Реферат на тему температура воздуха

Обновлено: 02.07.2024

Вокруг нас происходят постоянные температурные изменения; изменяется температура воздуха, отапливаем помещения, приготовим пищу и. т. д. Явления расширения тел при нагревании приходится учитывать в технике и быту. Например, если Вы предполагаете хранить керосин в теплом помещении, то Вам не нужно наполнять бидон до краев, т. к. при нагревании в теплом помещении керосин расширится, и часть его выльется. Или, для нормального развития растений необходима определенная температура. Температура почвы и воздуха не бывает постоянной, поэтому под влиянием температурных колебаний происходит изменение объема воздуха в промежутках между почвенными частицами. Агроному или садоводу важно знать температуры почвы, особенно в весенний период, когда начинаются посевные работы. Готова ли почва для посева, достаточно ли прогрета? Заморозки (понижение температуры воздуха) вызывают гибель растений или отмирание их частей. Повреждение растений от заморозков зависит от вида и температуры заморозка.

Вложение	Размер
poyatie_temperatury_i_ee_izmerenie.docx	103.03 КБ

Предварительный просмотр:

МБОУ СОШ с. Аянгаты.

Научно – практическая конференция

Понятие температуры и ее измерение.

Выполнила Шожут Сайзана ученица 11класса МБОУ СОШ с. Аянгаты.

Руководитель: Шокар А. Б. – учитель физики МБОУ СОШ с. Аянгаты.

2011– 2012 уч. год.

1. Понятие температуры. Тепловое равновесие.

2. Термометры и температурные шкалы.

3. Температура и ее измерение.

4. Примеры тепловых явлений из повседневной жизни.

(Влияние температуры на живые организмы и растения).

Или, другой пример: Как лучше отапливать дом? Чтобы дом был теплый, недостаточно сделать добротные стены, потолки и полы, хорошие окна и двери. Нужно подумать и о его отоплении. Выбор системы отопления определяется прежде всего наличием того или иного вида топлива, т. е. какое топливо дает больше тепла. Также большое влияние оказывает изменение температуры на живые организмы. Повышение или понижение температуры от нормальных норм – это признак заболевания.

Поэтому каждому необходимо внимательно следить за изменением тепловых явлений, связанных с температурой.

Понятие температуры. Тепловое равновесие.

Все мы хорошо знаем различие между холодными и горячими телами. На ощупь мы определяем, какое тело нагретое, какое тело нагрето сильнее, и говорим, что это тело имеет более высокую температуру. Таким образом температура характеризует степень нагретости тела (холодное, теплое, горячее). Для ее измерения был создан прибор, называемый термометром.

Для измерения температуру тела человека нужно подержать медицинский термометр под мышкой 5 – 8 мин. За это время ртуть в термометре нагревается и уровень ее повышается. По длине столбика ртути можно определить температуру. Т. е в его устройстве использовано свойство тел изменять объем при нагревании или охлаждении. То же самое происходить при измерении температуры любого тела любым термометром. Термометр никогда не покажет температуру тела сразу же после того, как он соприкоснулся с ним. Необходимо некоторое время для того, чтобы температуры тела и термометра выровнялись и между телами установилась тепловое равновесие, при этом температура перестает изменяться. Тепловое равновесие с течением времени устанавливается между любыми телами, имеющими различную температуру. Из повседневной жизни, из простых наблюдений можно сделать вывод о существовании очень важного общего свойства тепловых явлений.

При неизменных внешних условиях самопроизвольно происходить тепловоеравновесие. (к внешним условиям может относится объем, давление, положения молекул, их скорости при столкновениях).

Температура характеризует состояние теплового равновесия тел: все тела находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.

Чаще всего на практике для измерения используют зависимость объема жидкости (ртути или спирта) от температуры.

Измерения температуры тел начали развиваться в 17 веке. Первый прообраз термометра демонстрировал итальянский ученый Галилео Галилей в 1592 г.

Термометр Галилея (термоскоп) состоял из трубки, частично заполненной водой, и стеклянного шарика. Конец трубки был опущен в открытый сосуд с водой. (см. рис.) При нагревании шарика давление воздуха в нем увеличивалось и уровень воды в трубке опускался. При охлаждении, наоборот, уровень воды поднимался вверх. Таким образом, о температуре можно судить по уровню воды в трубке. Первое применение такого термоскопа нашел в медицине. Термоскоп Галилея имел тот недостаток, что его показания зависели от атмосферного давления. Т. е. при повышении давления уровень жидкости в трубке будет повышаться без увеличения температуры.

Чтобы термометр показал более точные измерения, необходимо ввести температурную шкалу. Для этого надо прежде всего установить постоянные точки с фиксированной температурой. После Г. Галилея при градуировке термометра в качестве опорных точек использовались такие ненадежные и неопределенные точки.

Например: известный физик, основоположник механики И. Ньютон за начало отсчета температуры (0 о ) принимал температуры здорового человека. (?)

Известный ученый г. Магдебурга Отто Герике (17 век) за начальную температуру принял температуру воздуха при первых заморозках.

