Готуйся серйоЗНО
до географії
Атмосфера
Наука, яка вивчає атмосферу називається метеорологією.
Будова атмосфери
Атмосферу за рядом особливостей прийнято умовно поділяти на ряд шарів різної товщини, кожному з яких притаманні деякі спільні риси. Шари відрізняються один від другого температурою, вологістю, циркуляцією повітря та іншими елементами.
Пил і водяна пара зосереджені переважно в нижній частині атмосфери. Кількість водяної пари з висотою зменшується, бо знижується температура. Тому більша частина хмар утворюється в нижніх шарах тропосфери. Висота звичайних зливових хмар коливається від 3 до 8 км, а в тропічних областях вони можуть перебувати значно вище.
Стратосфера знаходиться безпосередньо над тропосферою і має висоту від 11 до 50—55 км. Починаючи з висоти 25 км температура в стратосфері швидко зростає, досягаючи на висоті 50 км позитивних значень — від +1 до +5 °С.
Термосфера (іоносфера) — величезна за об’ємом, хоч і мізерна за масою (0,5 %) та складна за будовою частина атмосфери. Вона охоплює простір у межах від 80—85 до 800—1000 км. Складається переважно з азоту і кисню, які знаходяться в іонізованому стані.
Над термосферою розташована екзосфера — зовнішня частина земної атмосфери. Цю оболонку ще називають шаром розсіювання газів, бо окремі легкі елементи, які його складають — водень і гелій, долаючи сили земного тяжіння і магнітного поля, назавжди відлітають у космос. Температура в екзосфері з висотою зростає, мабуть, до 2000 °С. Екзосфера поступово і непомітно переходить у міжпланетний простір.
Не так давно вважалося, що атмосфера закінчується на висотах порядку 2000—3000 км. Але нові дані досліджень, одержані за допомогою супутників та ракет, дають підстави твердити, що навколо Землі існує ще так звана земна корона, яка складається з водню. Вона простягається більше ніж на 20 000 км.
Отже, атмосфера має шарувату будову. Нижні шари — головні для живих організмів. Але для біосфери Землі важливе значення мають і ті процеси, що відбуваються на верхніх «поверхах» повітряної оболонки.
Источник
§ 29. Температура повітря (підручник)
§ 29. Температура повітря
1. Пригадайте, що є джерелом світла і тепла на Землі.
2. Яка існує залежність між висотою Сонця над горизонтом і кількістю тепла, що надходить на земну поверхню.
Нагрівання повітря. Повітря атмосфери пропускає сонячні промені до земної поверхні. Проте саме воно променями не нагрівається. Нагрівається Сонцем земна поверхня. А потім від неї нагрівається повітря. Тому, ч им далі від земної поверхні, тим стає холодніше. Ось чому за бортом літака температура повітря дуже низька. На верхній межі тропосфери вона опускається до –56 0 С.
Встановлено, що на кожний кілометр висоти температура повітря знижується в середньому на 6 0 С. Високо в горах земна поверхня отримує більше сонячного тепла, ніж біля підніжжя. Проте з висотою тепло швидше випромінюється. Тому при підйомі в гори температура повітря загалом знижується. Ось чому на вершинах високих гір лежать сніг і лід.
Вимірювання температури повітря. Кожний знає, що температуру повітря вимірюють за допомогою термометра. Проте варто пам’ятати, що неправильно встановлений термометр, наприклад на сонці, покаже не температуру повітря, а на скільки градусів нагрівся сам прилад.
На метеорологічних станціях для отримання точних температур повітря термометр розташовують у спеціальній будці. Її стінки решітчасті. Це дозволяє повітрю вільно проникати в неї, водночас решітки захищають термометр від попадання сонячних променів. Будку встановлюють на висоті 2 м від землі. Показники термометра записують кожні 3 години.
Рекордно висока температура повітря на Землі +58 0 С була зареєстрована в м. Тріполі на півночі Африки. Найнижча температура –89,2 0 С зафіксована на науковій станції “ Восток ” в Антарктиді. В Україні найвища температура +40 0 С спостерігалася у м. Куп’янську (Харківська область), найнижча – –43 0 С в Українських Карпатах.
