Как найти температуру воздуха у поверхности земли

Практический материал для урока географии в 6 классе — УМК: О.А. Климанова, В.В. Климанов, Э.В. Ким. Для рассмотрения предлагаются задачи по теме «Температура воздуха».

Решение географических задач способствует активному усвоению курса географии, формирует общеучебные и специальные географические навыки. 

Цели:

— развитие умений высчитывать температуру воздуха на разных высотах, вычислять высоту;

— развитие способностей анализировать, делать выводы.

Как изменяется температура с высотой?

При изменении высоты на 1000 метров (1 км) температура воздуха изменяется на 6°С (при увеличении высоты температура воздуха понижается, а при уменьшении – повышается).

Географические задачи:

1.На вершине горы температура -5 градусов высота горы 4500 м. Определите температуру у подножия горы?

Решение:

На каждый километр вверх температура воздуха понижается на 6 градусов, то есть, если высота горы 4500 или 4,5 км получается, что:

1) 4,5 х 6 = 27 градусов. Это значит, что на 27 градусов понизилась температура, а если на вершине   — 5 градусов, то у подножия горы будет:

2)  — 5 + 27 = 22 градуса у подножия горы

Ответ: 22 градуса у подножия горы

2.Определите температуру воздуха на вершине горы 3 км, если у подножия горы она составила + 12 градусов.

Решение:

Если через 1 км температура понижается на 6 градусов, следовательно

1) 3 х 6 =18

2) 12-18 = — 6

Ответ: — 6 градусов на вершине горы

3. На какую высоту поднялся самолет, если за его бортом температура -30°С, а у поверхности Земли +12°С?

Решение:

1) -30 – 12= 42

2) 42: 6 = 7 км

Ответ: самолёт поднялся на высоту 7 км

4. Какова температура воздуха на вершине Памире, если в июле у подножия она составляет +36°С? Высота Памира 6 км.

Решение:

1) 6 х 6 = 36

2) +36 – 36= 0

Ответ: 0 градусов на вершине горы

5. Определите температуру воздуха за бортом самолета, если температура воздуха у поверхности земли равна 31 градус, а высота полета – 5 км?

Решение:

1) 5 х 6 = 30

2) 31 – 30 = 1

Ответ: 1 градус температура за бортом самолета

From Wikipedia, the free encyclopedia

Atmospheric temperature is a measure of temperature at different levels of the Earth’s atmosphere. It is governed by many factors, including incoming solar radiation, humidity and altitude. When discussing surface air temperature, the annual atmospheric temperature range at any geographical location depends largely upon the type of biome, as measured by the Köppen climate classification^[2]

Temperature versus altitude[edit]

Temperature varies greatly at different heights relative to Earth’s surface and this variation in temperature characterizes the four layers that exist in the atmosphere. These layers include the troposphere, stratosphere, mesosphere, and thermosphere.

The troposphere is the lowest of the four layers, extending from the surface of the Earth to about 11 km (6.8 mi) into the atmosphere where the tropopause (the boundary between the troposphere stratosphere) is located. The width of the troposphere can vary depending on latitude, for example, the troposphere is thicker in the tropics (about 16 km (9.9 mi)) because the tropics are generally warmer, and thinner at the poles (about 8 km (5.0 mi)) because the poles are colder. Temperatures in the atmosphere decrease with height at an average rate of 6.5 °C (11.7 °F) per kilometer. Because the troposphere experiences its warmest temperatures closer to Earth’s surface, there is great vertical movement of heat and water vapour, causing turbulence. This turbulence, in conjunction with the presence of water vapour, is the reason that weather occurs within the troposphere.^[4][5]

Following the tropopause is the stratosphere. This layer extends from the tropopause to the stratopause which is located at an altitude of about 50 km (31 mi). Temperatures remain constant with height from the tropopause to an altitude of 20 km (12 mi), after which they start to increase with height. This happening is referred to as an inversion and It is because of this inversion that the stratosphere is not characterised as turbulent. The stratosphere receives its warmth from the sun and the ozone layer which absorbs ultraviolet radiation.

