第3章.地理知識(shí)
3.1. 自然地理
3.1.2. 大氣
1.大氣的組成和垂直分層。
（1）大氣的組成及作用。（見表9—5）低層大氣是由干潔空氣、水汽和塵埃組成。干潔空氣是由多種氣體混合而成，其主要成分是氮和氧，約占干潔空氣容積的99%。
表9—5 大氣的組成成分及其作用
大氣組成
作用
氮?dú)?BR> 氧氣
二氧化碳
臭氧
地球上生物體的基本成分;有沖淡氧氣，減弱氧化等作用。
是維持生命活動(dòng)必須的物質(zhì);有氧化和助燃作用。
植物進(jìn)行光合作用的重要原料，對(duì)地面有保溫作用。
大量吸收太陽紫外線輻射，使地球上生物免于傷害。
水汽
成云至雨的必要條件;對(duì)氣溫有調(diào)節(jié)作用。
塵埃
成云至雨的必要條件;對(duì)太陽輻射有削弱作用。
（2）大氣的結(jié)構(gòu)（垂直分層，見表9—6）。
根據(jù)大氣的熱力性質(zhì)在垂直方向上的差異，將大氣分為五層:對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和外層。
表9—6 大氣的垂直分層及各層特點(diǎn)
大氣分層
高度位置
主要特點(diǎn)
與人類的關(guān)系
備注
對(duì)流層
是緊貼地面的一層，其高度因緯度而異，8～18千米高度。
1.氣溫隨高度增加遞減（平均每升高100米，氣溫下降0.6℃）;2.空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著;3.天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。
與人類關(guān)系最為密切
整個(gè)大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽、雜質(zhì)都集中在該層。
平流層
從對(duì)流層頂?shù)?0～55千米高度。
1.下層隨高度增加氣溫變化很小，在30千米以上，氣溫隨高度增加迅速上升;2.大氣以水平運(yùn)動(dòng)為主;3.水汽、雜質(zhì)含量極少，天氣晴朗。大氣平穩(wěn)，能見度高，有利于高空飛行。
距地22～27千米處臭氧含量達(dá)到值，形成臭氧層。
中間層
平流層頂?shù)?5千米高度。
1.氣溫隨高度的增加而迅速降低;2.垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。
該層有“高空對(duì)流層”之稱。
熱層
中間層頂?shù)?00千米高度。
氣溫隨高度增加迅速上升
外層
熱層頂以上
空氣質(zhì)點(diǎn)經(jīng)常散逸到星際空間，是地球大氣向星際空間過渡的層次，又稱為“散逸層”
電離層距地面60～800千米高度范圍的大氣，因受太陽紫外線和宇宙射線的作用，大氣中的氧和氮分子被分散為離子，大氣處于電離狀態(tài)，這一范圍被稱做電離層。電離層能反射無線電波，有利于地面長距離短波無線電通迅。
2.大氣的熱狀況。
（1）太陽輻射及其對(duì)地球的意義。
1）太陽輻射和太陽常數(shù):太陽源源不斷地以電磁波的形式，向宇宙空間放射能量，稱為太陽輻射，其主要波長范圍是0.15～4微米。由于太陽輻射能主要集中在波長較短的可見光波段（0.4～0.76微米），約占總能量的50%。因而也被稱為“短波輻射”。
2）太陽輻射強(qiáng)度及影響因素:太陽輻射強(qiáng)度:在1平方厘米的地球表面上，1分鐘內(nèi)獲得的太陽輻射能量，叫做太陽輻射強(qiáng)度。影響太陽輻射強(qiáng)度的最主要因素是太陽高度角。太陽高度角越大，太陽輻射強(qiáng)度就越大。此外，天空中的云量、云層的厚度、海拔高度等都對(duì)太陽輻射強(qiáng)度有影響。