Самой употребительной температурной шкалой в англоязычных странах до сих пор является шкала Фаренгейта . За 0 о в этой шкале принято температура смеси снега и нашатыря, а за 100 о – нормальная температура человеческого тела. В этой шкале температура замерзания воды соответствует 32 о F, а температура кипения 212 о F.

При градуировке термометра обычно за начало отсчета (0 о ) принимают температуру тающего льда; второй постоянной точкой (100 о ) считают температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении (101325 Па). Шкалу между точками 0 и 100 делят на 100 равных частей, называемых градусами (1 о С) (см. рис.). Перемещение столбика жидкости на одно деление соответствует изменению температуры на 1 о С и получается определенная температурная шкала – шкала по Цельсию. И она признана как Международная практическая шкала температур.

В конце 18 века французский физик Ж. Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к одинаковому повышению давления, если при этом объем остается постоянным. При измерении температуры по шкале Цельсия зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме выражается линейным законом т. е. температура прямо пропорциональна давлению. Поэтому давление газа можно принять в качестве меры температуры. Соединив закрытый сосуд, в котором находится газ с проградуированным манометром, получим газовый термометр. В 1848 году английский физик Кельвин Уильям предложил абсолютную шкалу, исходя из законов термодинамики, которая в настоящее время называется термодинамической шкалой или шкала Кельвина (К о ).

Температура и ее измерение.

Для измерения температуры воздуха термометр устанавливается в специальной метеорологической будке, стенки которой двойные. Через такие стенки свободно проходят воздух, но не проходят солнечные лучи и дождь. Т. е. внутри будки свободно циркулирует воздух.

Для измерения температуры воды водоемов, колодцев пользуются обыкновенными термометрами. Их резервуар и трубку обматывают на 4-5 см тонкими нитками. Для чего это делается? Нитки впитывают воду и через 4-5 мин. принимают температуры воды т.е. устанавливается тепловое равновесие. При извлечении термометра из воды нитки защищают его от действия наружной температуры, в течение 0,5-1 мин. они не дают ему остыть или нагреться За это время достаточно, для того чтобы отсчитать показания термометра. Если опустить в колодец незащищенный термометр, то его показания будет неверным т. к. пока термометр поднимают из колодца или водоема показания его могут измениться под действием температуры окружающего воздуха.

Агроному или полеводу важно знать температуры почвы, особенно в весенний период, когда начинаются посевные работы. В почве, имеющей низкую температуру, зерно не прорастет. Температуру почвы измеряют при помощи термометра Саввинова. Это обычный термометр с трубкой, изогнутой под углом 135 о для удобства установки в почве (см. рис.) Для установки термометра в почве лопатой делают разрез определенной глубины, осторожно опускают термометр и закапывают, почву осторожно уплотняют. Результаты измерений показывают, что днем на Солнце наиболее высокую температуру имеет поверхность почвы, не покрытая растительностью. Наиболее высокая температура наблюдается около полудня, а наиболее низкая – ночью, перед восходом Солнца. Глубокие слои почвы (10 – 50 см.) днем меньше нагреваются, а ночью меньше остывают; на глубине 70 – 100 см температура почвы в течение суток не меняется.

В сельскохозяйственных справочниках приводятся данные о температурах прорастания семян. Например: пшеница озимая от +4 до +32 о С и. т. д.

Температура и живой организм .

Как у человека, так и у животных первым признаком нездоровья считается повышенная температура тела. Проверяя температуры животных можно судить об их здоровье. Независимо от климатических условий и места обитания температура тела здоровых животных и птиц должна быть следующей:

Здоровый человек +36,6 о С, лошади +38 о С; коровы +38,5 – 39,5 о С; осла +37,5 о С; теленка +39 – 40 о С; овцы +38 – 40 о С; свиньи +38,5 – 40 о С; кролика +38,5 – 39 О С; собаки +38 – 39 о С; курицы и индейки +41 о С; утки и гуся +41,5 о С; голубя +42 о С.

Повышение или понижение температуры против этих норм – признак заболевания.

+ 36,6 о С. +38,5 -39 о С

+41 -42 о С 38,5 о С – 39,5 о С

Какова будет погода?

Определение предстоящей погоды имеет большое значение для повседневной жизни. Особенно для сельского хозяйства, где заморозки наносят огромный вред. Предсказать заморозок – значит предупредить растения от гибели, спасти урожай. Этим занимаются метеорологические станции.

Садоводу или агроному важно знать, какова будет погода, особенно в весенние и осенние периоды, когда начинают посевные работы или уборки урожая.

В настоящее время созданы автоматические и электронные сигнализаторы заморозков со счетно – решающими устройствами. Они измеряют температуры воздуха, производят сложные вычисления и выдают предстоящий прогноз погоды. И эти прогнозы погоды передаются по телевидению для целой области или региона. Садоводам, овощеводам важно знать состояние погоды на территории своего района. И они для определения возможности наступления заморозков пользуются простым способом – психрометром и таблицей. Простейший психрометр состоит из двух термометров. Шарик одного из них обернуто тканью или ватой и конец обмотки смочена водой. Сухой термометр измеряет температуру воздуха, а второй – температуру ткани с водой. С помощью специальной таблицы, называемой психрометрической, по разности показаний сухого и влажного термометров (психрометрической разности) определяют результат.

