Вспоминаем
1. Какими приборами измеряется температура воздуха? 2. Почему температуру воздуха измеряют в тени? 3. Какая существует зависимость между высотой Солнца над горизонтом и количеством тепла, поступающего на Землю? 4. Когда в течение суток наблюдаются высокая и низкая температуры воздуха? 5. Какие широты называются низкими, средними и высокими?
Ключевые слова: средняя температура; амплитуда температур.
1. Нагревание воздуха. Из курса «Человек и мир» вы знаете, что чем выше Солнце над горизонтом, тем больше нагревается земная поверхность, а от нее — и воздух. Атмосфера пропускает солнечные лучи к земной поверхности, но не согревается ими. (Вспомните, какие предметы в вашей комнате становятся теплее от солнечных лучей, а какие — нет.)
Солнечные лучи, падая на земную поверхность, нагревают ее. Затем от воды и суши нагревается воздух тропосферы. Следовательно, чем ближе к земной поверхности, тем воздух теплее, чем дальше от нее, тем воздух холоднее. Поэтому температура воздуха в тропосфере с высотой понижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м подъема (рис. 9).
Количество солнечного тепла, получаемое тем или иным участком земной поверхности, зависит в первую очередь от угла падения солнечных лучей и продолжительности освещения. Чем больше эти величины, тем больше солнечного тепла получает земная поверхность.
Угол падения лучей и продолжительность освещения определяются географической широтой. Чем ближе к экватору, тем больше угол падения солнечных лучей. Следовательно, земная поверхность нагревается сильнее и соответственно выше температура приземного слоя воздуха. И наоборот, с удалением от экватора угол падения солнечных лучей уменьшается, поэтому нагревание земной поверхности и температура воздуха понижаются (рис. 10).
Рис. 9. Изменение температуры воздуха с высотой
Рис. 10. Изменение угла падения солнечных лучей в зависимости от географической широты. Высота Солнца над горизонтом 22 июня, в день летнего солнцестояния, на мысе Челюскин (около 78° с. ш.) (1) и в Краснодаре (около 45° с. ш.) (2)
На одной и той же широте угол падения лучей в течение года изменяется: летом он больше, зимой — меньше (рис. 11). Изменяется также и продолжительность освещения. Летом она больше, чем зимой (рис. 12). Поэтому нагревание земной поверхности изменяется по сезонам года.
Нагревание земной поверхности солнечными лучами зависит и от многих других факторов. Как известно, поверхность Земли представлена сушей и водой, условия нагревания которых различны. Вода медленнее нагревается, больше поглощает солнечного тепла и медленнее остывает по сравнению с сушей. В свою очередь, поверхность суши также неоднородна. Ее нагревание зависит от рельефа, горных пород, почв, растительности, снежного покрова, ледников. Поэтому температурные условия на земной поверхности весьма разнообразны.
Рис. 11. Высота Солнца в полдень по сезонам года (для широты Минска)
2. Измерение температуры воздуха. Температура воздуха измеряется обычно ртутными термометрами. В странах с холодными зимами применяются спиртовые термометры, так как при температуре —39 °С ртуть замерзает. Для измерения температуры воздуха термометр помещают в метеорологическую будку, в которую воздух проникает свободно. Будку окрашивают в белый цвет. При такой окраске она максимально отражает солнечные лучи и меньше нагревается. Дверца будки ориентирована на север. Будка устанавливается на высоте 2 м от поверхности почвы. (Почему температуру воздуха измеряют на одинаковой высоте?)
По данным наблюдений вычисляются средние температуры воздуха каждых суток, месяца, года и средние многолетние температуры, а также амплитуды температур. Амплитуда температур — это разность между самой высокой и самой низкой температурой в течение суток и года. Различают суточную и годовую амплитуду температур. Суточная амплитуда — это разность между наибольшим и наименьшим значениями температур воздуха в течение суток. Годовая амплитуда — это разность между среднемесячными температурами самого теплого и самого холодного месяцев года.
Определяются также наибольшие (максимальные) и наименьшие (минимальные) температуры за любой период времени.