Добовий хід температури. Сонячні промені протягом доби нагрівають Землю нерівномірно. Очевидно, що опівдні, коли Сонце стоїть найвище над горизонтом, земна поверхня нагрівається найсильніше. Проте найвищі температури повітря спостерігаються не о 12-й, а о 14–15 год. Це пояснюється тим, що на передачу тепла від земної поверхні повітрю потрібен час. Після полудня, незважаючи на те, що Сонце вже опускається до горизонту, повітря продовжує отримувати тепло ще протягом двох годин від нагрітої поверхні. Потім поверхня поступово охолоджується і відповідно знижується температура повітря. Найнижчі температури бувають перед сходом Сонця. Правда, в окремі дні такий добовий хід температур може мати значні відступи.
Отже, причиною змін температури протягом доби є зміна освітленості поверхні внаслідок обертання Землі навколо своєї осі.
Залежність температури повітря від висоти Сонця над горизонтом. Щоб зрозуміти, як температура повітря залежить від висоти Сонця над горизонтом, скористайтеся результатами спостережень за довжиною полуденної тіні, яку кидає гномон. У вересні тінь була однієї довжини. У жовтні вона стала довшою, в листопаді – ще довшою, в 20-х числах грудня – найбільшою. З кінця грудня тінь знову коротшає. Отже, зміна довжини тіні гномона свідчить, що протягом року Сонце в полудень над горизонтом буває на різній висоті. Чим коротша тінь, тим вище Сонце над горизонтом і більший кут падіння на земну поверхню його променів. Чим більший кут падіння сонячних променів, тим більше тепла отримує земна поверхня і відповідно вища температура повітря. Тоді настає літо. Чим нижче Сонце над горизонтом, тим менший кут падіння променів, тим менше тепла отримує земна поверхня і нижчі температури. Тоді настає зима.
Час, коли Сонце в полудень займає найвище положення на небозводі Північної півкулі, припадає на червень. Найнижче положення Сонця на небозводі Північної півкулі – у грудні.
Річний хід температур. Протягом року земна поверхня нагрівається нерівномірно. Тому змінюється і температура повітря. Річний хід температури визначають середні місячні температури повітря. За ними можна встановити, який місяць був найтеплішим і який – найхолоднішим. Спостереження за температурою повітря протягом року показують, що в Україні, як і в усіх країнах Північної півкулі, найвища середня місячна температура буває в липні, а найнижча – в січні.
Влітку в полудень Сонце займає найвище положення над горизонтом. У цей період – найдовші дні, поверхня нагрівається тривалий час, тому й температури повітря найвищі. Взимку – навпаки.
Середні температури. Проводячи спостереження за змінами температури повітря протягом доби, місяця або року, відмічають найвищу (максимальну) і найнижчу (мінімальну) температуру. Але щоб порівняти температури різних діб, місяців чи років, визначають середню добову, місячну або річну температуру. Обчислюють їх як середньоарифметичне число.
Наприклад, середню добову температуру отримують від ділення суми температур на число вимірів протягом доби. Якщо протягом часу спостереження були і додатні, і від’ємні температури, то обчислюють окремо суму додатних і від’ємних температур. Потім від більшої суми віднімають меншу, а різницю ділять на кількість вимірювань. Біля отриманого числа ставлять знак діленого.
Середню річну температуру знаходять як суму середніх місячних температур, розділених на число місяців року.
Більш наочне уявлення про зміну температури повітря дають графіки добового, місячного і річного ходу температури повітря (мал.).
Амплітуда коливання температури повітря. Різниця між найвищою і найнижчою температурами повітря називається амплітудою коливань температур (А). Розрізняють добову, місячну, річну амплітуди.
Наприклад, якщо найвища температура повітря протягом доби становила +17 0 С, а найнижча – +8 0 С, то амплітуда коливань дорівнюватиме 9 0 С (17 0 – 8 0 = 9 0 ). На добові амплітуди коливань температур впливає характер земної поверхні (її називають підстильною). Наприклад, над океанами амплітуда становить лише 1–2 0 С, над степами – 15–20 0 С, а в пустелях досягає 30 0 С. При хмарній погоді добові амплітуди зменшуються. В Україні найбільші добові коливання температури бувають навесні і влітку при ясній погоді (7–10 0 С).