Температура воздуха - количественный показатель, отражающий степень прогревания воздуха солнечными лучами. Этот показатель используется, наверное, всеми людьми каждый день. За этой обыденностью часто упускают его сложность и неоднородность. Поэтому сегодня мы расскажем, что такое температура воздуха, как она измеряется, какие у нее особенности, как она распространена на Земле и многое другое.

За счет чего нагревается воздух

Еще из уроков природоведения мы знаем, что прозрачные объекты пропускают через себя солнечные лучи, не нагреваясь. Проверить это достаточно легко. Когда солнце светит в окно, то очень скоро место на столе (или другом предмете), куда попадает солнце, нагревается, но если приложить руку к стеклу, через которое проходят солнечные лучи, то стекло будет прохладным. Как же тогда нагревается воздух, если он прозрачный и пропускает солнечные лучи сквозь себя, не нагреваясь?

Солнце прогревает земную поверхность, которая нагреваясь, отдает тепло воздуху. Именно этим объясняется тот факт, что чем дальше от земли, тем температура воздуха становится холоднее. Точного значения изменения этого показателя нет, но с каждым 1 км воздух холоднее примерно на 6 градусов.

Теперь, зная как прогревается воздух, легко объяснить почему суша и вода прогреваются неравномерно. Суша нагревается очень быстро, а значит быстрее и больше отдает тепла воздуху. Прогревание воды происходит гораздо медленнее, а значит и отдача тепла тоже снижена. Именно поэтому в жаркий день песок на пляже буквально раскален, а вода прохладная.

Суточный ход температур

Суточный ход температуры позволяет отслеживать какое время в сутках является наиболее холодным, а какое наиболее теплым. Есть несколько факторов, которые первостепенно влияют на этот показатель:

Все эти факторы важны, но ключевым является угол падения солнечных лучей на землю. Чем более отвесно падают лучи, те поверхность нагревается сильнее. Соответственно, чем угол наклона меньше, тем поверхность нагревается слабее. Этим объясняется и тот факт, что, например, утром земля нагревается не так интенсивно, как днём.

Здесь нужно сделать очень важное замечание. Все мы знаем, что солнце находится в зените в 12:00 дня, поэтому если рассматривать исключительно прогрев земной поверхности, то максимальная температура должна приходиться также на 12:00. Однако если исследовать суточный ход температуры воздуха, то становится понятным, что наиболее жаркое время - период с 14:00 до 15:00. Связано это с тем, что солнце пригревает не воздух, а поверхность земли, которая в свою очередь уже пробивает воздух. На это нужно время. Поэтому в любых географических изучение нужно понимать, что между прогреванием/охлаждением земной поверхности и прогреванием/охлаждением температуры воздуха должно пройти некоторое время. Также одним из примеров этого - наиболее прохладное время суток приходится на период с 5:00 до 6:00 утра. Летом это время рассвета, но несмотря на то, что солнце уже светит и прогревает земную поверхность, температура воздуха всё ещё прохладная.

Амплитуда температуры

Одним из важнейших метеорологических показателей при исследовании температуры воздуха является амплитуда. В простейшем смысле амплитуда представляет собой разницу между самой высокой и самой низкой суточной температурой воздуха. Максимальная температура замеряется в 14:00 дня, а минимальная в 6:00 утра. Связанно это с тем, о чем мы говорили выше.

В приведённом примере очевидно, что амплитуда суточной температуры воздуха составляет на третьем рисунке 18 градусов.

Среднесуточная температура

Выше уже отмечалось, что на метеорологических станциях температура воздуха измеряется 8 раз в сутки. Поэтому сравнение различных дней по температуре воздуха между собой достаточно трудоемкий процесс. Чтобы упростить, в географии используются такое понять как средняя температура воздуха. Простейшие выражение заключается в определении среднесуточной температурой воздуха. В основе определения этого показателя лежит простое арифметическое среднее. Расчеты производятся на основании входных параметров, которые могут быть двух типов:

С разными знаками. Это означает, что максимальная температура выше нуля, а минимальная температура ниже нуля. В этом случае отдельно суммируются плюсовые показатели температуры и отдельно суммируются минусовые показателе температуры по абсолютному значению. Затем от наибольшего числа отнимается меньше, и происходит деление на количество замеров.
С одним знаком. В данном случае и максимальная и минимальная температура находится обоюдно либо выше нуля либо ниже нуля. В этом случае все показатели суточной температуры суммируются и делится на количество замеров.

Находим сумму всех температуру, которые выше нуля. В данном случае это 27 градусов (3 + 6 + 9 + 7 + 2).
Находим сумму всех температур с отрицательным знаком, но по абсолютному значению. В данном случае это 9 градусов (2 + 3 + 4).
От большего значения вычитаемое меньшее и делим на количество замеров. Следовательно 27 - 9 = 18 / 8 = 2,25. Значит среднесуточная температура воздуха по приведенным данным составляет +2,25 градусов.

Если большую сумму дают показатели выше нуля, то конечная среднесуточная температура воздуха будет положительной. Если большую сумму дают показатели ниже нуля, только конечный результат будет отрицательным.

Аналогичным образом происходит измерение среднемесячной и среднегодовой температуры воздуха.

