【本讲教育信息】
一. 教学内容：
第一章 宇宙中的地球 第四节 地球的圈层结构
1. 本讲学习目标要求：
（1）了解地球具有圈层结构，并能概括出各圈层的主要特点。
（2）尝试根据地震波划分地球内部圈层。
（3）地球外部的结构及其各自特征。
2. 知识结构：
二. 重点、难点
1. 重点了解地球的圈层结构
2. 大气圈层的垂直分层
三. 具体内容
（一）地球的圈层
地球表层实际上就是我们常说的地理环境。地球表层的厚度有两种理解：广义的地球表层厚度上限为对流层顶部，下限为岩石圈沉积岩层底部，厚度约为30~35千米；狭义的地球表层厚度指大气圈、岩石圈、水圈等的交接面，上限离地面不超过100米，下限为太阳能所能到达的深度，厚度一般不超过200~300米。教材中选用的是狭义的概念。对地球表层特点的描述，突出了三个方面：（1）地球表层是一个开放的、复杂的、巨大的系统，它不仅与宇宙空间有密切的联系，还与地壳以下的地球内部有千丝万缕的联系，同时各圈层之间也相互影响、相互制约。（2）地球表层是一个不均一的层面，无论是自然环境还是以人类为中心的社会环境，都存在着明显的区域差异。（3）地球表层是在不断变化的，从宏观到微观都是这样。
从地球外部到内部可以分出大气圈（C）、水圈（B）、生物圈（A）、地壳、地幔和地核六个圈层，其中前三者为地球的外部圈层结构，后三者为地球的内部圈层结构。
（二）地球的内部圈层
“半熟的鸡蛋”形象直观地记忆地球内部圈层的划分与物质组成，即蛋壳为地壳，物质形态为固态；蛋白为地幔，由于“半熟”，所以有些蛋白浆代表软流层中的岩浆；蛋壳与蛋白之间的膜和地壳合起来就是岩石圈；蛋黄为地核，物质形态为液态。
地球的内部圈层是根据地震波来划分的。这幅图给出了地震波的概念，并在图面上显示了纵波（乙）和横波（甲）的传播及其特点。地震波传播的速度与其通过的介质性质有关。如果介质是均质体，地震波是等速直线传播的。当介质性质发生变化时，地震波传播速度会有变化，特别是地震波通过性质完全不同的两种物质的分解面时，波速会发生突然变化（突快、突慢或突然消失）。这样，地震波就可以带来地球内部的信息，利用这些信息就可以推测地球内部构造和物质状态。地震波在地球内部传播的速度一般随深度递增，但又不是匀速增加，通常在若干深度处发生突然变化，这种纵向上的不均匀性，说明地球内部物质成同心圈层构造。
从图中可知：
（1）在地下约33千米处，地震波的纵波和横波的波速，由地表向下突然加大。这说明该深度处上下物质在成分或状态上有改变，这个深度就是上下两种物质的分界面，我们称之为不连续面。1909年，奥地利地震学家莫霍洛维契奇根据地震资料，首先发现了这一不连续面，故命名为莫霍洛维契奇面，简称“莫霍界面”。
（2）在地下2900千米处，地震波横波突然消失，纵波的速度明显下降，说明此深度处地球内部物质也有明显差异，也称为不连续面。1914年，德国地震学者古登堡最早研究了这一不连续面，故命名为“古登堡界面”。
（3）莫霍界面和古登堡界面将地球内部划分为三个圈层：地壳、地幔、地核。
（4）地震波的波速在古登堡界面至地心之间的地下5100千米处，也存在一定的变化，称为次级不连续面。这个次级不连续面将地核分为外核和内核。
（5）岩石圈包括地壳和上地幔的上部。岩石圈的厚度是变化的，大陆岩石圈更厚一些。
软流圈位于上地幔上部，软流层温度较高，是岩浆的发源地。
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范围 |
基本特征 |
划分依据 |
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地壳 |
地表至莫霍面（17、7、35km） |
坚硬、由岩石组成 |
地震波在地下不同深度传播的速度变化 |
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地幔 |
莫霍面至古登堡面（2900km） |
分上下地幔、软流层 |
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地核 |
古登堡面至地心 |
分内外地核，铁镍组成 内：固态 外：熔融态 |
（三）地球的外部圈层
1. 大气圈
大气圈对生物的形成、发育和保护有很大的作用。由于大气圈的存在，挡住绝大多数飞向地球的陨石，拦截下太阳辐射中的大部分紫外线和来自宇宙的高能粒子流，保护了地球生命，免遭外来的打击。因此，大气圈是地球表面和生命的盾牌。
