师：同学们好，我们开始上课。飞天梦想，千年夙愿，航天领域中神七上天具有里程碑式的重大意义，它首次将中国人的足迹印在茫茫太空，让中国成为第三个有能力把人送上太空并进行太空漫步的国家。12年后的今天，让我们重温神舟七号的精彩瞬间。神舟七号进入太空，首先要穿越地球大气层，今天我们就通过神舟七号发射过程中的一些事件，来探讨大气层的奥秘，一起走进第二章第一节——大气的组成和垂直结构。

　　把时间拨回到发射当天，发射当天的天气要求是无降水，地面风速小于每秒8米，水平能见度大于20公里，场区30 - 40公里范围内没有雷电活动。老师的问题是，据此推断神舟七号在点火升空最初的过程中，所经过的大气层由哪些物质组成？发射要求无降水，这说明要避开降水时段。降水关键词表明空气中有水汽，但仅有水汽还不够，还需要凝结核。在空气中，什么充当凝结核呢？是固体杂质。那么风是什么？风是大气的水平运动。我们把除掉水汽和固体杂质的空气称为干洁空气。由此不难发现，底层大气由干洁空气、水汽和固体杂质三部分组成。在干洁空气中，氮气占到78%，氧气占21%，其他微量气体加起来约占1%，但它们的作用极其重大，这些成分共同构成了地球的大气层。

　　数据分析表明，90%的大气成分集中在15千米高度以内，99.9%集中在50千米高度以内，2千米以上大气极其稀薄。所以，大气在垂直方向上的分布规律是密度随高度增加而减小。原因是什么呢？同学们很容易想到，是地球引力作用下，空气向低层集聚，处在最低层的地面附近，空气密度最大，越往上越小。大气总质量不到地球质量的1%，因此有地球的“青纱衣”这种说法。

　　我们为什么研究大气的组成，大气各成分对人类有什么作用呢？请同学们迅速浏览课本，完成这个表格。

　　构成地球上生命体基本成分，即蛋白质的重要组成部分是？代码水汽凝结时可做凝结核的，刚才成云致雨提到过，是？固体杂质。植物光合作用的原材料是？二氧化碳。成云致雨的重要条件是？水汽。一切生命维持生命活动所必需的物质，即地球表面的氧化剂是？氧气。能够吸收紫外线，使地球生命免遭过量紫外线伤害，被誉为地球生命保护伞的是？臭氧。少量紫外线对人类及生物很重要，但过量紫外线会烧伤皮肤，导致白内障甚至皮肤癌，这就是臭氧层的作用。

　　我们为什么要研究大气成分的作用？接下来这个小故事或许能带来启发。在奥运会等世界重大赛事中，来自埃塞俄比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异，这里诞生了40多名世界级长跑冠军。从饮食营养结构上看，贫穷的非洲大陆不可能超过欧美国家，那是什么原因促使他们取得好成绩呢？经过反复研究，发现大气中氧气含量对人体至关重要，适当的缺氧环境有利于激发运动员运动潜力。但氧气含量太低会影响人类健康，我们对这两个国家的自然情况进一步深挖。

　　在地图上很容易找到埃塞俄比亚和肯尼亚，对照右图归纳它们的地形特征，所处位置颜色较深，应该是高原，平均海拔在2200米。结合表2.2不同海拔与海平面含氧量的比，推测这两个国家中长跑运动员成绩优异的原因，很明显是因为海拔高，含氧量低，适当缺氧有利于刺激运动员运动潜力。在高原环境下高强度训练，下到平原地区比赛就会感到轻松，更容易取得优异成绩。所以这些年，田径界对中长跑训练达成共识，要想取得优异成绩，就要到高原训练，且高原海拔在1800 - 2400米之间最为适宜。据此思考中国运动员如何训练，中国也采取了相应措施。

　　这是中国高原训练基地的几个重要基地，河北兴隆、云南海埂和呈贡、甘肃榆中、青海多巴，它们的海拔都在1800 - 2400米之间。为什么不把训练基地建在海拔更高的青藏高原呢？因为海拔太高，氧气含量太低会危害人体健康。

　　通过以上探讨，我们了解到氧气含量随海拔高度增加而减少，人类利用这一规律训练出更高水平的运动员。为更好地利用大气规律服务人类发展，我们对大气层做进一步研究。再次聚焦神舟七号当天报道，整流罩为什么在点火198秒时分离？航天员为什么要穿厚重的航天服？这趟飞天之旅需要哪些大气层知识做铺垫？带着这些疑问，我们对大气层进一步研究。请同学们看课本上大气垂直分层图，思考以下问题。

　　图中横坐标代表气温，纵坐标代表海拔高度，曲线表示气温垂直分布曲线，从下而上分为对流层、平流层和高层大气。大气各层气温变化明显不同，我们根据大气在垂直方向上温度、密度以及运动状况的差异，对大气进行垂直分层，从底到上分别为对流层、平流层和高层大气。接下来先从离地面最近的对流层开始探究。请同学们以小组为单位讨论有关对流层的几个问题：对流层的气温如何随海拔高度变化？原因是什么？对流层中大气运动有什么特点？在不同纬度，对流层高度是否一样？为什么？对流层大气与人类有何关系？各要素之间有什么联系？

　　从地面到12千米高空为对流层，该层主要特点是，气温随海拔高度增加而降低，原因是该层热量主要来自地面辐射，离地面越远，海拔越高，温度越低。正是因为气温随海拔升高而降低，空气对流运动显著，下面热，上面冷，暖而轻的空气上升，冷而重的空气下沉补充，空气发生对流，对流层因此得名。

　　由于对流运动，近地面高温的水汽和杂质向上层低温空间输送，湿空气在上升过程中随温度变化凝结成水滴，在不同气候条件下形成云、雨、雾、雪等天气现象，所以对流层是与人类关系最密切的一层。根据对流运动规律，对流层厚度分布有何规律呢？作为对流层热量来源的地面，因纬度和季节不同，地面辐射热量不同，导致对流层强度不同，使得对流层厚度存在时空差异。在同一地区，夏季和冬季相比，夏季气温高，对流强度大，对流层厚度比冬季厚，即夏季较厚，冬季较薄。