Річні амплітуди коливання температури повітря залежать головним чином від широти місця: вони менші біля екватора (1 0 С), значно більші у середніх широтах (28 0 С на широті Києва). На одній і тій самій широті, чим далі від океану, тим вища річна амплітуда.
Запитання і завдання
1. Температура повітря біля земної поверхні становить +17 0 С. Визначте температуру за бортом літака, що летить на висоті 10 км.
2. Розкажіть, як змінюється температура повітря протягом доби.
3. Чому найвища добова температура повітря не співпадає з найвищим – полуденним – положенням Сонця над горизонтом?
4. Як потрібно одягнутися при сходженні на г. Говерлу, якщо температура повітря біля її підніжжя +15 0 С. Якою буде температура на вершині? При розрахунках пам’ятайте про відмінність відносної і абсолютної висот.
5. Як змінюється температура повітря протягом року?
6. Чому температура повітря залежить від висоти Сонця над горизонтом?
7. Від чого залежить річна амплітуда коливання температури?
Источник
Добовий і річний ходи температури повітря, їх типи
Роль підстилаючої поверхні в нагріванні повітря
Одним із головних факторів, що впливають на температуру повітря, є характер підстилаючої поверхні. Найбільш різко відрізняються один від одного підстилаючі поверхні суші та води. Їх нагрівання й охолодження, як відомо, відбуваються по-різному. Діяльний шар, в якому спостерігаються коливання температури, у водних басейнах у десять раз товще, ніж у ґрунті. При одному і тому ж припливі тепла поверхня суші виявляється тепліше поверхні води, і, навпаки, при одному і тому ж випромінюванні поверхня води виявляється тепліше, ніж поверхня суші.
Як уже зазначалося, тверда підстилаюча поверхня віддає повітрю відразу значну кількість тепла, а вода більшу частину тепла віддає більш глибоким шарам і лише незначну його кількість віддає повітрю. Тому в літню пору року та в інші пори вдень повітря над сушею виявляється значно тепліше, ніж над водною поверхнею. Зате вночі та взимку, коли підстилаюча поверхня охолоджується шляхом випромінювання, поверхня суші, що не має великого запасу тепла, значно охолоджується разом з прилеглим повітрям до неї.
Водна поверхня отримує тепло із більш глибоких шарів і віддає його повітрю. Тому повітря над сушею виявляється холодніше, ніж над водою. Особливо сильно ця різниця позначається в річному ході температури. В приморських місцевостях весна та літо тому бувають більш прохолодними, а осінь і зима більш теплими в порівнянні з віддаленими від моря районами.
Неоднорідність земної поверхні не вичерпується одним розділенням на материки й океани. Справа в тому, що і поверхні самих материків надто неоднорідні. Ліси, степи, пустелі, болота, оброблені поля, різні типи ґрунтів (пісок, чорнозем і т. д.), а також нерівності земної поверхні створюють різні умови нагрівання підстилаючої поверхні, а отже, і повітря.
Вплив підстилаючої поверхні на температуру повітря особливо сильно виявляється в невеликому приземному шарі повітря товщою 1–1,5 м. З висотою цей вплив слабшає. В тонкому приземному шарі повітря, завдяки тертю об земну поверхню, горизонтальні рухи сповільнені та сильно слабшає турбулентний обмін між приземними шарами й атмосферою. В більш високих шарах турбулентне перемішування та вирівнювання властивостей повітря відбуваються як в горизонтальному, так і у вертикальному напрямку.
Добовий хід температури повітря.Періодичні зміни температури ґрунту передаються повітрю. Таким чином, у повітрі утворюються добові та річні коливання температури, найбільш різко виражені в шарах прилеглих до ґрунту. Ці коливання розповсюджуються уверх в атмосферу в основному за тими ж законами, як і ґрунт.З віддаленням від земної поверхні спостерігається зменшення амплітуди коливань і запізнення настання максимуму та мінімуму температур.
Дослідження показали, що добовий хід температури повітря являє собою просте коливання з одним максимумом і одним мінімумом. Максимум температури настає в 14–15 год., тобто на 1–2 години пізніше, ніж на поверхні ґрунту, а мінімум – перед сходом Сонця.