大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，存在于整个地球外层。大气圈是地球海陆表面到星际空间的过渡圈层，没有明显的上限，一直可以延续到2000——3000千米高度。
（1）大气的组成
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大气的组成 |
干洁空气 |
氮 |
生物体的基本成分 |
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氧 |
维持生命活动 |
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二氧化碳 |
光合作用、保温作用（吸收红外线） |
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臭氧 |
地球生命的保护伞（吸收紫外线） |
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水汽 |
成云致雨的必要物质条件（原料） |
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固体杂质 |
凝结核 |
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（2）大气的垂直分层
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大气分层 |
高度（Km） |
气温变化 |
原因 |
气流运动 特征 |
天气特征 |
与人类的关系 |
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对流层 |
9—18 |
递减 |
地面为主要直接热源 |
对流运动显著 |
天气复杂多变 |
影响人类一系列的生产生活活动 |
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平流层 |
50—55 |
递增 |
靠臭氧层吸收紫外线增温 |
以平流运动为主 |
天气晴朗 |
人类生存环境的天然屏障，利于高空飞行 |
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高层大气 |
2000—3000 |
先递减，后递增 |
－ |
－ |
－ |
无线电通讯 |
2. 水圈
组成——海洋水、陆地水（湖泊水、河流水、冰川水、地下水、矿物水）
水在地理环境中扮演的角色
（1）水是地表最重要的物质和参与地理环境物质能量转化的重要因素
（2）水分与热量的组合形成了不同的自然景观。
（3）水为满足生物需求创造了前提。
（4）水循环调节气候、净化大气。
（5）水促进地理环境的发展和演化。
地球上的水，其中海洋覆盖了地球表面积的71%。淡水仅占地球总水量的2.59%，而其中又大约有70%以上属固态水——冰，储存在极地和高山上，只有不到30%的淡水存在于地下、湖泊、土壤、河流、大气等之中。
海洋水是水圈的主体，约占全球总水量的96.5％。陆地水大部分是固态水，即覆盖两极的冰原和高山冰川，而存在于河流湖沼的地表水是有限的。
3. 生物圈
是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。生物圈是指地球表层生物有机体及其生存环境的总称，是一个有生命的特殊圈层。是自然地理环境系统中最活跃的圈层，是重要的地理圈层之一。
【典型例题】
[例1] 天气晴朗且大气污染较轻时（ ）
A. 气温日变化幅度较大
B. 夜晚气温较阴天稍高
C. 白天大气反射作用加强
D. 白天天空呈现蔚蓝色
解析：明确大气的热力作用，即削弱作用和保温作用。大气热力作用指大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。白天天气晴朗且污染较轻时，大气对太阳辐射削弱作用较弱，气温高，晚上空中云量少，大气逆辐射弱保温作用差，气温低，日较差大。此外白天天气晴朗时，蓝紫光易被散射，天空呈蔚蓝色。
答案：故 A、D 项正确。
[例2] 对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对流层气流上升的原因是：上层实际气温低于理论气温（按垂直递减率计算的气温）。下图表示四种对流层气温分布状况，回答（1）、（2）题。
（1）①图表示的气温降低速率在（ ）
A. 3000米以下低于垂直递减率
B.
