师:同学们,大家好。今天我们学习高一人教版地理第二单元第一节大气的组成和垂直分层的第二课时——大气的垂直分层。
课程标准要求我们运用图表等资料说明大气的垂直分层及其与生产和生活的联系。学习目标是结合相关图文材料,描述各大气分层的基本特点和对人类活动的影响。
地球上的大气从地面向上可延伸到数千米高空。根据大气温度、密度和运动状况,大气自下而上分为对流层、平流层、高层大气。请同学们带着以下两个问题进入本课时学习:第一,为什么平流层适合飞机飞行?第二,无线电通信利用了哪层大气的特性?
首先,我们来了解对流层。请同学们注意观察,在不同纬度地区,对流层的高度范围有什么不同?从图中可以看到,对流层的高度随纬度变化而变化。其平均厚度在低纬度地区为17 - 18千米,中纬度地区为10 - 12千米,高纬度地区为8 - 9千米,平均值为12千米。
大家思考一下,为什么不同纬度的厚度不一样呢?这是因为低纬度地区受热多,对流旺盛,所以对流层达到的高度就高;高纬度地区受热少,对流作用比较弱,达到的高度就低。
根据这个原理,请同学们推理,同一个地方,夏季和冬季哪个季节对流层达到的高度比较高?相信大家很快就能想到,没错,就是夏季。例如南京,对流层高度在夏季约为15千米,冬季只有11千米。原因是夏季气温高,对流作用强;冬季气温低,对流作用弱。可见,对流层的高度随纬度和季节变化。
同大气层的总厚度比起来,对流层的厚度非常薄,不到大气层厚度的1%。但是由于地球引力作用,对流层集中了大气层质量的3/4和几乎全部的水汽杂质。
请同学们看课本第31页图2.5大气垂直分层示意图,观察对流层高度变化时,气温如何变化?从图中可以看到,气温随高度升高而降低,大约每100米降0.6摄氏度,在对流层顶部,气温降至 - 60度。这是因为对流层的大气温度高低主要受地面辐射影响,离地面越远,地面辐射越小,气温就越低。
大家能用这个知识解释一些自然现象吗?比如“一山有四季,十里不同天”,山脚下气温高,山顶上气温低,山下是夏天,山顶可能就是冬天。像喜马拉雅山,山下植被茂盛,山顶却冰雪覆盖。再看喜马拉雅山垂直自然带谱图,山顶是积雪冰川带,山脚下是常绿阔叶林带。又如非洲的乞力马扎罗山,从地理位置图可知,山脉地处赤道附近,全年高温,但山顶终年积雪。
对流层大气上部冷下部热,这个特点有利于大气的对流运动。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上输送,在上升过程中,随着气温降低,容易成云致雨,所以对流层天气复杂多变。我们人类生活在对流层底部,对这些天气感知深刻,像一会儿下大雨,一会儿又出彩虹,还有台风、龙卷风等,都是常见的天气现象。
下面我们再来了解平流层。平流层的范围是从对流层顶到50 - 55千米的高空。请同学们观察,平流层气温随高度如何变化?从图中可以看出,该层大气下层气温曲线斜率大,气温随高度变化很小;但在30千米以上,气温斜率小,气温随高度增加而迅速上升。
