的原料；对地面保温
气
O3
吸收紫外线，是“地球生命的保护伞”； 到达地面的少量紫外线有杀菌治病作用
水 汽 成云致雨的必要条件
固体杂质
做为凝结核. ,成云致雨的必要条件 3
对流运动显著;
天气现象复杂
１０ ２０ ３０
.
温度oC 5
1.对流层
(1)概况：平均高度12千米；集中了整个大气质量的 3/4和几乎全部的水汽、固体杂质。
(2)特点
地面是对流层大气的 直接热源
•气温随高度的增加而递减（原因）
每上升1000米温度下降６oC
•对流运动显著——各纬度高度不同
•天气现象复杂多变,云、雨、雾、雪等天
大气逆辐射 保温作用
.
宇宙 空间
22Байду номын сангаас
太 系大阳
气辐 辐射 射、 之地 间面 的辐 关射
、
大气和地面的 反射34
太阳 辐射 100
地面吸收47
射向宇宙空间 60
射向宇宙空间 6
大气上界
114 大气吸收
大气
射向地面 106
地面 辐射 120
对流层大气最主要、直接的热源是地面辐射
对流层大气的根本热. 源是 太阳辐射
气现象都在这一层 与人类关系最密切的一层。
.
6
练习：一架飞机在高空11km处，从南极飞到北极，依 次穿过了哪几层？
8～9KM
南极
17~18KM
赤道 地
8～9KM
北极 面
.
7
2.平流层
(1)概况：对流层顶——50～55千米
有臭氧层存在
吸收紫外线，保护人类环境
(2)特点:
臭氧吸收大量太阳紫 外线增温
分三个波段 紫外光、可见光、红外光
• 2、太阳辐射最强部分的波长集中在哪个光区？
可见光
• 3、太阳辐射到达地面之前要经过大气，大气对它 有什么作用，主要表现为哪几种形式？
削弱作用 选择性吸收、散射、反射
.
12
（一）、大气的对太阳辐射的削弱作用
气高 层 大
上层大气吸收紫外线 （＜0.175微米）
层平 流
反射
臭氧大量吸收紫外线 （0.175—0.40微米）
层对 流
吸收 二氧化碳、水汽、云 和浮尘吸收红外线
地
.面
散射（蓝色光）
13
1、吸收作用：
⑴、特点
选 O3（平流层）吸收紫外线
择 性
CO2 水汽
对流层
吸收红外线
⑵、到达地面的主要 50 是可见光。 ⑶、大气直接吸收的 太阳辐射的能量很少。12
紫外线 可见光 红外线
无选择性，云层越 多（厚），反射越 强
散射
大气分子、微小尘 埃
大颗粒尘埃、雾粒、 小水滴
蓝色光最易 被散射
各种. 波长光
有选择性
向四面八方散射 无选择性
17
• 1、交通信号灯“红灯停，绿灯行”的科学依据。
红色光线波长较长，难被散射，穿透力强，以红灯作为停 止的信号更为醒目
• 2、旭日和夕阳、朝霞和晚霞呈橘红色以及诗句 “日出江花红胜火”的原理。
23
大气的温室效应
1.太阳短波辐射使地面吸收能量而增温；
2.地面的长波辐射使大气吸收能量而增温；
是对流层大气增温的直接能量来源
3.大气以大气逆辐射的形式将热量反还给 地面，起到保温作用
.
18
到
达
地
面
大气和地面的
的
反射散射34%
太
大气上界
阳
辐
射
太阳辐射 100%
太阳常数 8.24J／cm2∙min
大气吸收19%
大气
地面吸收47%
.
19
（二）地面辐射和大气辐射
由实验的得知，物体的温度越高，其辐射中最强部分的波 长越短，反之则越长。
辐射类型 太阳辐射
波长类型
原因
短波辐射
表面温度6000k，能量主要集 中在波长较短的可见光部分
•气温 随高度而增高（原因）
•气流以平流运动为主
有利于高空飞行
.
8
3.高层大气
特点： •空气稀薄、 密度小、气压低 •80～500千米的高空——若干电离层
有利于无线电短波通信
.
9
一、大气的垂直分布
——依据温度、密度和大气运动状况
分层 气温变化
空气运动
天气
与人类 关系
气温随高度增加 对流运动显著
对流 而递减 ，0.6℃ 低纬17∽18， 层 /100m(热量绝 中纬10∽12，
大部分来自地面 ) 高纬8∽9千米
天气现象 复杂多 变
最密切
臭氧大量吸
平流 层
随高度30千米以 上气温迅速上升 上升(有臭氧)
水平运动 为主
晴朗
收紫外线， 天然屏障，
有利于高 空飞行
高层 随高度气温下降 大气 再上升
.
晴朗
电离层， 能反射无 线电波
10
一、对流层大气的受热过程
思考
.
11
• 1、太阳辐射根据波长共分为哪几个波段？
O
O3
CO2 水汽
. -100 -50 0 50 100 14
（2）反射作用：
特点： 无选择性 影响因素：
云层 越厚 尘埃 越多
反射越强
例：夏季，多云的白天， 气温不会 太高。
.
15
（3）散射作用
特点： 有选择性 波长越短越容易被散射
例：晴朗的天空呈现蔚蓝色 无选择性
所有的光线同样被散射
影响因素：
日出、日落前后，太阳高度小，太阳辐射通过的路径长，大气的 削弱作用强，可见光中的蓝色光大都被散射，透射下来的光线中波 长较长的红橙光较多，因此旭日和夕阳呈橘红色，投射到江面上也 使其染成红色。
• 3、晴朗天空呈蔚蓝色；阴沉的天空呈灰白色？
晴天，散射有选择性，波长短的蓝、紫色光易被空气分子所射；
阴天，散射无选择性，可见光被空气分子散射。
地面辐射
长波辐射
地面平均温度22°C，能量主 要集中在红外线部分
.
20
太 阳 辐 射
地 面 吸 收
地面增温
大 气 辐 射
大 气 逆 辐 射 地面
射向宇宙空 间
大气上界
大 气 吸 收
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
.
21
总结：
削弱作用（吸收、反射散射）
太
地
大
阳 太阳辐射 面 地面辐射 气
太阳辐射经过的大气路径、 云雾的多少、尘埃颗粒的大小 水滴
空气分子和微小尘埃
.
16
小结：大气对太阳辐射的削弱作用
作用 形式
参与作用的 大气成分
波长范围
作用特点
氧原子、臭氧（平 流层）
吸收
水汽、二氧化碳 （对流层）云、浮尘
紫外线 红外线
可见光各种波长被
反射 水汽、云和浮尘 反射一部分
有选择性,大部分 可见光可穿透