第2章 地球的外部圈层

第二章地球的外部圈层全球大气环流主要内容第一节、大气圈（本章主要内容）第二节、水圈（本章主要内容）第三节、生物圈第一节大气圈(atmosphere)大气圈—因地球引力而聚集在地表周围的气体圈层。厚度在几万公里以上，以地球表面的大气最稠密，向外逐渐稀薄，过渡为宇宙气体，没有明确的上界。一、大气的组成1.恒定组份：地表各处不变的组份；N、O2.可变组份：随季节、气象和人类活动而变；主要为CO2、O3和水蒸气。3.不定组份：可有可无的组份，包括尘埃、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、煤烟、金属粉尘等。通常所说的大气污染就是指这些组份含量超过一定标准。二、大气圈的结构从下向上可分为：对流层（0—9or18km）平流层（9or18—50km）中间层（50--85km）热层（85--360）外逸层或散逸层与我们关系最密切的是对流层，其次是平流层。臭氧在平流层下部（20—35km）最集中。（1）对流层大气圈最下面的一层，厚度随纬度而异，赤道附近厚17~18km，两极仅8~9km。特点：①空气强烈对流；②温度随高度增加而降低；③气象要素（温度、湿度、气压等）水平分布不均匀，形成复杂的天气现象；④受人类活动影响显著（几乎全部的水气、尘埃，对流运动，风、雪、云、雨等天气现象）。（2）平流层从对流层顶至35~55km高空的大气层，气流以水平方向运动为主。①基本不含水汽和尘埃物质，不存在对流层中的各种天气现象；②该层的上部（30~55km）存在多层臭氧层；③下部温度随高度增加保持不变或略升高，但升至30km以上时，由于臭氧层吸收了大量紫外线，温度升高。（3）中间层自平流层顶至85km左右高空的大气层。①由于没有臭氧吸收太阳辐射的紫外线，气温随高度增大而迅速下降，至中间层顶界气温降至-83℃~-113℃；②由于下热上冷，再次出现空气的垂直运动；③顶部出现弱电离现象。（4）暖层（电离层）从中间层顶到800km高空的大气层。①空气很稀薄，质量占大气圈总质量的0.5%;②在太阳辐射和宇宙高能粒子作用下，温度迅速升高，再次出现温度随高度增加而升高的现象，到500km高空处温度高达1201℃；③由于紫外线和宇宙射线的作用，氧、氦被分解成为原子，处于电离状态，能反射不同波长的无线电波。（5）散逸层（外逸层）位于800km以上至2000~3000km的高空。①大气圈与星际空间的过渡地带；②空气极为稀薄；③温度随高度增加而升高；④因离地球太远，地球引力作用弱，空气粒子运动速度快，气体质点不断向星际空间扩散。三、大气的运动（1）.大气运动的动力气压梯度力：可分解为水平气压梯度力和垂直气压梯度力，是大气运动的原动力。地转偏向力：由地球的自转和球面效应引起，它使从低纬度向高纬度运动的大气向东偏转，从高纬度向低纬度运动的大气向西偏转。此外还有惯性离心力、摩擦力等。地转偏向力的分布（2）.大气环流——大范围的大气运动状态，全球大气环流格局。低纬环流中纬环流高纬环流大气环流模式图之一①低纬环流•赤道地表空气受热上升，在赤道地表形成“赤道低压带”；•赤道上空形成高压带，分别向两极运动；在地转偏向力的作用下向东偏转，在纬度30°附近的高空其运动方向与纬线基本平行，不能继续向两极运动，转而向地面运动，在地面形成“副热带高压带”。②中纬环流与高纬环流两极大气冷却收缩，形成“极地高压带”；在南纬与北纬60°附近形成一个相对的“副极地低压带”；从极地高压带到副极地低压带之间形成“极地东风带”，从副热带高压带到副极地低压带之间形成“盛行西风带”；极地东风与盛行行西风在副极地低压带相遇时形成上升气流，构成中纬环流和高纬环流。（3）.大气圈的演化初始大气圈包括CO2、N2和其它气体，CO2可能高达20%植物出现后，大气的成分开始变化，光合作用释放的O2开始在大气中聚集现代大气圈主要由N2、O2和局部小量富集的H2O、CO2及其它气体组成。O2与CO2的比率由植物与动物维持恒定(0.03%)第二节水圈(hydrosphere)水圈—地球表层水体构成的圈层。一、水的类型按天然水所处的环境可分为海水、陆地水和大气水。（1）海水：水圈的主要组成部分①海水的运动：波浪、潮汐、海流（洋流）和浊流几种运动形式波浪：水体呈波状起伏的运动方式。相当于一半波长的深度是波浪作用的下限深度。潮汐：全球性海水周期性涨落的现象，是在引潮力作用下形成的。波长波长递减波高增加波高波峰波谷浪击带浪基面浪基面深度=波长的一半波浪模型及有关术语海流（洋流）：大洋中沿一定方向有规律移动的海水，分表层洋流和深层洋流。