Амплитуда температур воздуха: что это такое, какая система измерения
Содержание:
Температурный режим указывает, насколько прогрелся атмосферный воздух. Солнечные лучи попадают на поверхность земли, она прогревается, наполняя теплом воздушные массы, находящиеся в максимальной близости к Земле. Нагревание в различных регионах планеты неравномерное. Его степень зависит от широты, где расположен район, климатических особенностей и других факторов. Большое значение имеет угол падения лучей солнца на Землю.
Что значит амплитуда температур
Амплитуда температур — это разница между самым высоким и наиболее низким показателем температуры воздуха, которые были зафиксированы в определенной местности за исследуемый период времени. Для Российской Федерации наибольшие колебания столбика термометра характерны в весенний и летний период, причем при условии ясной погоды.
Ученые доказали, что основное влияние на изменение погодных условий оказывает угол попадания солнца на земную поверхность. Для хорошего и интенсивного прогрева необходимо отвесное падение солнечного света. Амплитуда температуры зависит не только от воздействия солнца. Регион, откуда воздушный поток приходит на определенную территорию, также сказывается на температурном режиме.
Если воздушные массы направляются со стороны Антарктиды, Арктики, температура воздуха в районе снизится на несколько градусов. Нельзя исключать влияние подстилающей поверхности, особенностей рельефа, степени отдаленности от океанов и морей, сезонности. При подъемах на горы с каждым километром воздух становится холоднее на один градус. Для измерения температурного режима используется термометр.
Суточная годовая амплитуда воздуха различна на разных континентах. Как показывают исследования, более низкая амплитуда отмечается ниже над океаническими водами и выше – над континентами. Чем больше расстояние от океанов до страны, тем выше амплитуда колебания температуры. Самая большая амплитуда была замечена в тропическом лесу и тропической пустыне. Суточный показатель превысил сорок градусов Цельсия.
Системы измерения температуры воздуха
Температура воздуха
За счет чего нагревается воздух
Еще из уроков природоведения мы знаем, что прозрачные объекты пропускают через себя солнечные лучи, не нагреваясь. Проверить это достаточно легко. Когда солнце светит в окно, то очень скоро место на столе (или другом предмете), куда попадает солнце, нагревается, но если приложить руку к стеклу, через которое проходят солнечные лучи, то стекло будет прохладным. Как же тогда нагревается воздух, если он прозрачный и пропускает солнечные лучи сквозь себя, не нагреваясь?
Солнце прогревает земную поверхность, которая нагреваясь, отдает тепло воздуху. Именно этим объясняется тот факт, что чем дальше от земли, тем температура воздуха становится холоднее. Точного значения изменения этого показателя нет, но с каждым 1 км воздух холоднее примерно на 6 градусов.
Теперь, зная как прогревается воздух, легко объяснить почему суша и вода прогреваются неравномерно. Суша нагревается очень быстро, а значит быстрее и больше отдает тепла воздуху. Прогревание воды происходит гораздо медленнее, а значит и отдача тепла тоже снижена. Именно поэтому в жаркий день песок на пляже буквально раскален, а вода прохладная.
Суточный ход температур
Суточный ход температуры позволяет отслеживать какое время в сутках является наиболее холодным, а какое наиболее теплым. Есть несколько факторов, которые первостепенно влияют на этот показатель:
Все эти факторы важны, но ключевым является угол падения солнечных лучей на землю. Чем более отвесно падают лучи, те поверхность нагревается сильнее. Соответственно, чем угол наклона меньше, тем поверхность нагревается слабее. Этим объясняется и тот факт, что, например, утром земля нагревается не так интенсивно, как днём.
Амплитуда температуры
Одним из важнейших метеорологических показателей при исследовании температуры воздуха является амплитуда. В простейшем смысле амплитуда представляет собой разницу между самой высокой и самой низкой суточной температурой воздуха. Максимальная температура замеряется в 14:00 дня, а минимальная в 6:00 утра. Связанно это с тем, о чем мы говорили выше.
В приведённом примере очевидно, что амплитуда суточной температуры воздуха составляет на третьем рисунке 18 градусов.