Амплітуда добових коливань температури повітря менше, ніж амплітуда добових коливань температури поверхні ґрунту. Амплітуда добових коливань температури повітря над водною поверхнею менше, ніж над сушею. Це пояснюється, з одного боку, невеликими змінами протягом доби температури води та розташованого над нею повітря, а з другого боку, тим, що перемішування повітря над водою йде до більш значної висоти, ніж над сушею, завдяки підвищеній швидкості вітру.
Максимальна температура повітря над океанами вище, ніж на поверхні води, та настає раніше на 2–3 години, тобто біля 12½ год. А.І.Воейков вважав, що повітря над океанами нагрівається більше від сонячних променів, ніж від поверхні води.
Амплітуда добових коливань температури повітря залежить від ряду факторів.
1. Від широти місця. Величина амплітуди добових коливань температури перш за все визначається зміною полуденної висоти Сонця, яка зменшується зі збільшенням широти. Тому амплітуда добових коливань температури зменшується зі збільшенням широти місця. Найбільші амплітуди спостерігаються в субтропічних широтах (особливо в пустелях), а найменші – в полярних країнах. На рис. 8.1. наведені криві добового ходу температури повітря в Нукусє на Аму-Дар’є (φ=42º27´), в Мєлкой Губє (φ=44º), в Свердловську (φ=56º) і в Ленінграді (φ=60º).
Рис. 8.1. Залежність добового ходу температури повітря від широти місця;
Н. – Нукус, Лг. – Ленінград, Св. – Свердловськ, Мг. – Мілка Губа
3. Від рельєфу. Великий вплив рельєфу на добовий хід температури повітря вперше вказав Воейков. Випуклий рельєф (пагорб, гора, підвищення) зменшує амплітуди добових коливань, увігнутий (котловина, долина, улоговина) збільшує їх (рис. 8.2.).
Рис. 8.2. Добовий хід температури повітря для долини (1), увала (2) та гори (3).
Пояснюється це тим, що на підвищених місцях вплив земної поверхні на температуру повітря невеликий, так як повітря має малу поверхню зіткнення з ґрунтом і, окрім того, тут відбувається вільний обмін приземного повітря з шарами, що розташовані вище; вночі охолоджене повітря, як більш тяжке, стікає вниз по схилам, поступаючись місцем більш теплому повітрю, притікаючому із більш високих шарів, що зменшує охолодження. В пониженнях повітря вдень сильно прогрівається від дотикання з дном і схилами котловини. Вночі схили охолоджуються, й охолоджене, а тому і більш щільне повітря, стікає з них вниз. І вдень і, тим більше, вночі обмін повітря котловини з оточуючим простором відбувається дуже повільно внаслідок послаблення вітру в котловині. Все це в порівнянні з рівним місцем збільшує нагрівання повітря вдень і охолодження його вночі.
4. Від характеру підстилаючої поверхні. Як уже було сказано, найбільш різка різниця в умовах нагрівання повітря спостерігається над сушею та водною поверхнею. Над океанами амплітуда добових коливань температури повітря складає всього лише 1–1,5º. З віддаленням від берегу вглиб континенту амплітуда поступово збільшується, досягаючи 15–20º і більше. Але і відмінності в характері підстилаючої поверхні на суші виявляють вплив на амплітуду добового ходу температури повітря.
Добова амплітуда температури повітря більше над піщаним ґрунтом, ніж над глинистим, а над темними та пухкими ґрунтами більше, ніж над світлими та щільними.
5. Від хмарності. В хмарні дні амплітуда добових коливань температури повітря менше, ніж в ясні. Вдень хмари затримують пряму сонячну радіацію, а вночі зменшують ефективне випромінювання, тобто втрату тепла земною поверхнею.
6. Від висоти над поверхнею ґрунту. Все викладене відноситься до добового ходу температури повітря на висоті 2 м над ґрунтом (висота стандартних метеорологічних спостережень), зі збільшенням висоти над поверхнею ґрунту амплітуда коливань зменшується та при цьому відбувається зсув фази коливань, тобто запізнення часу настання максимуму та мінімуму.
Взимку добові коливання згасають на висоті 0,5 км, влітку залишаються помітними навіть на висоті 1,5–2 км. Ці коливання обумовлені дією підстилаючої поверхні. На великих висотах також спостерігаються добові коливання температури з амплітудою біля 1–2º, але вони мають самостійний характер і викликаються в основному зміною променевого потоку тепла.