表层洋流主要由信风和海水密度差异引起，方向以水平为主，又可分为暖流和寒流；深层洋流主要由海水温度和盐度差异引起，方向既有水平运动，也有垂直运动。全球主要洋流浊流：海洋中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流，一般形成于大陆架外缘、大陆斜坡上部或河口三角洲前缘等处。深海扇粒序层浊流沉积模型浊积物浊流向大陆坡下运动，剥蚀大陆边缘，扩大海底峡谷，形成海底扇和浊积岩，浊积岩中发育粒序层理（2）陆地水：主要包括地面流水、地下水、湖泊、沼泽与冰川等。①地面流水：沿陆地表面流动的水体（河流、洪流等）。地面流水的水质点运动方式：层流和紊流。层流是水质点相互平行而不相混合的水流，在地面流水中比较少见；紊流是水质点的运动速度和方向随时发生变化的水流，是地面流水主要的运动方式。片流和洪流受大气降水控制，属季节性和暂时性流水。自然界河流由于受到不平整河床的影响，往往呈紊流方式流动层流紊流实际的河流②地下水：埋藏在地表以下岩石和松散堆积物空隙中的水体，往往含有复杂的化学成分。根据运动特征和埋藏条件可分为包气带水、潜水和承压水三种基本类型。包气带水：在岩石中空隙未被地下水充满的情况下，埋藏在包气带水中的地下水。潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上、具有自由表面的重力水，也称饱水带水，其自由表面称潜水面。承压水：埋藏在两个稳定隔水层之间透水层内的地下水，又称层间水。地下水的来源地下水来原于大气降水、冰雪融水、地表水，并参与全球水的循环。土壤风化的基岩孔隙基岩(砂岩)潜水面饱和带不饱和带地下水的垂直分层潜水面不透水岩石自喷井饱和带承压水示意图地下水的存在状态③湖泊与沼泽湖泊：是陆地上较大的集水洼地。湖水主要来自大气降水、地面流水和地下水，其次是冰川融水和残留海水。湖水通过蒸发、下渗和流泄等方式不断消耗。有出口流泄的湖称为泄水湖，无出口的湖称为不泄水湖。湖水的化学成分主要与湖水的来源及自然地理条件有关。沼泽：陆地上潮湿积水、喜湿植物大量生长并有泥炭堆积的地方。青海湖沼泽④冰川是由积雪形成的、并能运动的冰体，它是陆地上以固体形式存在的水。现在陆地上的冰川主要集中在地球两极和高山地区。雪花转变成冰川冰的过程雪花粒状雪积雪冰川冰陆地表面的冰川可分为大陆冰川和山岳冰川。大陆冰川：分布在高纬度和极地地区的冰川，又称冰盾或冰盖。特点：雪线位置低，分布面积大，冰层厚，流动速度稍快。如格陵兰岛的冰川。山岳冰川：分布于高山地带的冰川。特点：雪线位置高，规模小，冰层薄，受地形控制，呈线状分布。冰川（3）大气水存在于大气圈中的水，以汽态的形式存在，绝大部分分布于大气圈的对流层中。大气水主要来源于海水和陆地水的蒸发、植物叶面的蒸腾作用以及火山活动。常用湿度来表示大气中水的含量。相对湿度是空气实际水汽压与当时同温度下饱和水汽压的百分比，绝对湿度是指一定量空气中的水汽质量与该定量空气的体积之比。二、水圈的循环水的循环动力主要来自太阳辐射能和重力能。渗透沉淀沉淀自然界的水循环第三节生物圈(biosphere)生物圈—由生物及生命活动地带构成的圈层。是地球上所有生物及其生存环境的总称，其范围包括地表以下3km到地表以上10余km的高空以及深海底等地带。•生物按界、门、纲、目、科、属、种分类。•地球上的生物分五个界：原核生物界原生生物界真菌界植物界动物界物种：简称种，是生物分类和生物进化的基本单位，它是客观存在的，不是人们随意划分的，因为只有同一物种的生物才能交配繁殖。不同种之间是生殖隔离的。生物圈的演化生物圈系统及其平衡•生态系统：具有进行能量转换、物质循环、信息传递、自行组织调节的完整系统；包括生物群落和环境条件。•生物群落：由食物连接的生产者、消费者、分解者生物群体。生产者通过光合作用获取能量（太阳能）和物质（碳、水），以植物为主。消费者为各类动物，通过植物和动物获得能量和营养，分成不同的营养级，完成能量和物质的循环。•环境条件：地球表层所具有的气候、光照、水、覆盖物等地理单元。分为大陆环境和海洋环境。•生态平衡：在一定的时空范围内，生产者、消费者、分解者之间都保持一种动态的稳定。大气圈、生物圈、水圈、岩石圈、地幔和地核系统的相互作用使地球从距今46亿年来逐渐成为一个动态行星。地核地幔对流生物圈气体释放大气圈脱气作用思考题1.海水有哪些运动方式？各有何特点？2.陆地水有哪些存在形式？3.冰川的形成？4.含义：（1）.大陆冰川与山岳冰川；（2）.片流与洪流；（3）.层流与紊流；（4）.环流与涡流。