Среднесуточная температура
Выше уже отмечалось, что на метеорологических станциях температура воздуха измеряется 8 раз в сутки. Поэтому сравнение различных дней по температуре воздуха между собой достаточно трудоемкий процесс. Чтобы упростить, в географии используются такое понять как средняя температура воздуха. Простейшие выражение заключается в определении среднесуточной температурой воздуха. В основе определения этого показателя лежит простое арифметическое среднее. Расчеты производятся на основании входных параметров, которые могут быть двух типов:
Если большую сумму дают показатели выше нуля, то конечная среднесуточная температура воздуха будет положительной. Если большую сумму дают показатели ниже нуля, только конечный результат будет отрицательным.
Аналогичным образом происходит измерение среднемесячной и среднегодовой температуры воздуха.
Как происходит измерение
Каждый из нас знает, что для определения температуры воздуха используют термометр. Это, наверное, один из самых распространённых метеорологических приборов, который используется активно в повседневной жизни. При работе с этим прибором очень важно правильно определить место его установки, поскольку в противном случае прибор будет определять не температуру воздуха, а показывать насколько прогрелся сам прибор. Правильная установка термометров прослеживается по тому, как они устанавливаются на метеорологических станциях. Там для этого используются специальные будки, которые устанавливаются на высоте 2м от земли.
Эти будки являются неотложными, выполнены из дерева и продуваются со всех сторон. В результате воздух может проникать свободно со всех сторон.
| Тип | Количество сезонов | MAX температуры | MIN температуры |
|---|---|---|---|
| Экваториальный | 1 | положит. | положит. |
| Тропический | 1 | положит. | положит. |
| Умеренный | 4 | положит. | отрицат. |
| Полярный | 1 | отрицат. | отрицат. |
Годовое изменение температуры воздуха на прямую зависит от географического положения региона. Например, если мы говорим о странах с экваториальным климатом, то здесь наблюдается одно время, а колебание амплитуды температуры воздуха незначительная. Тоже самое можно говорить и про полярные области, однако, здесь будет не тепло, а холодно. Если рассматривать амплитуду колебания температуры, то, например, на экваторе для большинства регионов она не превышает 2 градусов. Для умеренных широт Северного полушария, к которым относится в том числе наша страна, амплитуда будет составлять порядка 28-30 градусов. Также большое влияние оказывают ветры, морские течения, рельеф местности и так далее. Все эти факторы в совокупности формируют климат, которые в том числе выражается и температуре воздуха. В результате многолетних наблюдений за температурой воздуха в каждом регионе, мы понимаем, какая примерно погода будет в тот или иной месяц.
География. 6 класс
Конспект урока
Урок 08. Тепло в атмосфере
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке
Суточная амплитуда температуры – разность между самой высокой и самой низкой температурой в течение суток.
Годовая амплитуда температур – разница между максимальной и минимальной среднемесячной температурой за год.
Суточный ход температуры – называется изменение температуры воздуха в течение суток.
Годовой ход температуры – называется изменение среднемесячной температуры в течение года.
Основная и дополнительная литература по теме урока
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Как Вы думаете почему на экваторе жарко? На полюсах холодно? От чего зависит распределение температуры по поверхности Земли? Тема нашего урока «Тепло в атмосфере».
Освещая Землю, Солнце нагревает её поверхность. От поверхности Земли нагревается воздух. Суша разогревается и остывает быстрее, чем водная поверхность. Температура воздуха в тропосфере понижается примерно на 6° С на каждый километр высоты. Температура воздуха – важная характеристика атмосферы. Температура воздуха меняется в течение суток и в течение года. Температуру воздуха определяют с помощью термометра, помещённого в метеорологическую будку на станции. Через определённые промежутки времени проводят измерение температуры, затем находят среднеарифметическое значение – это средняя суточная температура. Точно так же определяют средние значения за месяц или за год. По значениям температур в разное время суток составляют графики суточного хода температуры, а графики годового хода температуры строят на основе среднемесячных значений. Разность между самой высокой и самой низкой температурой в течение суток называют суточной амплитудой температуры. Разница между максимальной и минимальной среднемесячной температурой за год называется годовой амплитудой температур. Чем больше широта местности, тем ниже высота солнца над горизонтом и на единицу Земной поверхности приходится меньше солнечного тепла. Поэтому в тропическом поясе жарко, а у полюсов холодно.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного задания
Задание 1. Заполните пропуски в тексте.