The next layer is called the mesosphere which extends from the stratopause to the mesopause, located at an altitude of 85 km (53 mi). Temperatures in the mesosphere decrease with altitude and are in fact the coldest in the Earth’s atmosphere^[6] This decrease in temperature can be attributed to the diminishing radiation received from the Sun, after most of it has already been absorbed by the thermosphere.^[4]

The fourth layer of the atmosphere is known as the thermosphere which extends from the mesopause to the ‘top’ of the collisional atmosphere. Some of the warmest temperatures can be found in the thermosphere, due to its reception of strong ionizing radiation at the level of the Van Allen radiation belt.

Temperature range[edit]

The variation in temperature that occurs from the highs of the day to the cool of nights is called diurnal temperature variation. Temperature ranges can also be based on periods of a month, or a year.

The size of ground-level atmospheric temperature ranges depends on several factors, such as:

• The average air temperature
• The average humidity
• The regime of winds (intensity, duration, variation, temperature, etc.)
• The proximity to large bodies of water, such as the sea

The figure at below-left shows an example of monthly temperatures recorded at one of such locations, the city of Campinas, state of São Paulo, Brazil, which lies approximately 60 km north of the Capricorn line (latitude of 22 degrees). Average yearly temperature is 22.4 °C, ranging from an average minimum of 12.2 °C to a maximum of 29.9 °C. The average temperature range is 11.4 degrees.^[7] Variability along the year is small (standard deviation of 2.31 for the maximum monthly average and 4.11 for the minimum). It is easy to see in the graph another typical phenomenon of temperature ranges, which is its increase during winter (lower average air temperature).

In Campinas, for example, the daily temperature range in July (the coolest month of the year) may vary between typically 10 and 24 °C (range of 14), while in January, it may range between 20 and 30 °C (range of 10).

The effect of latitude, tropical climate, constant gentle wind and sea-side locations show smaller average temperature ranges, smaller variations of temperature, and a higher average temperature (second graph, taken for the same period as Campinas, at Aracaju, capital of the state of Sergipe, also in Brazil, at a latitude of 10 degrees, nearer to the Equator). Average maximum yearly temperature is 28.7 °C and average minimum is 21.9 °C. The average temperature range is 5.7 °C only. Temperature variation along the year in Aracaju is very damped (standard deviation of 1.93 for the maximum temperature and 2.72 for the minimum temperature).^[7]

Significance[edit]

A location which combines an average temperature of 19 °C, 60% average humidity and a temperature range of about 10 °C around the average temperature (yearly temperature variation) is considered ideal in terms of comfort for the human species. Most of the places with these characteristics are located in the transition between temperate and tropical climates, approximately around the tropics, particularly in the Southern hemisphere (the tropic of Capricorn).^{[citation needed]}

Lifted minimum temperature[edit]

The minimum temperature on calm, clear nights has been observed to occur not on the ground, but rather a few tens of centimeters above the ground. The lowest temperature layer is called Ramdas layer after L. A. Ramdas, who first reported this phenomenon in 1932 based on observations at different screen heights at six meteorological centers across India.^[8][9] The phenomenon is attributed to the interaction of thermal radiation effects on atmospheric aerosols and convection transfer close to the ground.

Global temperature[edit]

The concept of a global temperature is commonly used in climatology, and denotes the average temperature of the Earth based on surface,^[10] near-surface or tropospheric measurements. These temperature records and measurements are typically acquired using the satellite or ground instrumental temperature measurements, then usually compiled using a database or computer model. Long-term global temperatures in paleoclimate are discerned using proxy data.

See also[edit]

• Apparent temperature
• Atmospheric thermodynamics
• Brightness temperature
• Emissivity of Earth’s atmosphere
• Equivalent temperature
• Freezing air temperature
• Instrumental temperature record
• Lapse rate
• Outside air temperature, in aviation
• Room temperature
• Total air temperature, in aviation

References[edit]

§ 33. Нагревание воздуха и его температура

Вы узнаете

•Как нагревается атмосфера.

•Почему температура воздуха непостоянна.

•Какие показатели используют для выявления общих закономерностей в изменении температуры.

Вспомните

•Когда солнце греет сильнее — когда оно стоит выше над головой или когда ниже?

•Какие виды вращения Земли вам известны?

•Почему на Земле происходит смена дня и ночи?

Обратитесь к электронному приложению Как нагреваются земная поверхность и атмосфера. Солнце излучает огромное количество энергии. Однако атмосфера пропускает к земной поверхности только половину солнечных лучей. Часть их отражается, часть поглощается облаками, газами и частицами пыли (рис. 107).