（2）大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用。
1）吸收作用:太陽輻射在經(jīng)過大氣時(shí)，其中的一小部分被大氣吸收。如果把到達(dá)地球大氣上界的太陽輻射作為100%，其中僅有約19%被大氣直接吸收。大氣將吸收的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，用于自身增溫。大氣對(duì)太陽輻射的吸收具有選擇性:平流層中的臭氧強(qiáng)烈吸收太陽輻射中的紫外線;對(duì)流層中的二氧化碳、水汽和塵埃等主要吸收太陽輻射中的紅外線。大氣對(duì)太陽輻射中的可見光部分吸收很少，大部分可見光可透過大氣直接射到地面上來。
2）散射作用:當(dāng)太陽光在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時(shí)，太陽輻射的一部分能量便以此質(zhì)點(diǎn)為中心，向四面八方散射開來，這就是大氣對(duì)太陽輻射的散射作用。散射可以改變太陽輻射的方向，使一部分太陽輻射不能到達(dá)地面。當(dāng)太陽輻射遇到空氣分子時(shí)，將發(fā)生有選擇性的散射。由于空氣分子的直徑較小，這時(shí)太陽光中波長較短的藍(lán)光最容易被散射，所以晴朗的天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。當(dāng)太陽輻射遇到微小塵埃時(shí)，將發(fā)生無選擇性的散射。由于塵埃顆粒直徑較大，這時(shí)可見光各波長的光都能被散射，散射光看上去是白光。因而當(dāng)大氣中塵埃、煙霧較多時(shí)，天空呈白色。
3）反射作用:大氣中的云層和塵埃可把投射在其上的太陽輻射的一部分反射回宇宙空間，從而削弱了太陽輻射，這就是反射作用。云層越厚，云量越多，反射作用越強(qiáng)。大氣對(duì)太陽輻射削弱作用三種方式中，反射作用最重要，其次是散射作用，最后是吸收作用。由于大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用，再加上地面對(duì)太陽輻射的反射作用，平均到達(dá)地面的太陽輻射約為47%，均被地面吸收而使地面增溫。
（3）大氣對(duì)地面的保溫作用
1）地面輻射:地面吸收太陽輻射增溫的同時(shí)，也在向外釋放輻射能量，這就是地面輻射。由于地面輻射的波長主要集中在紅外線部分，相對(duì)于太陽的短波輻射，地面輻射也被叫做“長波輻射”。
2）大氣吸收地面輻射:大氣對(duì)太陽的短波輻射吸收能力很差，但是對(duì)流層中的水汽和二氧化碳可強(qiáng)烈吸收地面長波輻射，據(jù)觀測(cè)，地面輻射的75%～95%都被貼近地面的大氣吸收，使近地面大氣增溫。因而近地面大氣的熱量主要來自地面輻射。地面是大氣的主要的直接熱源。
3）大氣逆輻射:大氣在增溫的同時(shí)，也向外輻射能量，這就是大氣輻射，它屬于長波輻射。大氣輻射的一部分向上射向宇宙空間，一部分向下射到地面。射向地面的大氣輻射，稱為大氣逆輻射。天空中有云，特別是有濃密的低云時(shí)，可以大大增強(qiáng)大氣逆輻射。
4）大氣的“溫室效應(yīng)”:大氣中的二氧化碳和水汽等吸收地面長波輻射，將地面輻射釋放的能量絕大部分（75%～95%）截留在大氣中。通過大氣逆輻射直接補(bǔ)償?shù)孛娴臒崃繐p失，起到保溫作用。
（4）氣溫的日變化和年變化。