Нагревание воздуха атмосферы происходит благодаря ______. При подъёме на каждые 100 м температура в тропосфере уменьшается на ____________. Если высота полёта 7 км, а температура у поверхности Земли + 20° С, температура воздуха за бортом самолёта будет равна ________.
внутренней энергии Земли
ветрам, приходящим из южных широт
отдаче тепла земной поверхностью
Правильный вариант ответа:
Нагревание воздуха атмосферы происходит благодаря отдаче тепла земной поверхностью. При подъёме на каждые 100 м температура в тропосфере уменьшается на 0,6° C. Если высота полёта 7 км, а температура у поверхности Земли + 20° С, температура воздуха за бортом самолёта будет равна − 22° С.
Задание 2. Выберите верный ответ. Если температура воздуха в течение суток изменялась от минимального значения (6° С) до максимального (16° С), то суточная амплитуда равнялась?
Урок географии для 6 класса «Понятие амплитуды температур»
КГУ «Средняя школа № 10»
ГУ «Отдел образования акимата Житикаринского района»
«Понятие амплитуды температур. Среднесуточная и среднемесячная температура воздуха»
Учитель Кудинова Людмила Николаевна
Тема: Понятие амплитуды температур. Среднесуточная и среднемесячная температура воздуха.
1.Формировать представления учащихся о суточном ходе температур воздуха, о суточной амплитуде температуры воздуха, среднесуточной, среднемесячной температуре воздуха. Создать условия для развития навыков работы с цифровыми данными в табличной форме, анализа графиков хода температуры.
2.Развивать умения извлекать необходимую информацию, совершенствовать вычислительные навыки действий с положительными и отрицательными числами. Развитие навыков саморегулируемого обучения, умения составлять вопросы высокого порядка.
3.Способствовать воспитанию у учащихся личностных качеств: взаимопомощи, взаимоподдержки, дисциплинированности, адекватной самооценки.
Знают понятие амплитуды, факторы, влияющие на изменение суточного хода температуры воздуха.
Умеют объяснять причины изменения суточного хода температур воздуха; умеют совершать действия с отрицательными и положительными числами,вычислять среднесуточную температуру и суточную амплитуду колебания температуры;
Тип урока : изучение нового материала
Оборудование : презентация, флипчарт, карточки с заданиями, тестами, сигнальные карточки, критерии оценивания.
Организационный момент. Приветствие.
Учитель: Мы продолжаем с вами изучение атмосферы.
Тема нашего урока: Понятие амплитуды. Нахождение среднесуточной и среднемесячной температуры воздуха. ( запись темы в тетрадь )
Привлечение учащихся к целеполаганию:
Как вы думаете, чему мы можем научиться на уроке? Какие действия мы можем предпринять, чтобы изучить тему?
(Учащиеся отвечают: узнать, что такое амплитуда, научиться совершать действия с числами, решать задачи)
Для проверки, насколько вы готовы к изучению новой темы, я предлагаю вам выполнить следующие задания
Актуализация опорных знаний. (Устный счет)
2). Работа у доски на флипчарте:
А) Вставьте пропущенные слова
Б) Найдите соответствие
Игра «Что за цифра?» (на экране)
6 0 С – понижение температуры на каждый км
1% — содержание прочих газов в составе атмосферы
50-55 км – верхняя граница стратосферы
2 м – высота, на которой расположена будка для измерения температуры
4. ). Индивидуальный опрос (тест):4 ученика
Изучение нового материала.
Учитель: Ребята, посмотрите на доску. Тема нашего урока: Понятие амплитуды. Нахождение среднесуточной и среднемесячной температуры воздуха.