3000～ 6000米高于垂直递减率
C. 6000米以下等于垂直递减率 D. 6000米以下均低于垂直递减率
（2）飞机可以在 5000米高度平稳飞行的是（ ）
A. ① B. ②
C. ③ D. ④
解析：对流层大气气温垂直递减率为每上升 1000米气温下降 6℃，结合读图计算不同高度气温，判断气温降低速率。
（1）据图①气温分布状况，读取 6000 米高度气温约为－35℃ ，3000 米高度气温约为－15℃ ，而近地面气温接近 20℃，计算 3000米以下温差约 35℃ ，大于垂直递减率，3000米与 6000米温差约 20℃，与垂直递减率上升 3000米气温降低 18℃ ，高于垂直递减率，故 B 选项正确。
（2）对流层中上升气流使飞机飞行颠簸，而上下温差小，对流微弱则利于飞机飞行。由四幅图判读可知图④5000米高度处气温较高，与近地面温差小，气流较平稳，利于飞机飞行。故D 选项正确。
答案： B、D
注意：对流层气温垂直递减，逆温现象与飞机飞行。
【模拟试题】（答题时间：15分钟）
一. 选择题
1. 下列叙述，正确的是（ ）
A. 低层大气是由氮和氧等气体组成的
B. 大气中的水汽和固体杂质的含量很少，但却是成云致雨的必要条件
C. 大气中的CO2对地面起保温作用，被誉为“地球生命的保护伞”
D. 人类活动不会导致大气成分比例的变化
2. 关于大气中水汽和固体杂质的叙述错误的是（ ）
A. 在大气中含量很大，是天气变化的重要角色
B. 几乎全部分布在大气圈的底层
C. 对大气和地面的气温有直接影响
D. 在大气中的含量因时因地而异
3. 大气圈完整而连续地包围着地表，自下而上随高度增加，同时（ ）
A. 气温逐渐升高 B. 气温逐渐降低 C. 密度逐渐增大 D. 气压逐渐减小
4. 下列数值正确的是（ ）
A. 大气层的厚度约为2000km～3000km
B. 对流层高度约8km～9km
C. 氮和氧共占干洁空气质量的99%
D. 电离层处于22km～27km高度处
5. 有关对流层的叙述正确的是（ ）
① 云、雨、雪等天气现象都发生在这一层；② 中纬度地区对流层厚度最大；③ 极光、流星多出现在这一层；④ 其主要热源是地面辐射；⑤ 上部热、下部冷，空气对流旺盛。
A. ①②③ B. ②④⑤ C. ①④ D. ①⑤
6. 下列关于大气各层与人类关系的叙述正确的是（ ）
A. 对流层大气对流运动显著，利于飞机飞行
B. 对流层天气现象复杂多变，不利于人类生存
C. 平流层因臭氧吸收太阳紫外线，成为人类生存环境的天然屏障
D. 高层大气水汽、杂质极少，利于高空飞行
7. 有关大气各层气温变化特点的叙述，正确的是（ ）
A. 对流层气温随高度增加升高
B. 平流层气温随高度增加而升高
C. 高层大气的温度随高度增加而升高
D. 高层大气温度随高度增加而递减
8. 有关电离层的叙述，错误的是（ ）
A. 分布在对流层和平流层之间
B. 在太阳紫外线和宇宙射线作用下形成
C. 对无线电通信有重要作用
D. 易受太阳活动的干扰
9. 对流层天气现象复杂多变的原因是（ ）
A. 距离地面近 B. 水汽和固体杂质少
C. 对流运动旺盛 D. 气温随高度增加不断升高
10. 关于平流层的叙述，正确的是（ ）
A. 平流层中存在一个电离层，能反射无线电波
B. 气温基本不受地面影响
C. 高度因纬度而异
D. 利于高空飞行，与人类关系最密切
二. 综合题
11. 读“干洁空气的组成图”（图中数字为体积分数），并结合所学知识回答下列问题：
（1）图中Ａ、Ｂ所表示的大气成分是：A_______，B_____。其中B的重要作用是_________。
（2）在图中“其它气体”中，________和_______含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。其中能吸收太阳紫外线的是_____，其含量达到最大值的大气分层是_______。
（3）低层大气是多种气体的_______，它的主要成分除了干洁空气外，还有_______、_______两部分，它们是______的必要条件。
（4）由于人类活动燃烧煤炭、石油等矿物燃料，使干洁空气中_____含量增多；由于制冷工业的发展，释放到大气的______增加，破坏了大气中的臭氧，使到达地面的太阳紫外线增多，危害人体健康。
12. 读“大气的垂直分层图”，回答：
（1）划分大气垂直分层的依据是____________________。
（2）图中A为_______层，该层气温随高增加而_______，原因是__________。该层大气厚度由_______向_______增大，其原因是_______________。
（3）图中B为_____层，该层上部气温随高度增加而________，其原因是_________。
（4）在A、B、C三层中，与人类关系最密切的是______（填字母）；对高空飞行有利的是_____，其原因是___________。_______层是人类生存环境的天然屏障；_______层的电离层对无线电通信有重要作用。
【试题答案】
一. 选择题
1. B 2. A 3. D 4. A 5. C 6. C 7. B 8. A 9. C 10. B
二. 综合题
11.
（1）氮；氧；人类和一切生物维持生命活动必需的物质
（2）二氧化碳；臭氧；臭氧；平流层
（3）混合物；水汽；固体杂质；成云致雨
（4）二氧化碳；氟氯烃
12.
（1）大气的温度、密度和运动状况
（2）对流；递减；地面是对流层大气的主要直接热源，离地面越高，气温越低；高纬度；低纬度；低纬度地面受热多，对流旺盛；高纬度地面受热少，对流运动弱
（3）平流；迅速上升；臭氧吸收大量太阳紫外线
（4）A；B；水汽、杂质极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳；B；C