1）氣溫的日變化:一天內(nèi)氣溫的高低變化，稱為氣溫的日變化。一天中氣溫的值與最低值的差，稱為氣溫日較差。它的大小反映了氣溫日變化的程度。日出以后，隨著太陽高度角增大，太陽輻射逐漸增強(qiáng)，正午12時(shí)，太陽輻射達(dá)到一天中值。隨后太陽輻射開始減弱。這一過程中，地面溫度隨著吸收太陽輻射而升高，地面輻射也逐漸增強(qiáng)。大氣吸收地面輻射后，氣溫也隨之不斷上升。正午12時(shí)過后，雖然太陽輻射開始減弱，但是地面獲得的太陽輻射能量仍比因地面輻射失去的能量多，地面溫度繼續(xù)升高。下午1時(shí)左右，地面獲得的太陽輻射能量開始少于地面輻射失去的能量時(shí)，即當(dāng)?shù)孛鏌崃坑捎噢D(zhuǎn)為虧損的時(shí)刻，地面溫度達(dá)到值。由于地面增溫后，再通過輻射、對(duì)流、湍流等方式將熱量傳遞給大氣需要一段時(shí)間，故一天中氣溫值出現(xiàn)在午后2時(shí)左右。此時(shí)正是大氣獲得的地面輻射能量等于因大氣輻射失去的能量，即大氣熱量由盈余轉(zhuǎn)為虧損的時(shí)刻。隨后，太陽輻射繼續(xù)減弱，地面熱量繼續(xù)虧損，地面溫度不斷降低，地面輻射不斷減弱，氣溫也隨之下降，到日出前后，氣溫達(dá)到最低值。地面溫度和氣溫的升降，主要取決于它們的熱量收支狀況，即熱量的盈虧狀況。
2）氣溫的年變化:一年之內(nèi)氣溫的高低變化，稱為氣溫的年變化。一年內(nèi)，月平均溫的值與最低值的差，稱為氣溫年較差。通過氣溫年較差，可以反映出氣溫年變化的幅度（表9—7）。
表9—7
氣溫月份
氣溫最低月份
北半球陸地7月1月
北半球海洋8月2月
（5）氣溫的水平分布。
1）氣溫水平分布的影響因素:影響氣溫水平分布的主要因素有:太陽輻射、大氣運(yùn)動(dòng)、地面狀況等。
2）全球氣溫水平分布的一般規(guī)律:①全球范圍內(nèi)，無論7月或1月，氣溫都是從低緯向兩極遞減;②南半球等溫線比北半球平直;③北半球，1月大陸等溫線向南（低緯）凸出，海洋等溫線向北（高緯）凸出，7月份則相反。④全球的最冷和最熱的極端值均出現(xiàn)在大陸上;7月世界最熱的地方位于北緯20°～30°的大陸沙漠地區(qū)，撒哈拉沙漠為世界炎熱中心;1月北半球寒冷中心位于西伯利亞。世界極端最低溫值出現(xiàn)在南極大陸。
3.1. 自然地理
3.1.2. 大氣
1.大氣的組成和垂直分層。
（1）大氣的組成及作用。（見表9—5）低層大氣是由干潔空氣、水汽和塵埃組成。干潔空氣是由多種氣體混合而成，其主要成分是氮和氧，約占干潔空氣容積的99%。
表9—5 大氣的組成成分及其作用
大氣組成
作用
氮?dú)?BR> 氧氣
二氧化碳
臭氧
地球上生物體的基本成分;有沖淡氧氣，減弱氧化等作用。
是維持生命活動(dòng)必須的物質(zhì);有氧化和助燃作用。
植物進(jìn)行光合作用的重要原料，對(duì)地面有保溫作用。
大量吸收太陽紫外線輻射，使地球上生物免于傷害。
水汽
成云至雨的必要條件;對(duì)氣溫有調(diào)節(jié)作用。
塵埃
成云至雨的必要條件;對(duì)太陽輻射有削弱作用。
（2）大氣的結(jié)構(gòu)（垂直分層，見表9—6）。
根據(jù)大氣的熱力性質(zhì)在垂直方向上的差異，將大氣分為五層:對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和外層。
表9—6 大氣的垂直分層及各層特點(diǎn)
大氣分層
高度位置
主要特點(diǎn)
與人類的關(guān)系
備注
對(duì)流層
是緊貼地面的一層，其高度因緯度而異，8～18千米高度。
1.氣溫隨高度增加遞減（平均每升高100米，氣溫下降0.6℃）;2.空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著;3.天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。
與人類關(guān)系最為密切
整個(gè)大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽、雜質(zhì)都集中在該層。
平流層
從對(duì)流層頂?shù)?0～55千米高度。