— Постоянна ли температура воздуха в течение дня? (нет)
— Когда наблюдается самая высокая температура? ( после полудня)
-От чего зависит температура воздуха? ( от угла падения солнечных лучей, от высоты солнца над горизонтом, географической широты, подстилающей поверхности, движения воздушных масс)
— Какой прибор необходим для измерения температуры воздуха? ( Термометр).
Рассказ ученика о термометре.
Термометр изобретен очень давно. Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, утверждали, что уже в 1597 г. он устроил нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Современный термометр состоит из тонкой трубки, куда налита жидкость (спирт или ртуть). Действие термометра основано на свойстве жидкостей при нагревании расширяться, при охлаждении сжиматься.
Шкала термометра разбита делениями. Посередине стоит значение ноль. Выше 0 0 расположены деления с положительной температурой, а ниже 0 0 с отрицательной, поэтому положительную температуру воздуха называют высокой, а отрицательную – низкой.
Разница между самой высокой и низкой температурой воздуха называется суточной амплитудой температуры воздуха.
Как же правильно определить амплитуду колебания температуры воздуха?
Алгоритм определения суточной амплитуды температуры воздуха
Найдите среди температурных показателей самую высокую температуру воздуха;
Найдите среди температурных показателей самую низкую температуру воздуха;
4. Запись решения учащимися в тетрадь. +4 0 С – (–1 0 С) = 5 0 С.
Примеры на закрепление.
Хорошо, ребята, давайте немного отдохнем.
Физминутка «Солнышко лучистое»
В прогнозе погоды по телевидению или радио нам называют только одно значение (цифру) температуры воздуха. Мы уже знаем, что температура в течение дня меняется, так какое же нам температурное значение называют (утреннее, дневное, вечернее или какое-то другое)? Чтобы сравнить температуру воздуха в разные дни или объявить её населению (какой-либо одной цифрой), необходимо высчитать среднесуточную температуру воздуха.
Алгоритм определения среднесуточной температуры воздуха
1. Сложите все отрицательные показатели суточной температуры воздуха;
2. Сложите все положительные показатели температуры воздуха;
3. Сложите сумму положительных и отрицательных показателей температуры воздуха;
4. Значение полученной суммы разделите на число измерений температуры воздуха за сутки.
Решение записать в тетрадь 
4 .Закрепление полученных знаний.
Практикум по группам.
А сейчас ребята, мы с вами проверим, как вы усвоили материал урока. Каждая группа учащихся получает задание. Как вы думаете, может быть нужно распределить задания внутри группы для скорейшего и правильного выполнения? (Роль консультантов выполняют Даша, Жанна, Лиза, Ульяна).
1 группа: Определить амплитуду и среднесуточную температуру воздуха в Житикаре (за 18.02.14)
Время: 6ч 12ч 18ч 24ч
2 группа: Определите среднюю годовую температуру и годовую амплитуду температур:
Апрель +5° Октябрь 0°
А год. = +22° – (-20°) = 22°+20° = 42
3 группа: Рассчитайте среднегодовую температуру и определите амплитуду температур за год
Определение термина и общие сведения
Показателем степени нагревания воздуха является его температура. Характер ее изменения и распределения в слоях атмосферы называется тепловым режимом. Основной фактор, определяющий его параметры, — теплообмен между разными слоями атмосферы и окружающей средой. Верхние слои нагреваются за счет солнечной радиации довольно слабо. Основным источником повышения температуры приповерхностных воздушных слоев служит тепло, получаемое при попадании солнечных лучей в литосферу и гидросферу.
Влияние широты
В разных широтах воздушные массы нагреваются неодинаково. Значение температуры определяется углом падения солнечных лучей на земную поверхность в исследуемой зоне. Чем более отвесно они падают, тем сильней прогревают нижние слои атмосферы. Как температура воздуха зависит от географической широты:
Таким образом, чем выше широта, тем ниже температура. Угол падения солнечных лучей в определенной местности можно найти так: отнять от 90° значение широты, на которой она расположена. Температурный режим зависит от расстояния между точкой измерения и уровнем моря. Поэтому верно утверждение: с высотой температура воздуха изменяется, уменьшаясь на один градус при подъеме на один километр. Эта взаимосвязь определяется двумя причинами:
Земля вращается вокруг Солнца, поэтому в течение разных промежутков времени (сутки, месяц, год) ее поверхность освещается под разными углами. Помимо солнечной радиации, большое влияние на температурные значения оказывает география перемещений воздушных масс. Например, от холодного арктического воздуха температура будет понижаться, а от теплого с Гольфстрима — повышаться.
