§ 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
Высота солнца над горизонтом: изменение и измерение. Восход солнца в декабре
Жизнь на нашей планете зависит от количества солнечного света и тепла. Страшно представить даже на миг, что было бы, если бы на небе не было такой звезды, как Солнце. Каждая травинка, каждый листочек, каждый цветочек нуждается в тепле и свете, как люди в воздухе.
Угол падения лучей солнца равен высоте солнца над горизонтом
Количество солнечного света и тепла, которое поступает на земную поверхность, прямо пропорционально углу падения лучей. Солнечные лучи могут падать на Землю под углом от 0 до 90 градусов. Угол попадания лучей на землю разный, потому что наша планета имеет форму шара. Чем он больше, тем светлее и теплее.
Таким образом, если луч идёт под углом 0 градусов, он только скользит вдоль поверхности земли, не нагревая её. Такой угол падения бывает на Северном и Южном полюсах, за полярным кругом. Под прямым углом солнечные лучи падают на экватор и на поверхность между Южным и Северным Тропиком.
Если угол попадания солнечных лучей на землю прямой, это говорит о том, что солнце в зените.
Таким образом, угол падения лучей на поверхность земли и высота солнца над горизонтом равны между собой. Зависят они от географической широты. Чем ближе к нулевой широте, тем угол падения лучей ближе к 90 градусам, тем выше находится солнце над горизонтом, тем теплее и светлее.
Как солнце изменяет свою высоту над горизонтом
Высота солнца над горизонтом не является постоянной величиной. Напротив, она всегда изменяется. Причина этого кроется в непрерывном движении планеты Земля вокруг звезды Солнце, а также вращении планеты Земля вокруг собственной оси. В результате день сменяет ночь, а времена года друг друга.
Территория между тропиками получает больше всех тепла и света, здесь день и ночь практически равны друг другу по продолжительности, а солнце находится в зените 2 раза в год.
Поверхность за полярным кругом получает всех меньше тепла и света, здесь существуют такие понятия, как полярные день и ночь, которые длятся около полугода.
Дни осеннего и весеннего равноденствия
Выделены 4 основные астрологические даты, которые определяет высота солнца над горизонтом. 23 сентября и 21 марта – дни осеннего и весеннего равноденствия. Это означает, что высота солнца над горизонтом в сентябре и марте в эти дни 90 градусов.
Южное и Северное полушария освещаются солнцем одинаково, а долгота ночи равна долготе дня. Когда в Северном полушарии наступает астрологическая осень, то в Южном, наоборот, весна. То же самое можно сказать о зиме и лете. Если в Южном полушарии зима, то в Северном – лето.
Дни летнего и зимнего солнцестояния
22 июня и 22 декабря – дни летнего и зимнего солнцестояния. 22 декабря наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии, а зимнее солнце находится на самой низкой высоте над горизонтом за весь год.
Выше широты 66,5 градуса солнце находится под горизонтом и не восходит. Это явление, когда зимнее солнце не восходит на горизонт, называется полярной ночью. Самая короткая ночь бывает на широте 67 градусов и длится всего 2 суток, а самая длинная бывает на полюсах и длится 6 месяцев!
Декабрь является из всего года тем месяцем, когда в Северном полушарии самые длинные ночи. Люди в Центральной России просыпаются на работу в темноте и возвращаются тоже в темное время суток. Это тяжелый месяц для многих, так как нехватка солнечного света сказывается на физическом и моральном состоянии людей. По этой причине может даже развиться депрессия.
В Москве в 2016 г. восход солнца в декабре 1 числа будет в 08.33. При этом долгота дня составит 7 часов 29 минут. Заход солнца за горизонт будет очень рано, в 16.03. Ночь составит 16 часов 31 минуту. Таким образом, получается, что долгота ночи в 2 раза больше, чем долгота дня!
В этом году день зимнего солнцестояния – 21 декабря. Самый короткий день будет длиться ровно 7 часов. Затем 2 дня продержится такая же ситуация. И уже с 24 декабря день пойдёт на прибыль медленно, но верно.
В среднем в сутки будет прибавляться по одной минуте светлого времени. В конце месяца восход солнца в декабре будет ровно в 9 часов, что на 27 минут позже, чем 1-го декабря
22 июня – день летнего солнцестояния. Всё происходит с точностью до наоборот. За весь год именно в эту дату самый длинный день по продолжительности и самая короткая ночь. Это касаемо Северного полушария.
В Южном всё наоборот. С этим днём связаны интересные природные явления. За Полярным кругом наступает полярный день, солнце не заходит за горизонт на Северном полюсе 6 месяцев. В Санкт-Петербурге в июне начинаются загадочные белые ночи. Длятся они примерно с середины июня в течение двух-трёх недель.
