Температура воздуха

Тем­пе­ра­ту­ру воз­ду­ха из­ме­ря­ют с по­мо­щью тер­мо­мет­ра. Чтобы пра­виль­но из­ме­рить тем­пе­ра­ту­ру воз­ду­ха, тер­мо­метр надо уста­но­вить в тени на неболь­шом рас­сто­я­нии от почвы и дру­гих пред­ме­тов, ко­то­рые могут по­вли­ять на из­ме­ре­ния.

Рис. 1. Тер­мо­метр

Наи­бо­лее точ­ную ин­фор­ма­цию о тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха и ее из­ме­не­ни­ях по­лу­ча­ют со спут­ни­ков, с ме­тео­стан­ций. На ме­тео­стан­ци­ях тер­мо­метр рас­по­ло­жен в спе­ци­аль­ной будке на вы­со­те 2 метра для более точ­ных и пра­виль­ных из­ме­ре­ний.

Рис. 2. Ме­тео­стан­ция

2. Изменение температуры воздуха

Тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха ме­ня­ет­ся в те­че­ние суток, года и в дру­гие вре­мен­ные про­ме­жут­ки. Самые низ­кие тем­пе­ра­ту­ры на­блю­да­ют­ся в 4-6 часов утра, это свя­за­но с тем, что воз­дух, на­гре­тый за день, ночью по­сте­пен­но осты­ва­ет, и самые низ­кие тем­пе­ра­ту­ры при­хо­дят­ся имен­но на эти часы. Самые вы­со­кие тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха на­блю­да­ют­ся в 14-16 часов. Сол­неч­ные лучи утром по­сте­пен­но про­гре­ва­ют остыв­ший за ночь воз­дух, в 12 часов Солн­це све­тит ярче всего, на­хо­дясь в зе­ни­те, про­гре­вая по­верх­ность Земли (под­сти­ла­ю­щую по­верх­ность) и воз­дух. В 14-16 часов воз­дух по­лу­ча­ет тепло не толь­ко от сол­неч­ных лучей, но и от на­гре­той по­верх­но­сти, до­сти­гая мак­си­маль­ных тем­пе­ра­тур.

Ам­пли­ту­да тем­пе­ра­ту­ры – раз­ни­ца между самой вы­со­кой и самой низ­кой тем­пе­ра­ту­рой воз­ду­ха за опре­де­лен­ный пе­ри­од вре­ме­ни. В Рос­сии наи­боль­шие ам­пли­ту­ды ко­ле­ба­ния тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха на­блю­да­ют­ся вес­ной и летом в ясную по­го­ду.

Таким об­ра­зом, глав­ная при­чи­на из­ме­не­ния тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха – угол па­де­ния сол­неч­ных лучей, чем более от­вес­но они па­да­ют на зем­ную по­верх­ность, тем лучше про­гре­ва­ют ее.

Рис. 5. Углы па­де­ния сол­неч­ных лучей (при по­ло­же­нии Солн­ца 2 лучи лучше про­гре­ва­ют зем­ную по­верх­ность, неже­ли при по­ло­же­нии 1)

Кроме сол­неч­ной ра­ди­а­ции, на тем­пе­ра­ту­ру воз­ду­ха вли­я­ют воз­душ­ные массы. На­при­мер, если воз­дух при­шел с Се­вер­но­го Ле­до­ви­то­го оке­а­на, он при­не­сет с собой по­ни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха.

Также на тем­пе­ра­ту­ру воз­ду­ха вли­я­ют под­сти­ла­ю­щая по­верх­ность, время года, бли­зость оке­а­на, ре­льеф. На­при­мер, при подъ­еме на каж­дый ки­ло­метр тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха по­ни­жа­ет­ся на 1 гра­дус.

Рис. 6. Из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха в за­ви­си­мо­сти от вы­со­ты в Ев­ро­пе

Сред­няя тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха – сред­не­ариф­ме­ти­че­ское зна­че­ние тем­пе­ра­тур за опре­де­лен­ное ко­ли­че­ство на­блю­де­ний (т.е. надо сло­жить по­ка­за­те­ли из­ме­ре­ний тем­пе­ра­тур и раз­де­лить на их ко­ли­че­ство).На­при­мер, +7, +5, +3, -1, +1, все эти тем­пе­ра­ту­ры скла­ды­ва­ем и делим на ко­ли­че­ство из­ме­ре­ний: (7+5+3+(-1)+1) : 5 = 3.

По на­блю­де­ни­ям и сред­ним из­ме­ре­ни­ям стро­ят гра­фик су­точ­но­го хода тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха. Су­точ­ный ход тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха – из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха в те­че­ние суток.