Подстилающая поверхность
Важным фактором при понимании, от чего зависит температура воздуха, является понятие подстилающей поверхности. Это один из внутренних климатообразующих факторов, включающий в себя соотношение океана и суши на местности, ее рельеф, структуру деятельного слоя климатической зоны. Он влияет на эффективность излучения с поверхности и количество тепла, затраченного на испарение.
Кроме того, вид поверхности играет важную роль в формировании и перемещении воздушных масс. Температура воздуха изменяется неодинаково над водной поверхностью и над сушей.
Способы и единицы измерения
Единица измерения температуры в СИ (общепринятая международная система единиц измерения) — Кельвин. Начало шкалы Кельвина совпадает с абсолютным нулем — точкой прекращения всех термодинамических процессов, которая считается недостижимой. Замерзание воды по этой шкале начинается при +273°К.
Самое широкое распространение получили температурные измерения по шкале Цельсия. Отсчетными точками для нее были взяты температуры таяния льда (0 °C) и кипения воды (100 °C). В США чаще всего пользуются шкалой Фаренгейта. Нормальная температура человеческого тела соответствует по ней 96°F, а «огненным» значением, необходимым для возгорания бумаги, называется известный роман-антиутопия Рэя Бредбери «251 градус по Фаренгейту».
Измеряться температурные данные могут разного типа термометрами. Для бытовых измерений используются жидкостные стеклянные термометры, в которых рабочей жидкостью может быть спирт или ртуть. Для точных метеорологических измерений термометр помещается в специальную будку, расположенную на высоте двух метров над землей. Прибор обязательно должен находиться в тени, иначе он будет измерять температуру солнечных лучей, а не воздуха.
Для непрерывного измерения и регистрации степени нагрева воздушных масс метеорологами используются термографы, основной элемент которого — биметаллический термометр.
Средние значения и амплитуда температур
Одна из характеристик климата географической точки — среднесуточная температура. Ее можно определить как среднее арифметическое от замеров, сделанных 4 раза за сутки:
Среднегодовая температура является средним арифметическим от суммы температур всех месяцев года. Соответственно, среднемесячная определяется по сумме ежедневных данных за месяц, разделенной на число дней в месяце.
Температурные колебания в каком-либо регионе характеризуются амплитудой температуры, т. е. разницей между самым высоким и самым низким значением, зафиксированным за определенный промежуток времени. Обычно говорят о суточной, месячной или годичной амплитуде.
В России самые большие амплитуды имеют суточные температурные колебания, происходящие в ясную погоду весной и летом.
Амплитуда колебаний зависит от многих факторов. Прежде всего — это температурные изменения на подстилающей поверхности, чем шире их диапазон, тем больше амплитуда температуры воздуха. Она зависит и от облачности: в ясную погоду колебания сильнее, чем в пасмурную. Сезонные показатели длительного воздействия также отличаются — зимой они меньше, чем летом. С увеличением широты амплитуда температуры воздушных масс идет на убыль, поскольку убывает высота, на которую поднимается солнце к полудню.
Суточная амплитуда неодинакова на разных формах рельефа земной поверхности. На склонах и вершинах холмов и гор она меньше, чем на равнинных территориях. Это объясняется тем, что у выпуклых рельефных форм площадь соприкосновения воздуха и подстилающей поверхности меньше, чем у плоских. Кроме того, на них воздушные массы быстро сменяются на новые.
В оврагах и лощинах форма рельефа вогнутая. Здесь происходит более сильный нагрев воздуха от поверхности и застаивание его в дневные часы. Ночью большие массы холодного воздуха стекают по стенкам вниз. Поэтому в таких местах наблюдается повышенная амплитуда температуры. Но в очень узких ущельях, где приток солнечной радиации небольшой, этот показатель даже меньше, чем в широких долинах.