Все эти 4 астрологические даты могут меняться на 1-2 дня, так как солнечный год не всегда совпадает с календарным годом. Также смещения происходят в високосные года.
Высота солнца над горизонтом и климатические условия
Солнце является одним из самых важных климатообразующих факторов. В зависимости от того, как изменялась высота солнца над горизонтом над конкретным участком земной поверхности, меняются климатические условия и времена года.
Например, на Крайнем Севере лучи солнца падают под очень маленьким углом и только лишь скользят вдоль поверхности земли, совсем не нагревая её. Под условием этого фактора климат здесь крайне суровый, присутствует вечная мерзлота, холодные зимы с леденящими ветрами и снегами.
Чем больше высота солнца над горизонтом, тем теплее климат. Например, на экваторе он необычайно жаркий, тропический. Сезонные колебания также в районе экватора практически не чувствуются, в этих районах вечное лето.
Измерение высоты солнца над горизонтом
Как говорится, всё гениальное – просто. Так и здесь. Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом элементарно прост. Он представляет собой горизонтальную поверхность с шестом посередине длиной 1 метр. В солнечный день в полдень шест отбрасывает самую короткую тень. С помощью этой кратчайшей тени и проводятся расчёт и измерения. Нужно замерить угол между концом тени и отрезком, соединяющим конец шеста с концом тени. Эта величина угла и будет являться углом нахождения солнца над горизонтом. Этот прибор называется гномоном.
Гномон – это древний астрологический инструмент. Существуют и другие приборы для измерения высоты солнца над горизонтом, такие как секстант, квадрант, астролябия.
Источник
Ответы к § 48. Температура воздуха. География, землеведение 5-6 класс, Климанова
Страница 208
Вопрос под рисунком 138
Когда в течение суток наблюдается самая высокая и самая низкая температура воздуха? Совпадает ли это по времени с самым высоким и самым низким положением Солнца над горизонтом? Почему?
Самая высокая температура наблюдается в 15ч, самая низкая в 7ч. Это не совпадает по времени с положением Солнца, потому что температура зависит от нагрева земной поверхности.
Вопросы к рисунку 139
1. Какой месяц в году является в Москве самым тёплым? А когда бывает самый длинный день в году? Сразу ли после начала сокращения светового дня остывает земля или с некоторым запозданием?
Самым тёплым месяцем в году является июль. Самый длинный день в году – 22 июня. Земля остывает с некоторым запозданием.
2. Какой месяц в году является в Москве самым холодным? А когда бывает самый короткий день в году? Сразу ли после начала увеличения светового дня прогревается земля или с некоторым запозданием?
Сделайте вывод: как зависит температура воздуха в течение года от высоты Солнца над горизонтом?
Самый холодный месяц в году – январь. Самый короткий день в году – 21 декабря. Земля прогревается с некоторым запозданием.
Вывод. Чем выше Солнце над горизонтом, тем выше температура.
Страница 210
Вопрос 1
Как изменяется температура воздуха тропосферы в течение суток; в течение года? Почему?
Температура воздуха тропосферы зависит от вращения Земли вокруг оси и от изменения количества солнечного тепла. Минимальная температура – во время рассвета, максимальная – после астрономического полудня.
Изменение температуры в течение года зависит от положения Земли на орбите при вращении вокруг Солнца.
Вопрос 2
Как вы думаете, где температура воздуха будет выше – над пашней или над лесом? Почему?
Над пашней температура воздуха будет выше, так как она поглощает больше тепла, чем лес, и нагревает слои воздуха, прилегающие к ней.
Вопрос 3
Подумайте, почему для получения наиболее точного значения температуры воздуха термометры помещают в метеорологические будки на высоту около 2 м над земной поверхностью.
Для получения наиболее точного значения температуры воздуха термометры помещают в метеорологические будки на высоту около 2 м над земной поверхностью, для того чтобы термометры показывали температуру воздуха, а не почвы.
Вопрос 4
Рассчитайте температуру воздуха на высоте 2490 м, если альпинист поднимается из пункта, лежащего на высоте 490 м, где температура равна +25 0 .
2490 — 490 = 2000 (м)
2000 : 1000 = 2 раза
6 * 2 = 12 (градусов)
25 — 12 = 13 (градусов)
Ответ: 13 градусов
Вопрос 4 (старый учебник)
Пользуясь собственными наблюдениями, расскажите, как могут повлиять на температуру воздуха облачность и ветер (старый учебник).
Облачность и ветер могут понизить температуру воздуха. Ветер может пригонять и угонять облака, облачность, загораживая Солнце, не даёт тёплому воздуху уйти от земли в атмосферу.
Источник