§ 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, чим далі від земної поверхні, тим стає холодніше. Ось чому за бортом літака температура повітря дуже низька. На верхній межі тропосфери вона опускається до –56 0С.
Встановлено, що на кожний кілометр висоти температура повітря знижується в середньому на 6 0С. 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 0С була зареєстрована в м. Тріполі на півночі Африки. Найнижча температура –89,2 0С зафіксована на науковій станції “Восток” в Антарктиді. В Україні найвища температура +40 0С спостерігалася у м. Куп’янську (Харківська область), найнижча – –43 0С 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 0С, а найнижча – +8 0С, то амплітуда коливань дорівнюватиме 9 0С (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 0С, над степами – 15–20 0С, а в пустелях досягає 30 0С. При хмарній погоді добові амплітуди зменшуються. В Україні найбільші добові коливання температури бувають навесні і влітку при ясній погоді (7–10 0С).
Річні амплітуди коливання температури повітря залежать головним чином від широти місця: вони менші біля екватора (10 С), значно більші у середніх широтах (280 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 0С. 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 0С. 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?
Українська