На материковой широте 20—30° суточная амплитуда, взятая в среднем за год, составляет около двенадцати градусов Цельсия. На широте 60° — примерно 6 °C, а на широте 70° — всего 3 °C.
Имеет значение и почвенный покров: в местности, где он густой и обширный, суточный разброс температур небольшой, а в сухом климате пустынь, полупустынь и степей может достигать 30 °C. Расположение климатической зоны вблизи морей и океанов уменьшает амплитуду.
Суточный ход на суше
Изменения температуры воздуха происходят вместе с изменением температуры подстилающей поверхности с задержкой примерно 15 минут. В течение суток самые низкие показания у термометра наблюдаются в 4−6 часов утра. Так происходит потому, что воздушные массы, нагретые за дневные часы, в ночные постепенно остывают.
Пик процесса понижения приходится как раз на время перед восходом Солнца. С раннего утра солнечные лучи начинают постепенно нагревать воздух, успевший остыть за ночь. Днем солнце достигает зенита, согревая не только воздушные массы, но и поверхность земли. Самое большое значение термометр показывает в 14−16 часов.
К этому времени атмосфера начинает получать тепло и от солнечной энергии, и от нагретой подстилающей поверхности, а температурный показатель достигает своего максимального значения. Потом начинается постепенное остывание и земли, и воздуха. Правильные наблюдения за суточным ходом температуры желательно проводить при ясной погоде.
Закономерности суточного хода лучше прослеживаются в средних значениях при большом числе наблюдений. В виде графиков они представляют собой плавные кривые, сходные с синусоидами. В самых высоких широтах солнце не заходит или не восходит неделями, там регулярного суточного хода температуры нет.
Особенности теплообмена над водными поверхностями
Суточные амплитуды над поверхностью морей и океанов больше значений на самой поверхности. Их диапазон колебаний небольшой — в пределах десятых долей градуса. В нижних слоях атмосферы над океанами колебания достигают 1−1,5 °C, над внутренними морями — до 5 °C. Это происходит потому, что днем солнечная радиация поглощается водяным паром в самых нижних слоях воздуха, а ночью от них исходит длинноволновое тепловое излучение.
Отличия условий прогревания воды и суши обусловлены тем, что теплоемкость твердой поверхности в два раза меньше, чем у водной. Одинаковое количество тепла нагревает сушу в два раза быстрее воды. При охлаждении наблюдается обратный процесс. Кроме того, тепло над водными поверхностями расходуется на испарение воды и на прогревание водных масс на значительную глубину. При этом происходит перемешивание воды в вертикальном направлении.
Все это причины того, что в океанах накапливается намного больше тепла, чем на материках. Вода удерживает его долгое время и расходует равномерней суши. Можно утверждать, что температура воздуха над океанами повышается и понижается значительно медленней, чем на суше.
Годовые и ежемесячные изменения
Изменение температурных показателей по месяцам называют годовым ходом температуры и характеризуют годовой амплитудой, т. е. разностью между средней температурой самого теплого месяца и самого холодного.
Климат называется морским, если для него характерны небольшие годовые колебания температуры. Большая амплитуда определяет континентальный климат. Таким образом, климатические изменения происходят не только от экватора к полюсам, но и вдоль широт при удалении от берегов океанов вглубь материков.
На годовой ход оказывают влияние широта и континентальное месторасположение географических зон. Увеличение высоты над уровнем моря приводит к уменьшению температурных колебаний за год. Определение средней многолетней амплитуды и времени наступления минимальной и максимальной температуры позволяет выделить четыре типа годового хода:
Тема изменения температуры очень важна для определения метеорологических условий в каждой из географических зон земной поверхности. Температурная климатическая норма — это среднее значение, вычисленное за тридцатилетний период. При отслеживании погоды для наглядности применяются такие статистические величины, как отклонения от нормы или аномалии за сутки, месяц, сезон или год.