Пропуская солнечные лучи, атмосфера от них почти не нагревается. Нагревается же земная поверхность, и сама становится источником тепла. Именно от неё нагревается атмосферный воздух. Поэтому у земной поверхности воздух тропосферы теплее, чем на высоте. При подъёме вверх на каждый километр температура воздуха понижается на 6 °С. Высоко в горах из-за низкой температуры накопившийся снег не тает даже летом. Температура в тропосфере меняется не только с высотой, но и в течение определённых промежутков времени: суток, года.

Различия в нагревании воздуха в течение суток и года. Днём солнечные лучи освещают земную поверхность и прогревают её, от неё нагревается и воздух. Ночью поступление солнечной энергии прекращается, и поверхность вместе с воздухом постепенно остывает.

Наибольшая высота солнца над горизонтом наблюдается в истинный (солнечный) полдень. В это время к Земле поступает больше всего солнечной энергии. Однако самая высокая температура наблюдается не в полдень, а через 2—3 ч после полудня, так как на передачу тепла от поверхности Земли к тропосфере требуется время. Самая низкая температура наблюдается перед восходом солнца.

Температура воздуха изменяется и по сезонам года. Вы уже знаете, что Земля движется вокруг Солнца по орбите и земная ось постоянно наклонена к плоскости орбиты. Из-за этого в течение года на одной и той же территории солнечные лучи падают на поверхность по-разному.

Когда угол падения лучей ближе к отвесному, поверхность получает больше солнечной энергии, температура воздуха повышается и наступает лето (рис. 108).

Когда солнечные лучи наклонены сильнее, поверхность нагревается слабо. Температура воздуха в это время понижается, и наступает зима. Самый тёплый месяц в Северном полушарии — июль, а самый холодный — январь. В Южном полушарии — наоборот: самый холодный месяц года — июль, а самый тёплый — январь.

Определите, как отличается угол падения солнечных лучей 22 июня и 22 декабря на параллелях 23,5° с. ш. и ю. ш.; на параллелях 66,5° с. ш. и ю. ш.

Подумайте, почему самые тёплые и холодные месяцы — не июнь и декабрь, когда солнечные лучи имеют наибольший и наименьший углы падения на земную поверхность.

Показатели изменений температуры. Чтобы выявить общие закономерности изменения температуры воздуха, используют показатель средних температур: средних суточных, средних месячных, средних годовых (рис. 109). Например, для вычисления средней суточной температуры воздуха в течение суток несколько раз измеряют температуру, затем суммируют эти показатели и полученную сумму делят на количество измерений.

Определите:

• среднюю суточную температуру по показателям четырёх измерений за сутки: –8, –4, +3, +1 °С;

• среднюю годовую температуру воздуха в Москве, используя данные таблицы.

Средние месячные температуры в Москве, °С

Определяя изменение температуры, обычно отмечают её самые высокие и самые низкие показатели.

Разница между самыми высокими и самыми низкими показателями называется амплитудой температур.

Амплитуду можно определять для суток (суточная амплитуда), месяца, года. Например, если наибольшая температура за сутки равна +18 °С, а наименьшая — +6 °С, то суточная амплитуда составит 12 °С (рис. 110, а).

Определите, на сколько градусов годовая амплитуда в Красноярске больше, чем в Санкт-Петербурге, если средняя температура июля в Красноярске +19 °С, а января — –17 °С; в Санкт-Петербурге +18 °С и –8 °С соответственно.

На картах распределение средних температур отражают при помощи изотерм.

Изотермы — это линии, соединяющие точки с одинаковой средней температурой воздуха за определённый промежуток времени.

Обычно показывают изотермы самого тёплого и самого холодного месяцев года, т. е. июля и января.

Вопросы и задания

1.Как происходит нагревание воздуха атмосферы?

2.На сколько градусов уменьшается температура в тропосфере при подъёме на каждые 100 м?

3.Вычислите температуру воздуха за бортом самолёта, если высота полёта 7 км, а температура у поверхности Земли +20 °С.

4.Можно ли в горах на высоте 2500 м встретить летом ледники, если у подножий гор температура +25°?

5.Как и почему изменяется температура воздуха в течение суток?

6.От чего зависит разница в нагревании поверхности Земли в течение года?

7.По данным таблицы на с. 136 начертите в тетради график годового хода температуры в Москве.