Рис. 7. Гра­фик су­точ­но­го хода тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха

3. Изобретение термометра

Ис­то­рия тер­мо­ди­на­ми­ки на­ча­лась, когда в 1592 году Га­ли­лео Га­ли­лей со­здал пер­вый при­бор для на­блю­де­ний за из­ме­не­ни­я­ми тем­пе­ра­ту­ры, на­звав его тер­мо­ско­пом. Тер­мо­скоп пред­став­лял собой неболь­шой стек­лян­ный шарик с при­па­ян­ной стек­лян­ной труб­кой. Шарик на­гре­ва­ли, а конец труб­ки опус­ка­ли в воду. Когда шарик охла­ждал­ся, дав­ле­ние в нем умень­ша­лось, и вода в труб­ке под дей­стви­ем ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния под­ни­ма­лась на опре­де­лен­ную вы­со­ту вверх. При по­теп­ле­нии уро­вень воды в труб­ке опус­кал­ся вниз. Недо­стат­ком при­бо­ра было то, что по нему можно было су­дить толь­ко об от­но­си­тель­ной сте­пе­ни на­гре­ва или охла­жде­ния тела, так как шкалы у него еще не было.

Позд­нее фло­рен­тий­ские уче­ные усо­вер­шен­ство­ва­ли тер­мо­скоп Га­ли­лея, до­ба­вив к нему шкалу из бусин и от­ка­чав из ша­ри­ка воз­дух.

В XVII веке воз­душ­ный тер­мо­скоп был пре­об­ра­зо­ван в спир­то­вой фло­рен­тий­ским уче­ным Тор­ри­чел­ли. При­бор был пе­ре­вер­нут ша­ри­ком вниз, сосуд с водой уда­ли­ли, а в труб­ку на­ли­ли спирт. Дей­ствие при­бо­ра ос­но­вы­ва­лось на рас­ши­ре­нии спир­та при на­гре­ва­нии: те­перь по­ка­за­ния не за­ви­се­ли от ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния. Это был один из пер­вых жид­кост­ных тер­мо­мет­ров.

На тот мо­мент по­ка­за­ния при­бо­ров еще не со­гла­со­вы­ва­лись друг с дру­гом, по­сколь­ку ни­ка­кой кон­крет­ной си­сте­мы при гра­ду­и­ров­ке шкал не учи­ты­ва­лось. В 1694 году Карло Ре­наль­ди­ни пред­ло­жил при­нять в ка­че­стве двух край­них точек тем­пе­ра­ту­ру та­я­ния льда и тем­пе­ра­ту­ру ки­пе­ния воды.

В 1714 году Д. Г. Фа­рен­гейт из­го­то­вил ртут­ный тер­мо­метр.

В 1742 году швед­ский уче­ный Ан­дрес Цель­сий пред­ло­жил шкалу для ртут­но­го тер­мо­мет­ра, в ко­то­рой про­ме­жу­ток между край­ни­ми точ­ка­ми был раз­де­лен на 100 гра­ду­сов. При этом сна­ча­ла тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды была обо­зна­че­на как 0 гра­ду­сов, а тем­пе­ра­ту­ра та­я­ния льда как 100 гра­ду­сов.

Ло­мо­но­со­вым был пред­ло­жен жид­кост­ный тер­мо­метр, име­ю­щий шкалу со 150 де­ле­ни­я­ми от точки плав­ле­ния льда до точки ки­пе­ния воды.

На­счи­ты­ва­ет­ся несколь­ко тем­пе­ра­тур­ных шкал с раз­лич­ны­ми точ­ка­ми от­сче­та (на­при­мер, шкалы Цель­сия, Кель­ви­на).

Рис. 8. Раз­лич­ные тем­пе­ра­тур­ные шкалы

4. География суточных амплитуд температуры

Су­точ­ные ам­пли­ту­ды воз­ду­ха раз­лич­ны в раз­ных ча­стях Земли. Ам­пли­ту­да ниже над оке­а­ном и выше над сушей, и чем даль­ше от оке­а­на, тем боль­ше ам­пли­ту­да тем­пе­ра­тур. Наи­боль­шие ам­пли­ту­ды тем­пе­ра­тур на­блю­да­ют­ся в тро­пи­че­ских пу­сты­нях.

5. Признаки изменения погоды

Су­ще­ству­ют при­зна­ки хо­ро­шей по­го­ды (ясное небо, от­сут­ствие ветра, лег­кие пе­ри­стые об­ла­ка, бе­ло-жел­тый цвет Солн­ца при за­хо­де) и при­зна­ки пло­хой по­го­ды (незна­чи­тель­ная раз­ни­ца тем­пе­ра­тур между ночью и днем, вы­со­кая влаж­ность, силь­ный ветер).

Рис. 9. Пло­хая по­го­да