1.下層隨高度增加氣溫變化很小，在30千米以上，氣溫隨高度增加迅速上升;2.大氣以水平運(yùn)動(dòng)為主;3.水汽、雜質(zhì)含量極少，天氣晴朗。大氣平穩(wěn)，能見度高，有利于高空飛行。
距地22～27千米處臭氧含量達(dá)到值，形成臭氧層。
中間層
平流層頂?shù)?5千米高度。
1.氣溫隨高度的增加而迅速降低;2.垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。
該層有“高空對(duì)流層”之稱。
熱層
中間層頂?shù)?00千米高度。
氣溫隨高度增加迅速上升
外層
熱層頂以上
空氣質(zhì)點(diǎn)經(jīng)常散逸到星際空間，是地球大氣向星際空間過渡的層次，又稱為“散逸層”
電離層距地面60～800千米高度范圍的大氣，因受太陽紫外線和宇宙射線的作用，大氣中的氧和氮分子被分散為離子，大氣處于電離狀態(tài)，這一范圍被稱做電離層。電離層能反射無線電波，有利于地面長距離短波無線電通迅。
2.大氣的熱狀況。
（1）太陽輻射及其對(duì)地球的意義。
1）太陽輻射和太陽常數(shù):太陽源源不斷地以電磁波的形式，向宇宙空間放射能量，稱為太陽輻射，其主要波長范圍是0.15～4微米。由于太陽輻射能主要集中在波長較短的可見光波段（0.4～0.76微米），約占總能量的50%。因而也被稱為“短波輻射”。
2）太陽輻射強(qiáng)度及影響因素:太陽輻射強(qiáng)度:在1平方厘米的地球表面上，1分鐘內(nèi)獲得的太陽輻射能量，叫做太陽輻射強(qiáng)度。影響太陽輻射強(qiáng)度的最主要因素是太陽高度角。太陽高度角越大，太陽輻射強(qiáng)度就越大。此外，天空中的云量、云層的厚度、海拔高度等都對(duì)太陽輻射強(qiáng)度有影響。
（2）大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用。
1）吸收作用:太陽輻射在經(jīng)過大氣時(shí)，其中的一小部分被大氣吸收。如果把到達(dá)地球大氣上界的太陽輻射作為100%，其中僅有約19%被大氣直接吸收。大氣將吸收的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，用于自身增溫。大氣對(duì)太陽輻射的吸收具有選擇性:平流層中的臭氧強(qiáng)烈吸收太陽輻射中的紫外線;對(duì)流層中的二氧化碳、水汽和塵埃等主要吸收太陽輻射中的紅外線。大氣對(duì)太陽輻射中的可見光部分吸收很少，大部分可見光可透過大氣直接射到地面上來。
2）散射作用:當(dāng)太陽光在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時(shí)，太陽輻射的一部分能量便以此質(zhì)點(diǎn)為中心，向四面八方散射開來，這就是大氣對(duì)太陽輻射的散射作用。散射可以改變太陽輻射的方向，使一部分太陽輻射不能到達(dá)地面。當(dāng)太陽輻射遇到空氣分子時(shí)，將發(fā)生有選擇性的散射。由于空氣分子的直徑較小，這時(shí)太陽光中波長較短的藍(lán)光最容易被散射，所以晴朗的天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。當(dāng)太陽輻射遇到微小塵埃時(shí)，將發(fā)生無選擇性的散射。由于塵埃顆粒直徑較大，這時(shí)可見光各波長的光都能被散射，散射光看上去是白光。因而當(dāng)大氣中塵埃、煙霧較多時(shí)，天空呈白色。
3）反射作用:大氣中的云層和塵埃可把投射在其上的太陽輻射的一部分反射回宇宙空間，從而削弱了太陽輻射，這就是反射作用。云層越厚，云量越多，反射作用越強(qiáng)。大氣對(duì)太陽輻射削弱作用三種方式中，反射作用最重要，其次是散射作用，最后是吸收作用。由于大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用，再加上地面對(duì)太陽輻射的反射作用，平均到達(dá)地面的太陽輻射約為47%，均被地面吸收而使地面增溫。
（3）大氣對(duì)地面的保溫作用
1）地面輻射:地面吸收太陽輻射增溫的同時(shí)，也在向外釋放輻射能量，這就是地面輻射。由于地面輻射的波長主要集中在紅外線部分，相對(duì)于太陽的短波輻射，地面輻射也被叫做“長波輻射”。
2）大氣吸收地面輻射:大氣對(duì)太陽的短波輻射吸收能力很差，但是對(duì)流層中的水汽和二氧化碳可強(qiáng)烈吸收地面長波輻射，據(jù)觀測(cè)，地面輻射的75%～95%都被貼近地面的大氣吸收，使近地面大氣增溫。因而近地面大氣的熱量主要來自地面輻射。地面是大氣的主要的直接熱源。
3）大氣逆輻射:大氣在增溫的同時(shí)，也向外輻射能量，這就是大氣輻射，它屬于長波輻射。大氣輻射的一部分向上射向宇宙空間，一部分向下射到地面。射向地面的大氣輻射，稱為大氣逆輻射。天空中有云，特別是有濃密的低云時(shí)，可以大大增強(qiáng)大氣逆輻射。
4）大氣的“溫室效應(yīng)”:大氣中的二氧化碳和水汽等吸收地面長波輻射，將地面輻射釋放的能量絕大部分（75%～95%）截留在大氣中。通過大氣逆輻射直接補(bǔ)償?shù)孛娴臒崃繐p失，起到保溫作用。
（4）氣溫的日變化和年變化。
1）氣溫的日變化:一天內(nèi)氣溫的高低變化，稱為氣溫的日變化。一天中氣溫的值與最低值的差，稱為氣溫日較差。它的大小反映了氣溫日變化的程度。日出以后，隨著太陽高度角增大，太陽輻射逐漸增強(qiáng)，正午12時(shí)，太陽輻射達(dá)到一天中值。隨后太陽輻射開始減弱。這一過程中，地面溫度隨著吸收太陽輻射而升高，地面輻射也逐漸增強(qiáng)。大氣吸收地面輻射后，氣溫也隨之不斷上升。正午12時(shí)過后，雖然太陽輻射開始減弱，但是地面獲得的太陽輻射能量仍比因地面輻射失去的能量多，地面溫度繼續(xù)升高。下午1時(shí)左右，地面獲得的太陽輻射能量開始少于地面輻射失去的能量時(shí)，即當(dāng)?shù)孛鏌崃坑捎噢D(zhuǎn)為虧損的時(shí)刻，地面溫度達(dá)到值。由于地面增溫后，再通過輻射、對(duì)流、湍流等方式將熱量傳遞給大氣需要一段時(shí)間，故一天中氣溫值出現(xiàn)在午后2時(shí)左右。此時(shí)正是大氣獲得的地面輻射能量等于因大氣輻射失去的能量，即大氣熱量由盈余轉(zhuǎn)為虧損的時(shí)刻。隨后，太陽輻射繼續(xù)減弱，地面熱量繼續(xù)虧損，地面溫度不斷降低，地面輻射不斷減弱，氣溫也隨之下降，到日出前后，氣溫達(dá)到最低值。地面溫度和氣溫的升降，主要取決于它們的熱量收支狀況，即熱量的盈虧狀況。
2）氣溫的年變化:一年之內(nèi)氣溫的高低變化，稱為氣溫的年變化。一年內(nèi)，月平均溫的值與最低值的差，稱為氣溫年較差。通過氣溫年較差，可以反映出氣溫年變化的幅度（表9—7）。
表9—7
氣溫月份
氣溫最低月份
北半球陸地7月1月
北半球海洋8月2月
（5）氣溫的水平分布。
1）氣溫水平分布的影響因素:影響氣溫水平分布的主要因素有:太陽輻射、大氣運(yùn)動(dòng)、地面狀況等。
2）全球氣溫水平分布的一般規(guī)律:①全球范圍內(nèi)，無論7月或1月，氣溫都是從低緯向兩極遞減;②南半球等溫線比北半球平直;③北半球，1月大陸等溫線向南（低緯）凸出，海洋等溫線向北（高緯）凸出，7月份則相反。④全球的最冷和最熱的極端值均出現(xiàn)在大陸上;7月世界最熱的地方位于北緯20°～30°的大陸沙漠地區(qū)，撒哈拉沙漠為世界炎熱中心;1月北半球寒冷中心位于西伯利亞。世界極端最低溫值出現(xiàn)在南極大陸。