Как происходит измерение

Каждый из нас знает, что для определения температуры воздуха используют термометр. Это, наверное, один из самых распространённых метеорологических приборов, который используется активно в повседневной жизни. При работе с этим прибором очень важно правильно определить место его установки, поскольку в противном случае прибор будет определять не температуру воздуха, а показывать насколько прогрелся сам прибор. Правильная установка термометров прослеживается по тому, как они устанавливаются на метеорологических станциях. Там для этого используются специальные будки, которые устанавливаются на высоте 2м от земли.

Эти будки являются неотложными, выполнены из дерева и продуваются со всех сторон. В результате воздух может проникать свободно со всех сторон.

Таблица: Температура воздуха в различных регионах Земли

Тип	Количество сезонов	MAX температуры	MIN температуры
Экваториальный	1	положит.	положит.
Тропический	1	положит.	положит.
Умеренный	4	положит.	отрицат.
Полярный	1	отрицат.	отрицат.

Лучи Солнца при прохождении через прозрачные вещества нагревают их очень слабо. Это объясняется тем, что прямые солнечные лучи практически не нагревают атмосферный воздух, но сильно нагревают земную поверхность, способную передавать тепловую энергию прилегающим слоям воздуха. По мере нагревания воздух становится более легким и поднимается выше. В верхних слоях теплый воздух перемешивается с холодным, отдавая ему часть тепловой энергии.

Чем выше поднимается нагретый воздух, тем больше он охлаждается. Температура воздуха на высоте 10 км постоянна и составляет -40-45 °C.

Характерная особенность атмосферы Земли – понижение температуры воздуха с высотой. Иногда отмечается повышение температуры по мере повышения высоты. Название такого явления – температурная инверсия (перестановка температур).

Изменение температуры

Появление инверсий может быть обусловлено охлаждением земной поверхности и прилегающего слоя воздуха за короткий промежуток времени. Это возможно также при перемещении плотного холодного воздуха со горных склонов в долины.В течение суток температура воздуха непрерывно изменяется. В дневное время земная поверхность нагревается и нагревает нижний слой воздуха. Ночью наряду с охлаждением земли происходит охлаждение воздуха. Прохладнее всего на рассвете, а теплее – в послеобеденное время.

В экваториальном поясе суточного колебания температур нет. Ночные и дневные температуры имеют одинаковые значения. Несущественны суточные амплитуды на побережья морей, океанов и над их поверхностью. А вот в зоне пустынь разница между ночной и дневной температурами может достигать 50-60 °C.

В умеренной полосе максимальное количество солнечного излучения на Земле приходится на дни летних солнцестояний. Но самым жарким месяцем является июль в Северном полушарии и январь в Южном. Это объясняется тем, что несмотря на то, что солнечная радиация менее интенсивная в эти месяцы, огромное количество тепловой энергии отдает сильно нагретая земная поверхность.

Годовая амплитуда температур определяется широтой определенной местности. К примеру, на экваторе она постоянна и составляет 22-23 °C. Наиболее высокие годовые амплитуды наблюдаются в областях средних широт и в глубине материков.

Средние температуры устанавливают при вычислении среднеарифметических величин нескольких показателей термометра. Так определяют среднесуточные, среднемесячные и среднегодовые температуры.

С целью выяснить, как распределяется тепло на Земле, на карту наносят значения температур и соединяют точки с одинаковыми значениями. Полученные линии называются изотермами. Данный метод позволяет выявить определенные закономерности в распределении температур. Так, наиболее высокие температуры регистрируются не на экваторе, а в тропических и субтропических пустынях. Характерно понижение температур от тропиков к полюсам в двух полушариях. С учетом того, что в Южном полушарии водоемы занимают большую площадь, чем суша, амплитуды температур между самым жарким и холодным месяцами там менее выражены, чем в Северном.

По расположению изотерм различают семь тепловых поясов: 1 жаркий, 2 умеренных, 2 холодных, 2 области вечной мерзлоты.

Климат — почти неизменный и повторяющийся ежегодно режим погоды. В свою очередь, погода в каждой конкретной точке земного шара определяется разными параметрами. Один из них — температура воздуха. За ее изменениями постоянно наблюдают метеорологи на специальных станциях, собирая информацию для последующего составления прогнозов погоды.

Определение термина и общие сведения

Показателем степени нагревания воздуха является его температура. Характер ее изменения и распределения в слоях атмосферы называется тепловым режимом. Основной фактор, определяющий его параметры, — теплообмен между разными слоями атмосферы и окружающей средой. Верхние слои нагреваются за счет солнечной радиации довольно слабо. Основным источником повышения температуры приповерхностных воздушных слоев служит тепло, получаемое при попадании солнечных лучей в литосферу и гидросферу.

Влияние широты

В разных широтах воздушные массы нагреваются неодинаково. Значение температуры определяется углом падения солнечных лучей на земную поверхность в исследуемой зоне. Чем более отвесно они падают, тем сильней прогревают нижние слои атмосферы. Как температура воздуха зависит от географической широты:

В жарких климатических поясах, близких к экватору (нулевая широта), угол освещения имеет значение, приближающееся к 90°.
По мере отдаления от экватора по направлению к тропикам — уменьшается к 60°.
Для пояса умеренных широт характерен угол падения лучей в диапазоне от 60 до 30°.
В холодных поясах продолжается уменьшение его значения вплоть до 0° в самых высоких широтах Арктики и Антарктики.

Таким образом, чем выше широта, тем ниже температура. Угол падения солнечных лучей в определенной местности можно найти так: отнять от 90° значение широты, на которой она расположена. Температурный режим зависит от расстояния между точкой измерения и уровнем моря. Поэтому верно утверждение: с высотой температура воздуха изменяется, уменьшаясь на один градус при подъеме на один километр. Эта взаимосвязь определяется двумя причинами:

удаление от поверхности земли;
уменьшение угла падения солнечного света.

Земля вращается вокруг Солнца, поэтому в течение разных промежутков времени (сутки, месяц, год) ее поверхность освещается под разными углами. Помимо солнечной радиации, большое влияние на температурные значения оказывает география перемещений воздушных масс. Например, от холодного арктического воздуха температура будет понижаться, а от теплого с Гольфстрима — повышаться.

Подстилающая поверхность

Важным фактором при понимании, от чего зависит температура воздуха, является понятие подстилающей поверхности. Это один из внутренних климатообразующих факторов, включающий в себя соотношение океана и суши на местности, ее рельеф, структуру деятельного слоя климатической зоны. Он влияет на эффективность излучения с поверхности и количество тепла, затраченного на испарение.

Кроме того, вид поверхности играет важную роль в формировании и перемещении воздушных масс. Температура воздуха изменяется неодинаково над водной поверхностью и над сушей.

Способы и единицы измерения

Единица измерения температуры в СИ (общепринятая международная система единиц измерения) — Кельвин. Начало шкалы Кельвина совпадает с абсолютным нулем — точкой прекращения всех термодинамических процессов, которая считается недостижимой. Замерзание воды по этой шкале начинается при +273°К.

Измеряться температурные данные могут разного типа термометрами. Для бытовых измерений используются жидкостные стеклянные термометры, в которых рабочей жидкостью может быть спирт или ртуть. Для точных метеорологических измерений термометр помещается в специальную будку, расположенную на высоте двух метров над землей. Прибор обязательно должен находиться в тени, иначе он будет измерять температуру солнечных лучей, а не воздуха.

Для непрерывного измерения и регистрации степени нагрева воздушных масс метеорологами используются термографы, основной элемент которого — биметаллический термометр.

Средние значения и амплитуда температур

Одна из характеристик климата географической точки — среднесуточная температура. Ее можно определить как среднее арифметическое от замеров, сделанных 4 раза за сутки:

в час ночи;
в семь часов утра;
в 13 часов;
в 19 часов.

Среднегодовая температура является средним арифметическим от суммы температур всех месяцев года. Соответственно, среднемесячная определяется по сумме ежедневных данных за месяц, разделенной на число дней в месяце.

Температурные колебания в каком-либо регионе характеризуются амплитудой температуры, т. е. разницей между самым высоким и самым низким значением, зафиксированным за определенный промежуток времени. Обычно говорят о суточной, месячной или годичной амплитуде.

В России самые большие амплитуды имеют суточные температурные колебания, происходящие в ясную погоду весной и летом.

Амплитуда колебаний зависит от многих факторов. Прежде всего — это температурные изменения на подстилающей поверхности, чем шире их диапазон, тем больше амплитуда температуры воздуха. Она зависит и от облачности: в ясную погоду колебания сильнее, чем в пасмурную. Сезонные показатели длительного воздействия также отличаются — зимой они меньше, чем летом. С увеличением широты амплитуда температуры воздушных масс идет на убыль, поскольку убывает высота, на которую поднимается солнце к полудню.

Суточная амплитуда неодинакова на разных формах рельефа земной поверхности. На склонах и вершинах холмов и гор она меньше, чем на равнинных территориях. Это объясняется тем, что у выпуклых рельефных форм площадь соприкосновения воздуха и подстилающей поверхности меньше, чем у плоских. Кроме того, на них воздушные массы быстро сменяются на новые.

В оврагах и лощинах форма рельефа вогнутая. Здесь происходит более сильный нагрев воздуха от поверхности и застаивание его в дневные часы. Ночью большие массы холодного воздуха стекают по стенкам вниз. Поэтому в таких местах наблюдается повышенная амплитуда температуры. Но в очень узких ущельях, где приток солнечной радиации небольшой, этот показатель даже меньше, чем в широких долинах.

На материковой широте 20—30° суточная амплитуда, взятая в среднем за год, составляет около двенадцати градусов Цельсия. На широте 60° — примерно 6 °C, а на широте 70° — всего 3 °C.

Имеет значение и почвенный покров: в местности, где он густой и обширный, суточный разброс температур небольшой, а в сухом климате пустынь, полупустынь и степей может достигать 30 °C. Расположение климатической зоны вблизи морей и океанов уменьшает амплитуду.

Суточный ход на суше

Изменения температуры воздуха происходят вместе с изменением температуры подстилающей поверхности с задержкой примерно 15 минут. В течение суток самые низкие показания у термометра наблюдаются в 4−6 часов утра. Так происходит потому, что воздушные массы, нагретые за дневные часы, в ночные постепенно остывают.

Пик процесса понижения приходится как раз на время перед восходом Солнца. С раннего утра солнечные лучи начинают постепенно нагревать воздух, успевший остыть за ночь. Днем солнце достигает зенита, согревая не только воздушные массы, но и поверхность земли. Самое большое значение термометр показывает в 14−16 часов.

К этому времени атмосфера начинает получать тепло и от солнечной энергии, и от нагретой подстилающей поверхности, а температурный показатель достигает своего максимального значения. Потом начинается постепенное остывание и земли, и воздуха. Правильные наблюдения за суточным ходом температуры желательно проводить при ясной погоде.

Закономерности суточного хода лучше прослеживаются в средних значениях при большом числе наблюдений. В виде графиков они представляют собой плавные кривые, сходные с синусоидами. В самых высоких широтах солнце не заходит или не восходит неделями, там регулярного суточного хода температуры нет.

Особенности теплообмена над водными поверхностями

Суточные амплитуды над поверхностью морей и океанов больше значений на самой поверхности. Их диапазон колебаний небольшой — в пределах десятых долей градуса. В нижних слоях атмосферы над океанами колебания достигают 1−1,5 °C, над внутренними морями — до 5 °C. Это происходит потому, что днем солнечная радиация поглощается водяным паром в самых нижних слоях воздуха, а ночью от них исходит длинноволновое тепловое излучение.

Отличия условий прогревания воды и суши обусловлены тем, что теплоемкость твердой поверхности в два раза меньше, чем у водной. Одинаковое количество тепла нагревает сушу в два раза быстрее воды. При охлаждении наблюдается обратный процесс. Кроме того, тепло над водными поверхностями расходуется на испарение воды и на прогревание водных масс на значительную глубину. При этом происходит перемешивание воды в вертикальном направлении.

Все это причины того, что в океанах накапливается намного больше тепла, чем на материках. Вода удерживает его долгое время и расходует равномерней суши. Можно утверждать, что температура воздуха над океанами повышается и понижается значительно медленней, чем на суше.

Годовые и ежемесячные изменения

Изменение температурных показателей по месяцам называют годовым ходом температуры и характеризуют годовой амплитудой, т. е. разностью между средней температурой самого теплого месяца и самого холодного.

Климат называется морским, если для него характерны небольшие годовые колебания температуры. Большая амплитуда определяет континентальный климат. Таким образом, климатические изменения происходят не только от экватора к полюсам, но и вдоль широт при удалении от берегов океанов вглубь материков.

На годовой ход оказывают влияние широта и континентальное месторасположение географических зон. Увеличение высоты над уровнем моря приводит к уменьшению температурных колебаний за год. Определение средней многолетней амплитуды и времени наступления минимальной и максимальной температуры позволяет выделить четыре типа годового хода:

Экваториальный тип. Он характеризуется двумя слабовыраженными максимумами температурных значений — после весеннего и осеннего равноденствия, и двумя минимумами — после зимнего и летнего солнцестояния. Годовая амплитуда небольшая. Над океанами около градуса, над материками — до 10 °C.
Тропический тип. На широтах, относящихся к нему, преобладает простой годовой ход. Крайние значения приходятся на время летнего и зимнего солнцестояний. Амплитуда над побережьями порядка 5°, а внутри материков достигает 1—20 °C. Для муссонных областей характерен максимум перед летними муссонами, с приходом которых температура снижается.
Тип умеренного пояса. Максимально и минимально прогревается воздух в этих широтах примерно через месяц после солнцестояний. Для континентального климата характерны большие колебания в 25—40 °C, в Азии они могут доходить до 60 °C. Для морского составляют 10—15 °C. Включает в себя несколько подтипов — собственно умеренный, субтропический и субполярный.
Полярный тип. В Северном полушарии максимум температуры приходится на июль, в Южном — на январь. Минимум наступает перед появлением Солнца после полярной ночи. Имеет большой диапазон амплитуды даже над океанической поверхностью.

Тема изменения температуры очень важна для определения метеорологических условий в каждой из географических зон земной поверхности. Температурная климатическая норма — это среднее значение, вычисленное за тридцатилетний период. При отслеживании погоды для наглядности применяются такие статистические величины, как отклонения от нормы или аномалии за сутки, месяц, сезон или год.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ООО Учебный центр

Реферат по дисциплине:

Глушакова Татьяна Сергеевна

Москва 2018 год

Понятие солнечной радиации

Распределение температуры воздуха на Земле

Одна из основных характеристик климата — температура воздуха . Учёные ведут постоянные наблюдения за температурой и давлением воздуха, направлением и силой ветра, облачностью, количеством осадков, относительной и абсолютной влажностью воздуха и др. Сравнивая многолетние значения этих показателей, их суточный и годовой ход, повторяемость и взаимные сочетания, можно установить закономерности формирования климата Земли и её отдельных регионов.

Количество солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли, зависит от угла падения солнечных лучей, а значит, от географической широты .

Цель работы состоит в том, чтобы выяснить закономерности зависимости температуры воздуха от географической широты, изучить особенности тепловых и климатических поясов.