Річний хід температури повітря.На континентах максимум температури в річному ході спостерігається в липні, а мінімум – у січні. На океанах і узбережжях помічається запізнення крайніх температур. Тут максимум відбувається в серпні, а мінімум в лютому-березні.
Річний хід температури повітря визначається перш за все широтою місця. Найменша величина амплітуди річних коливань спостерігається в екваторіальній зоні, де приплив сонячного тепла протягом року мало змінюється. Зі зростанням широти місця річна амплітуда збільшується, досягаючи найбільших значень у полярних широтах. На рис. 8.3. показані криві річного ходу температури на різних широтах.
Рис. 8.3. Річний хід температури повітря на різних широтах.
1 – Батавія φ=6°11′ пн.ш., 2 – Ассуан φ=24°2′, 3 – Саратов φ=51°32′, 4 – Верхоянськ φ=67°49′, 5 – Трауренберг φ=80°.
Над морем річні коливання температури малі, а по мірі віддалення вглиб континенту амплітуди збільшуються головним чином за рахунок пониження мінімуму.
На річний хід температури повітря чинить вплив також висота місця над рівнем моря. Річна амплітуда з висотою зменшується.
Великий вплив на річний хід температури чинить хмарність і періоди дощу. Так, наприклад, в Індії найтепліший місяць – травень, а не липень, коли там переважає хмарна погода з рясними дощами.
Річний хід температури повітря в різних частинах земної кулі дуже різноманітний, але за величиною амплітуди річного ходу та часу настання крайніх температур виділяють чотири головних типи річного ходу.
1. Екваторіальний тип. В екваторіальних областях спостерігаються два максимуму температури, які настають після весняного й осіннього рівнодення, коли висота Сонця максимальна (90º), і два мінімуму після зимового та літнього сонцестояння, при найменшій висоті Сонця (66,5º). Величина амплітуди тут невелика: над океанами біля 1,0º, над континентами 5,0–10,0º.
2. Тропічний тип. У тропічних областях спостерігається один максимум після літнього сонцестояння й один мінімум після зимового сонцестояння. Річна амплітуда невелика. На материках вона дорівнює 10–20º, у морських пунктах – біля 5º.
3. Тип помірного поясу. В річному ході температури в помірних широтах спостерігається один максимум після літнього сонцестояння й один мінімум після зимового сонцестояння. На суші найтепліший місяць – липень, на морях і узбережжях – серпень; найхолодніший місяць на суші – січень, а в морських пунктах – лютий. Річна амплітуда збільшується зі збільшенням широти та також по мірі віддалення від берегів морів і океанів. На узбережжях вона досягає 10º, в глибині материків до 40–50º, а в окремих випадках до 60º і більше. Наприклад, в Якутську середня температура липня складає +19º, січня – 43,5º, річна амплітуда дорівнює 62,5º.
4. Полярний тип річного ходу температури повітря. Він характеризується тривалою холодною зимою та прохолодним коротким літом. Річна амплітуда велика, порядку 25º і більше, на континенті в окремих місцях вона досягає 65º (наприклад, у Верхоянську середня температура липня +15,1º, січня – 50,1º). Найтепліший місяць на суші – липень, а на берегах – липень або серпень. Найхолодніший місяць на суші – січень, на узбережжях – лютий або березень.
Якщо прослідкувати річний хід температури повітря не за середніми місячними, а за середнім, взятим за невеликі проміжки часу, наприклад за п’ять днів, то виявиться, що плавний річний хід порушується. Такі порушення, або “обурення”, в річному ході представляють собою тимчасові пониження температури, так названі повернення холоду в період весняного підвищення температури та повернення тепла в період осіннього пониження температури. Такі обурення звичайно повторюються із року в рік. В Європі найбільш різко вираженими обуреннями є повернення холоду в травні та в середині червня і повернення тепла в кінці вересня або на початку жовтня.
Всі ці обурення в річному ході викликаються зміною повітряної маси різного походження. В часткових випадках повернення холоду в Європі викликаються вторгненням арктичної маси повітря або морського помірного повітря. Повернення тепла викликаються вторгненням тропічного повітря.
Лекція 9
Тема 5. Температура повітря
Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 6080 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник