Чем ниже солнце над горизонтом тем температура воздуха будет

§ 29. Температура воздуха (учебник)

§ 29. Температура воздуха

1. Вспомните, что является источником света и тепла на Земли.

2. Какая существует зависимость между высотой Солнца над горизонтом и количеством тепла, поступающего на земную поверхность.

Нагрев воздуха. Воздуха атмосферы пропускает солнечные лучи к земной поверхности. Однако именно оно лучами не нагревается. Нагревается Солнцем земная поверхность. А потом от нее нагревается воздух. Поэтому, ч м дальше от земной поверхности, тем становится холоднее. Вот почему за бортом самолета температура воздуха очень низкая. На верхней границе тропосферы она опускается до -56 0 С.

Установлено, что на каждый километр высоты температура воздуха понижается в среднем на 6 0 С. Высоко в горах земная поверхность получает больше солнечного тепла, чем у подножия. Однако с высотой тепло быстрее излучается. Поэтому при подъеме в горы температура воздуха в целом снижается. Вот почему на вершинах высоких гор лежат снег и лед.

Измерение температуры воздуха. Каждый знает, что температуру воздуха измеряют с помощью термометра. Однако стоит помнить, что неправильно установлен термометр, например на солнце, покажет не температуру воздуха, а на сколько градусов нагрелся сам прибор.

На метеорологических станциях для получения точных температур воздуха термометр помещают в специальной будке. Ее стенки решетчатые. Это позволяет воздуху свободно проникать в нее, вместе решетки защищают термометр от попадания солнечных лучей. Будку устанавливают на высоте 2 м от земли. Показатели термометра записывают каждые 3 часа.

Рекордно высокая температура воздуха в Земле 58 0 С была зарегистрирована в г. Триполи на севере Африки. Самая низкая температура -89,2 0 С зафиксирована на научной станции » Восток ” в Антарктиде. В Украине самая высокая температура 40 0 С наблюдалась в г. Купянске (Харьковская область), самая низкая — -43 0 С в Украинских Карпатах.

Суточный ход температуры. Солнечные лучи в течение суток нагревают Землю неравномерно. Очевидно, что в полдень, когда Солнце стоит высоко над горизонтом, земная поверхность нагревается сильнее. Однако высокие температуры воздуха наблюдаются не в 12-й, а в 14-15 ч. Это объясняется тем, что на передачу тепла от земной поверхности воздуху нужно время. После полудня, несмотря на то, что Солнце уже опускается к горизонту, воздух продолжает получать тепло еще в течение двух часов от нагретой поверхности. Затем поверхность постепенно охлаждается и соответственно снижается температура воздуха. Низкие температуры встают перед восходом Солнца. Правда, в отдельные дни такой суточный ход температур может иметь значительные отступления.

Следовательно, причиной изменений температуры в течение суток является изменение освещенности поверхности вследствие вращения Земли вокруг своей оси.

Зависимость температуры воздуха от высоты Солнца над горизонтом. Чтобы понять, как температура воздуха зависит от высоты Солнца над горизонтом, воспользуйтесь результатами наблюдений по длине полуденной тени, которую бросает гномон. В сентябре тень была одной длины. В октябре она стала длиннее, в ноябре — еще длиннее, в 20-х числах декабря — наибольшей. С конца декабря тень снова укорачивается. Следовательно, изменение длины тени гномона свидетельствует, что в течение года Солнце в полдень над горизонтом бывает на разной высоте. Чем короче тень, тем выше Солнце над горизонтом и больший угол падения на земную поверхность его лучей. Чем больше угол падения солнечных лучей, тем больше тепла получает земная поверхность и соответственно выше температура воздуха. Тогда наступает лето. Чем ниже Солнце над горизонтом, тем меньший угол падения лучей, тем меньше тепла получает земная поверхность и низшие температуры. Тогда наступает зима.

Время, когда Солнце в полдень занимает самое высокое положение на небосводе Северного полушария, приходится на июнь. Низкое положение Солнца на небосводе Северного полушария — в декабре.

Годовой ход температур. В течение года земная поверхность нагревается неравномерно. Поэтому изменяется и температура воздуха. Годовой ход температуры определяют средние месячные температуры воздуха. По ним можно установить, какой месяц был самым теплым и какой — самым холодным. Наблюдения за температурой воздуха в течение года показывают, что в Украине, как и во всех странах Северной полушария, самая высокая средняя месячная температура бывает в июле, А самая низкая в январе.

Летом в полдень Солнце занимает наивысшее положение над горизонтом. В этот период — самые длинные дни, поверхность нагревается длительное время, поэтому и температуры воздуха высокие. Зимой — наоборот.

Средние температуры. Проводя наблюдения за изменениями температуры воздуха в течение суток, месяца или года, отмечают наивысшую (максимальную) и низкую (минимальную) температуру. Но чтобы сравнить температуры различных суток, месяцев или лет, определяют среднюю суточную, месячную или годовую температуру. Вычисляют их как среднеарифметическое число.

Например, среднее суточную температуру получают от деления суммы температур на число измерений в течение суток. Если во время наблюдения были и положительные, и отрицательные температуры, то вычисляют отдельно сумму положительных и отрицательных температур. Затем от большей суммы вычитают меньшую, а разницу делят на количество измерений. У полученного числа ставят знак делимого.

Среднюю годовую температуру находят как сумму средних месячных температур, разделенных на число месяцев года.

Более наглядное представление об изменении температуры воздуха дают графики суточного, месячного и годового хода температуры воздуха (рис.).

Амплитуда колебания температуры воздуха. Разница между наивысшей и самой низкой температурами воздуха называется амплитудой колебаний температур (А). Различают суточную, месячную, годовую амплитуды.

Например, если самая высокая температура воздуха в течение суток составляла 17 0 С, а самая низкая — 8 0 С, то амплитуда колебаний равняться 9 0 С (17 0 – 8 0 = 9 0 ). На суточные амплитуды колебаний температур влияет характер земной поверхности (ее называют подстилающей). Например, над океанами амплитуда составляет лишь 1-2 0 С, над степями — 15-20 0 С, а в пустынях достигает 30 0 С. При облачной погоде суточные амплитуды уменьшаются. В Украине наибольшие суточные колебания температуры бывают весной и летом при ясной погоде (7-10 0 С).

Годовые амплитуды колебания температуры воздуха зависят главным образом от широты места: они меньше у экватора (1 0 С), значительно больше в средних широтах (28 0 С на широте Киева). На одной и той же широте, чем дальше от океана, тем выше годовая амплитуда.

Вопросы и задачи

1. Температура воздуха у земной поверхности составляет 17 0 С. Определите температуру за бортом самолета, летящего на высоте 10 км.

2. Расскажите, как изменяется температура воздуха в течение суток.

3. Почему высшая суточная температура воздуха не совпадает с самым высоким — полуденным — положением Солнца над горизонтом?

4. Как нужно одеться при восхождении на г. Говерлу, если температура воздуха у ее подножия 15 0 С. Какой будет температура на вершине? При расчетах помните о различии относительной и абсолютной высоты.

5. Как изменяется температура воздуха в течение года?

6. Почему температура воздуха зависит от высоты Солнца над горизонтом?

7. От чего зависит годовая амплитуда колебания температуры?

Источник

Температура воздуха

Почему воздух не нагревается непосредственно от падения прямых солнеч­ных лучей? В чем причина понижения температуры с увеличением высоты? Как нагревается воздух над сушей и водной поверхностью?

1. Нагревание воздуха от земной поверхности. Главный источ­ник тепла на Земле — Солнце. Однако солнечные лучи, проникая че­рез воздух, не нагревают его непосредственно. Солнечные лучи сначала нагревают поверхность Земли, а затем тепло распространяется на воздух. Поэтому нижние слои атмосферы, близкие к поверхности Земли, нагреваются больше, но чем выше находится слой, тем силь­нее температура понижается. Из-за этого в слое тропосферы темпе­ратура ниже. На каждые 100 м высоты температура понижается в среднем на 0,6°С.

2. Суточное изменение температуры воздуха. Температура воз­духа над земной поверхностью не остается постоянной, она изменя­ется в течение времени (суток, года).
Суточное изменение температуры зависит от вращения Земли во­круг оси и соответственно от изменения количества солнечного теп­ла. В полдень Солнце находится прямо над головой, после полудня и вечером Солнце находится ниже, а ночью заходит за горизонт и исчезает. Поэтому температура воздуха повышается или понижа­ется в зависимости от расположения Солнца на небе.
Ночью, когда солнечное тепло не поступает, поверхность Земли постепенно охлаждается. Также и нижние слои воздуха охлажда­ются до восхода Солнца. Так, самая низкая суточная температура воздуха соответствует времени перед восходом Солнца.
После восхода, чем выше Солнце поднимается над горизонтом, тем больше поверхность Земли нагревается и соответственно этому повышается температура воздуха.
После полудня количество солнечного тепла постепенно понижа­ется. Но температура воздуха продолжает повышаться, так как вме­сто солнечного тепла, воздух продолжает получать тепло, распрост­раняющееся от поверхности Земли.
Поэтому самая высокая суточная температура воздуха бывает через 2-3 часа после полудня. После этого температура постепенно понижается до следующего восхода Солнца.
Разность между самой высокой и самой низкой температурой в течение суток называют суточной амплитудой температуры возду­ха (по-латыни амплитуда — величина).
Чтобы сказанное было понятно, приведем 2 примера.
Пример 1. Самая высокая суточная температура +30°С, самая низкая +20° С. Амплитуда 10° С.
Пример 2. Самая высокая суточная температура +10°С, самая низкая -10° С. Амплитуда 20° С.
Суточное изменение температуры в различных местах земного шара разное. Эта разность особенно заметна над сушей и водой. По­верхность суши нагревается в 2 раза быстрее, чем водная поверхность. Нагреваясь, верхний слой воды опускается вниз, на его мес­то снизу поднимается холодный слой воды и тоже нагревается. В результате постоянного перемещения поверхность воды постепенно нагревается. Так как тепло проникает глубоко в нижние слои, вода поглощает больше тепла, чем суша. И поэтому воздух над сушей быстро нагревается и быстро охлаждается, а над водой постепенно нагревается и постепенно охлаждается.
Суточное колебание температуры воздуха летом намного боль­ше, чем зимой. Величина амплитуды суточной температуры умень­шается с переходом от нижних широт к верхним. Также облака в пасмурные дни не дают сильно нагреваться и сильно охлаждаться поверхности Земли, то есть уменьшают амплитуду температуры.

3. Среднесуточная и среднемесячная температура. На метеостан­циях температуру измеряют 4 раза в течение суток. Результаты сред­ней суточной температуры суммируют, полученные величины делят на количество измерений. Температуры выше 0°С (+) и ниже (-) сум­мируют по отдельности. Затем от большего числа вычитают мень­шее и полученную величину делят на количество наблюдений. А пе­ред результатом ставится знак (+ или -) большего числа.
Например, результаты измерений температуры 20 апреля: вре­мя 1 ч, температура +5°С, 7 ч -2°С, 13 ч +10°С, 19 ч +9°С.
В сумме за сутки 5°С — 2°С + 10°С + 9°С. Средняя температура в течение суток +22°С : 4 = +5,5°С.
Из среднесуточной температуры определяют среднемесячную температуру. Для этого суммируют среднесуточную ежедневную температуру за месяц и делят на число дней в месяце. Например, сумма среднесуточной температуры за сентябрь равна +210°С: 30=+7°С.

4.Годовое изменение температуры воздуха. Средняя многолет­няя температура воздуха. Изменение температуры воздуха в тече­ние года зависит от положения Земли на орбите при вращении во­круг Солнца. (Вспомните о причинах смены времен года.)
Летом земная поверхность хорошо нагревается из-за прямого па­дения солнечных лучей. Кроме того, дни становятся длиннее. В се­верном полушарии самый теплый месяц — июль, самый холодный месяц — январь. В южном полушарии наоборот. (Почему?) Разность между средней температурой самого теплого месяца в году и самого холодного называют средней годовой амплитудой температуры воздуха.
Средняя температура любого месяца из года в год может меняться. Поэтому необходимо брать среднюю температуру за много лет. При этом сумма средних месячных температур делится на число лет. Тогда получим многолетнюю среднемесячную температуру воздуха.
На основании многолетних среднемесячных тем­ператур вычисляют среднюю годовую температуру. Для этого сумму средних месячных температур делят на число ме­сяцев.
Пример. Сумма положительных (+) температур +90°С. Сумма от­рицательных (-) температур -45° С. Отсюда средняя годовая тем­пература (+90°С — 45°С) : 12 — +3,8°С.

Источник

От чего зависит температура воздуха

Сегодня мы рассмотрим, почему на одной точке Земли очень жарко, а на другой морозы. От чего зависит температура воздуха?

Важно запомнить: воздух не нагревается сам по себе от солнечных лучей, он перенимает тепло от нагретой поверхности Земли.

А вот нагрев поверхности зависит от:
— прихода солнечной радиации, которая, в свою очередь, зависит от угла падения солнечных лучей
— удаления Солнца от Земли (разница между зимой и летом)
— характера поверхности (ровный, неровный, темный или светлый и др.)
— облачности.

Угол падения лучей

Чем ближе к прямому угол падения лучей, тем сильнее нагревается земля, тем выше температура воздуха. Чем угол более косой, тем слабее нагрев. Поэтому температура не постоянна на одной и той же широте. Она изменяется за углами падения солнечных лучей.

Форма Земли шарообразна, а земная ось имеет угол наклона. Мы уже знаем, что в районе экватора солнечные лучи падают на земную поверхность под прямым углом, а у полюсов скользят по поверхности. Поэтому, в течение года, наибольшее количество света и тепла получает поверхность в районе экватора. То есть, чем ближе к экватору, тем температуры воздуха выше. У полюсов же наоборот.

Например, после полудня, когда солнце начинает садиться, воздух продолжит получать тепло до захода солнца. Затем поверхность постепенно охладится, а температура воздуха снизится.

Поверхность

Вода нагревается и остывает медленнее, чем земля. В Северном полушарии над мировым океаном самая высокая температура воздуха в августе, а низкая в в феврале.

Поверхности могут не только поглощать солнечные лучи, но и отражать их. Существует метрика того, сколько приходящего солнечного света отражает поверхность. Она называется альбедо. Представим, что на поверхность попадают прямые солнечные лучи — это 100%. Например, гранит поглощает 53%, а отражает 47%, нежели песок. Песок поглощает 32% солнечных лучей, а отражает на все 68%.

Одно из самых высоких альбедо — у свежевыпавшего снега — 80-85%. За счёт этого может наблюдаться разница температур за городом и в городе зимой. В городе чистят снег или же он загрязнён, следовательно, поверхность имеет низкое альбедо и отражает меньше солнечных лучей. За городом будет чистый белый снег с большим альбедо и температура будет ниже.

На интенсивность нагрева влияет и цвет. Чем темнее цвет поверхности, тем быстрее она будет нагреваться от воздействия солнечных лучей – собственно, это тоже одно из проявлений альбедо.

В течение суток температура воздуха достигает своего максимума в 14-15 часов дня по местному времени и достигает минимума перед восходом солнца. Самая высокая температура воздуха в северном полушарии наблюдается в июле. Самая низкая — в январе. В южном полушарии — наоборот.

Облачность

Это крайне важный фактор в формировании температуры. Что именно важно:

Разные типы облачности по разному взаимодействуют с солнечной радиацией, это зависит от плотности и фазы облачности (кристаллы льда, воды и пр.) Например, зимой облака с кристаллами льда будут отражать больше света, следовательно, будет холоднее.

Ночью облачность действует как одеяло – если она есть, то поверхность не так быстро теряет тепло (так как тепло “отражается” от облачности вниз). Если же ночь безоблачная (это часто бывает в Антициклонах), то за ночь поверхность сильно выхолаживается и утром будет прохладно.

Источник