Понятие солнечной радиации.

Климатические особенности Земли определяются в основном величиной поступающей солнечной радиации на ее поверхность, особенностями атмосферной циркуляции. Количество солнечной радиации, поступающей на Землю, зависит от географической широты.

Солнечная радиация — вся совокупность солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли. Кроме видимого солнечного света, она включает невидимые ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. В атмосфере солнечная радиация частично поглощается, частично рассеивается облаками. Различают прямую и рассеянную солнечную радиацию. Прямая солнечная радиация — солнечная радиация, доходящая до земной поверхности в виде параллельных лучей, исходящих непосредственно от Солнца. Рассеянная солнечная радиация — часть прямой солнечной радиации, рассеянной молекулами газов, поступающая на земную поверхность от всего небесного свода. В пасмурные дни рассеянная радиация является единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Суммарная солнечная радиация включает прямую и рассеянную солнечную радиацию и достигает поверхности Земли.

Солнечная радиация — это важнейший источник энергии атмосферных процессов — формирования погоды и климата, источник жизни на Земле. Под влиянием солнечной радиации нагревается земная поверхность, а от нее — атмосфера, испаряется влага, происходит круговорот воды в природе.

Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию (поглощенная радиация), нагревается и сама излучает тепло в атмосферу. Поглощенная земной поверхностью радиация расходуется на нагрев почвы, воздуха, воды. Нижние слои атмосферы в значительной мере задерживают земное излучение. Основную часть поступающей на земную поверхность радиации поглощает пашня (до 90 %), хвойный лес (до 80 %). Часть солнечной радиации отражается от поверхности (отраженная радиация). Наибольшей отражательной способностью обладают свежевыпавший снег, поверхность водоемов, песчаная пустыня.

Распределение солнечной радиации на Земле зонально. Она убывает от экватора к полюсам в соответствии с уменьшением угла падения солнечных лучей на земную поверхность. На поступление солнечной радиации на поверхность Земли влияют также облачность, прозрачность атмосферы.

Материки по сравнению с океанами получают больше солнечной радиации благодаря меньшей (на 15—30 %) облачности над ними. В Северном полушарии, где основная часть Земли занята материками, суммарная радиация выше, нежели в Южном океаническом полушарии. В Антарктиде, где чистый воздух и высокая прозрачность атмосферы, поступает большое количество прямой солнечной радиации. Однако из-за высокой отражательной способности поверхности Антарктиды температура воздуха отрицательная.

2. Тепловые пояса.

В зависимости от количества солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли, на земном шаре выделяют 7 тепловых поясов: жаркий, два умеренных, два холодных и два пояса вечного мороза. Границами тепловых поясов являются изотермы. Жаркий пояс с севера и юга ограничен средними годовыми изотермами +20 °С (рис. 9). Два умеренных пояса к северу и югу от жаркого пояса ограничены со стороны экватора средней годовой изотермой +20 °С, а со стороны высоких широт — изотермой +10 °С (средней температурой воздуха самых теплых месяцев — июля в Северном и января в Южном полушариях). Северная граница совпадает примерно с границей распространения лесов. Два холодных пояса к северу и югу от умеренного пояса в Северном и Южном полушариях лежат между изотермами +10 °С и 0 °С самого теплого месяца. Два пояса вечного мороза ограничены изотермой 0 °С самого теплого месяца от холодных поясов. Царство вечных снегов и льдов простирается к Северному и Южному полюсам.

Рис. 9 Тепловые пояса Земли

3. Распределение температуры воздуха на Земле.

Температура воздуха на всех параллелях Северного полушария выше, чем на аналогичных параллелях Южного полушария. Средняя годовая температура в Северном полушарии составляет +15,2 °С, а в Южном полушарии — +13,2 °С. Это связано с тем, что в Южном полушарии океан занимает большую площадь, и, следовательно, больше тепла тратится на испарение с его поверхности. Кроме того, охлаждающее влияние на Южное полушарие оказывает материк Антарктида, покрытый вечными льдами.

Средняя годовая температура в Арктике на 10—14 °С выше, чем в Антарктиде. Это в значительной степени определяется тем, что Антарктида покрыта обширным ледниковым панцирем, а большая часть Арктики представлена Северным Ледовитым океаном, куда проникают теплые течения из более низких широт. Например, отепляющее влияние на Северный Ледовитый океан оказывает Норвежское течение.

По обе стороны экватора располагаются экваториальные и тропические широты, где средняя температура зимой и летом очень высокая. Над океанами изотермы распределяются равномерно, почти совпадают с параллелями. У побережий материков они сильно искривляются. Это объясняется неодинаковым нагреванием суши и океана. Кроме того, на температуру воздуха у побережий оказывают влияние теплые и холодные течения, преобладающие ветры. Особенно это заметно в Северном полушарии, где расположена большая часть суши. (Проследите распределение температур по тепловым поясам с помощью атласа.)

В Южном полушарии распределение температур более равномерно. Однако здесь есть свои горячие области — пустыня Калахари и Центральная Австралия, где температура января поднимается выше +45 °С, а июля падает до –5 °С. Полюсом холода является Антарктида, где был зафиксирован абсолютный минимум –91,2 °С.