Рис. 12. Продолжительность дневной части суток в дни зимнего и летнего солнцестояния
Рис. 13. Изменения температуры воздуха в течение суток (Могилев)
3. Изменение температур. Температура воздуха меняется в течение суток и года в связи с изменениями нагревания земной поверхности солнечными лучами (рис. 13, 14). Минимальное значение температуры воздуха у земной поверхности в течение суток наблюдается перед восходом Солнца, так как ночью поверхность Земли теряет тепло. Максимальных значений температура достигает в 14—15 ч. В течение суток на изменение температуры влияют облачность, поступление воздуха, имеющего другую температуру. На суше в Северном полушарии самые высокие температуры наблюдаются в июле, а самые низкие — в январе. (Почему?) Над поверхностью вод Мирового океана — на один месяц позднее (соответственно в августе и феврале). (Почему?)
Рис. 14. Годовое изменение температуры воздуха в Минске (1) и Бресте (2)
Рис. 15. Среднегодовые температуры воздуха на земной поверхности
Температуры воздуха на поверхности Земли изменяются от низких широт к высоким (рис. 15). Они понижаются от экватора к полюсам. В этом направлении уменьшается угол падения солнечных лучей, и земная поверхность нагревается слабее.
1. Как определить среднюю температуру суток, месяца, года? 2. Как изменяется температура воздуха с изменением высоты, времени года и географической широты? Почему? 3. Как вы думаете, при какой погоде — облачной или безоблачной — суточная амплитуда температуры бывает выше? Почему? 4*. Объясните, почему на островах Новая Земля средняя температура самого теплого месяца не превышает +2 °С, несмотря на большую продолжительность солнечного сияния.
Практические задания
1. Определите (вычислите) среднесуточные температуры воздуха и суточную амплитуду температур по данным таблицы.
Данные измерений температуры воздуха, °С
|
Дни |
Время наблюдения |
|||
|
6.00 |
14.00 |
18.00 |
24.00 |
|
|
1 |
— 11 |
— 3 |
— 4 |
— 8 |
|
2 |
— 4 |
+1 |
0 |
— 1 |
|
3 |
+3 |
+5 |
+4 |
+2 |
2. Среднемесячные температуры воздуха следующие: I — 10 °С, II — — 10 °С, III — -4 °С, IV — +5 °С, V — +13 °С, VI — +16 °С, VII — +18 °С, VIII — +16 °С, IX — +12 °С, X — +6 °С, XI — — 3 °С, XII — — 9 °С. Определите среднегодовую температуру, годовую амплитуду температур и постройте график годового хода температур. Проанализируйте график.
3. Во время полета самолета стюардесса сообщила, что температура воздуха за бортом — — 28 °С, а у поверхности Земли — +15 °С.
Определите высоту полета самолета.
4. Альпинисты поднимаются на гору Джомолунгма высотой 8848 м, у подножия которой температура составляет +24 °С. Определите, какая температура будет на вершине.
Это интересно
Средняя годовая температура воздуха для всей земной поверхности составляет +14 °С, январская — +12 °С, июльская — +16 °С. В целом Северное полушарие (+15 °С) теплее Южного (+13 °С). Рекордно высокое значение температуры (абсолютный максимум) отмечено на севере Африки южнее Триполи, в Эль-Азизии (+58 °С). В Южном полушарии самое жаркое место в Австралии, в среднем течении реки Дарлинг, — +52,8 °С.
Самая низкая температура (абсолютный минимум) зафиксирована на станции «Восток» в Антарктиде (—89,2 °С). В Северном полушарии минимальная температура —71,0 °С наблюдалась в Восточной Сибири, в Оймяконе.
Конкурс знатоков
1. В Республике Беларусь, как и во всех странах Северного полушария, самая высокая среднемесячная температура бывает в июле, а самая низкая — в январе. Почему же не в июне, когда высота Солнца над горизонтом самая большая и дни самые длинные, и не в декабре, когда Солнце стоит над горизонтом наиболее низко и дни самые короткие?
2. Известно, что с высотой температура воздуха понижается. Однако в горах северо-восточной части Сибири зимой эта закономерность часто нарушается: на вершинах горных хребтов температура воздуха значительно выше, чем в межгорных котловинах. Как вы думаете, почему?