大气的结构与性质.pptxVIP

大气的结构与性质第1页/共55页 2 大气层的层间划分和区域划分 对流层大气的组成 平流层大气的组成大气的结构与性质 第2页/共55页 3通常所说的空气（air)，常作为大气(atmosphere)的同义词，二者没有实质性差别。一般习惯将供人和动植物活动的某个场所的气体环境称为空气，或将对流层和平流层的下层部分合称为空气层。而在大气物理学、大气气象学、自然地理学以及环境科学的研究中，常常以区域或全球性的气流为研究对象，则常用大气一词。此外，目前各国制订局部地区空气污染与区域性大气污染的标准和评价方法等方面仍然存在区别，因而对前者常用“空气污染”，而对后者常用“大气污染”之名。第3页/共55页 4大气层的层间划分和区域划分 大气的垂直分层 （Atmosphere vertical structure） 大气层受重力吸引，最大密度紧靠地球表面，地球表面大气压力约为1000hPa,由干空气的状态方程为ρ干=PM/RT。在标准状况下，即可求出干空气密度为1.29kg/m3。随高度增加，逐渐变得稀薄，大气压力也逐步下降，最后与行星际气体没有什么区别。 因此大气层没有明确的上限（顶）。如果从地球表面向上推移，可以划分出性质不同，物理现象和化学现象有很大差异的几个区域。第4页/共55页 5如图1所示，图中有一条温度随高度变化的典型曲线（高度坐标用的是对数标尺，所以上部各区域实际上比图的下部各区域要厚得多），按这条曲线的转折情况，可以将大气层由下而上地分为五个层次：对流层（troposphere）平流层（stratosphere）中间层(mesosphere)热层（也叫暖层，thermosphere）外逸层（exosphere）即外大气层。 温度曲线止于热层而不再向上伸展，这是因为高层空气非常稀薄，热力学温度的含义在此已显得非常不确切的缘故。第5页/共55页 6 图1 大气层层次示意图 同温层，11~25km第6页/共55页 71/10 ? 16 km1/4 ? 12 km1/2 ? 5.6km第7页/共55页 88844.43m大型巡航飞机飞行高度在10-12.6km，舱外温度-55℃U-2是美国上世纪60年代最先进的高空侦察机，飞行高度达2.2万米，美国的 X－15 A研究试验机飞到10.8万米高度，被世界航空组织正式批准为世界绝对纪录。 神舟七号发射升空后在341Km高度的绕地轨道飞行 第8页/共55页 9对流层具有以下三个基本特征： (1) 气温随高度增加而下降。通常情况下，对流层中气温的垂直分布随高度增加而降低。因为对流层空气主要依靠地面的长波辐射增热。愈近地面，空气受热愈多，反之愈少。因此，高度愈高，气温愈低。 大气温度垂直递减率(Atmosphere Lapse Rate)，随高度升高气温的降低率。 式中：T—绝对温度，K； z—高度，km 平均每增高1km，气温降低6.5℃，如果地面平均温度为15 ℃，对流层顶高度10km, 温度降低65 ℃，则大致在-50 ℃。 Γ = - dT/dz第9页/共55页 10(2) 空气对流运动显著。因受地面的不均匀加热，从而导致对流层空气的垂直对流运动。对流运动的强度因纬度和季节而异，低纬度较强，高纬度较弱；夏季较强，冬季较弱。由于空气的对流运动，使高层与低层空气得到交换，近地面的热量、水汽和杂质通过对流向上空输送，从而导致一系列天气现象的形成。 大型客机在对流层顶（平流层底部）飞行，主要是考虑不受气象条件影响，气流阻力低，但高度太高，氧气稀薄，会影响发动机工作性能。第10页/共55页 11 (3) 天气现象复杂多变。由于对流层受地球表面的影响最大，而使对流层中温度、湿度的水平分布不均匀，于是可产生一系列物理过程，形成复杂的天气现象。 第11页/共55页 12从地面到达约80km的高度（即中间层顶）处的这一层又称作为均质层，由此向上到外逸层这一段又称作非均质层。非均质层的特点是： ①外来物质在这一层中不易分散均一； ②在此常发生强的光化学反应，从而产生许多带电粒子； ③密度低，氮气和氧气之比例不等于4∶1。在中间层和热层之间还存在着一个电离层，是在1901年由马可尼作无线电通讯时发现的。电离层又被分为几个小层，其中电子浓度自下往上递增。第12页/共55页 13 层间大气的物理性质变化大气层间的温度变化的情况已如图1所示。在对流层中，温度随高度通常以5～7℃/km比率降低，它又是随季节