Годовой ход температуры воздуха обусловлен ходом солнечной радиации и зависит от географической широты. В умеренных широтах максимум температур воздуха наблюдается в июле в Северном полушарии, в январе — в Южном, а минимум — в январе в Северном полушарии, в июле — в Южном. Над океаном максимумы и минимумы запаздывают на месяц. Годовая амплитуда температур воздуха возрастает с широтой местности. Наибольших значений она достигает на континентах, значительно меньших — над океанами, на морских побережьях. Самая маленькая годовая амплитуда температур воздуха (2 °С) наблюдается в экваториальных широтах. Самая большая (более 60 °С) — в субарктических широтах на материках.

4.Климатические пояса.

Многолетние средние значения метеорологических элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т. д.), их суммы, повторяемости и пр. носят название климатических норм: соответствующие величины для отдельных дней, месяцев, лет и пр. рассматриваются как отклонение от этих норм.

Карты с показателями климата называют климатическими (карта распределения температуры, карта распределения давления и др.).

В зависимости от температурных условий, преобладающих воздушных масс и ветров выделяют климатические пояса.

Основными климатическими поясами являются:

арктический и антарктический.

Между основными поясами расположены переходные климатические пояса: субэкваториальный, субтропический, субарктический, субантарктический. В переходных поясах воздушные массы меняются по сезонам. Они поступают сюда из соседних поясов, поэтому климат субэкваториального пояса летом сходен с климатом экваториального пояса, а зимой — с климатом тропического; климат субтропических поясов летом сходен с климатом тропических, а зимой — с климатом умеренных поясов. Это связано с сезонным перемещением над земным шаром поясов атмосферного давления вслед за Солнцем: летом — к северу, зимой — к югу.

Климатические пояса подразделяются на климатические области. Так, например, в тропическом поясе Африки выделяют области тропического сухого и тропического влажного климата, а в Евразии субтропический пояс подразделяется на области средиземноморского, континентального и муссонного климата. В горных областях формируется высотная поясность вследствие того, что с высотой температура воздуха понижается.

Разнообразие климатов Земли

Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Приведем примеры типов климата, преобладающих на обширных территориях (табл. 1).

Арктический и антарктический климатические пояса

Антарктический и арктический климат господствует в Гренландии и Антарктиде, где средние месячные температуры ниже О °С.

Таблица 1. Климаты Земли

Субарктический континентальный климат формируется на севере материков (см. климатическую карту атласа). Зимой здесь преобладает арктический воздух, который образуется в областях высокого давления. На восточные районы Канады арктический воздух распространяется из Арктики.

Континентальный субарктический климат в Азии характеризуется самой большой на земном шаре годовой амплитудой температуры воздуха (60-65 °С).

Умеренный климатический пояс

Умеренный климат западных побережий материков имеет ярко выраженные черты морского климата и характеризуется преобладанием морских воздушных масс в течение всего года. Он наблюдается на Атлантическом побережье Европы и Тихоокеанском побережье Северной Америки.

Умеренный климат восточных побережий материков имеет муссонные черты и сопровождается сезонной сменой ветров: зимой преобладают северо-западные потоки, летом — юго-восточные. Он хорошо выражен на восточном побережье Евразии.

Умеренный континентальный климат наиболее отчетливо выражен на Евроазиатском материке, особенно в районах Сибири, Забайкалья, севера Монголии, а также на территории Великих равнин в Северной Америке.

Субтропический климатический пояс

Континентальный субтропический климат определяется сезонной сменой умеренного и тропического воздуха. Средняя температура самого холодного месяца в Средней Азии местами ниже нуля, на северо-востоке Китая -5. -10°С.

Резко континентальный климат в субтропическом поясе для высокогорных областей Памира и Тибета, высота которых составляет 3,5-4 км.

Влажный субтропический климат характерен для восточных побережий материков к северу и югу от тропиков. Основные области распространения — юго-восток США, некоторые юго-восточные районы Европы, север Индии и Мьянмы, восточный Китай и южная Япония, северо-восточная Аргентина, Уругвай и юг Бразилии, побережье провинции Натал в ЮАР и восточное побережье Австралии.

Субтропический климат с сухим летом типичен для западных побережий материков к северу и югу от тропиков.

Экваториальный климатический пояс

Экваториальный тип климата распространен в экваториальных широтах в бассейнах Амазонки в Южной Америке и Конго в Африке, на п-ве Малакка и на островах Юго-Восточной Азии.

Таким образом, географическая широта определяет зональность в распределении элементов климата. Солнечная радиация поступает на верхнюю границу атмосферы в зависимости от географической широты. Она определяет полуденную высоту Солнца и продолжительность излучения. Поглощённая радиация распределяется более сложно, так как зависит от облачности, альбедо земной поверхности, степени прозрачности воздуха.

Зональность лежит и в основе распределения температуры воздуха. Температура зависит не только от поглощенной радиации, но и от циркуляционных условий. Зональность в распределении температуры приводит к зональности других метеорологических величин климата.

Влияние географической широты на распределение метеорологических величин становится более заметно с высотой, когда ослабевает влияние других факторов климата, связанных с земной поверхностью.

Читайте также: