Всего за 69.9 руб. Купить полную версию
Как уже знаем, земная поверхность получает тепло только днем. При этом воздух тропосферы нагревается в основном от поверхности, над которой он находится. Нагреваясь, он расширяется, поднимается. На его место приходит более холодный воздух и тоже нагревается. В результате постоянного перемешивания воздуха тепло распространяется на большую высоту. После полудня, несмотря на то, что Солнце начинает опускаться к горизонту, воздух продолжает получать тепло еще в течение двух часов от нагретой поверхности. Затем начинается постепенное охлаждение поверхности и соответственно понижение температуры воздуха. Ночью воздух охлаждается. Разность между самой высокой и самой низкой температурой в течение суток называют суточной амплитудой колебаний температуры. В нашей стране в средних широтах самые большие суточные колебания температур бывают весной и летом при ясной погоде. При пасмурной погоде облака, как одеяло, предохраняют земную поверхность и от сильного нагревания, и от охлаждения, поэтому суточная амплитуда колебаний температур воздуха меньше. Правильный суточный ход температур воздуха иногда нарушается: может похолодать днем и потеплеть к вечеру. Наблюдая температуру, можно отметить самую высокую (максимальную) и самую низкую (минимальную) температуру за сутки. Но чтобы сравнивать температуру воздуха разных суток, вычисляют средние суточные температуры. Иногда в течение суток термометр показывает температуру и положительную – выше 0 °C и отрицательную – ниже 0 °C. В этом случае, для того, чтобы узнать среднюю температуру, получают сумму положительных и отрицательных по отдельности. Затем из большей суммы вычитают меньшую, разность делят на число измерений. У полученного частного ставят знак делимого.
2. Годовой ход температур воздуха. Средние многолетние температуры.
В течение года поверхность любой местности получает от Солнца поднимается наиболее высоко. В это время дни длиннее и поверхность нагревается более продолжительное время, а от неё нагревается и воздух. Установить какой месяц был теплее, а какой – холоднее, можно по средним месячным температурам. Их получают делением суммы средних суточных температур на число суток в месяце. Изучение материалов наблюдений за температурой воздуха всех месяцев года показывает, что у нас в стране, как и во всех странах северного полушария, самая высокая средняя месячная температура бывает в июле, а самая низкая в январе. Дело в том, что в июле уже прогретая поверхность продолжает получать хотя и меньше, чем в июне, но ещё достаточно много солнечного тепла. Поэтому и воздух продолжает от неё нагреваться. В январе, хотя приход солнечного тепла на поверхность уже увеличивается, но она ещё очень холодна и воздух продолжает от неё охлаждаться. Разность между средней температурой самого тёплого месяца в году и самого холодного называется годовой амплитудой колебаний температуры воздуха. Средняя температура одного и того же месяца, например, января, на Восточноевропейской равнине в один год может быть более высокая из-за того, что чаще приходил холодный воздух с Атлантического океана. В другой год – более низкая из-за частого вторжения воздушных масс с Северного Ледовитого океана. Если подсчитать сумму средних месячных температур, например января, за много лет и разделить её на число лет наблюдений, то получим среднюю многолетнюю температуру января. Имея сведения о средней многолетней температуре каждого месяца можно подсчитать среднюю годовую температуру.
3. Ветер. Муссоны.
Воздух прозрачен и бесцветен, но он существует, так как мы чувствуем его движение. Ветер – это горизонтальное перемещение воздуха. Главная причина образования ветра и его возникновение – различия в атмосферном давлении между соседними участками земной поверхности. Ветер характеризуется скоростью (измеряется в метрах в секунду), силой (определяется изменением давления на единицу расстояния и измеряется в баллах), направлением (определяется стороной горизонта, откуда дует). Общая циркуляция ветров, обусловленная разностью атмосферного давления, включает: муссоны, зональные переносы, циклоны, антициклоны. Местная циркуляция атмосферы выражается в бризах. Ветер, который образуется на берегу моря, называется бризом. Нагревшийся от суши теплый воздух расширяется, поднимается вверх до 1–2 км, где растекается в стороны. Поэтому давление над сушей понижается, а над морем давление повышается. Более холодный воздух устремляется туда, где давление меньше, т. е. на сушу. Так образуется дневной (морской) бриз. Ночью наоборот: суша остывает быстрее воды, над которой образуется область пониженного давления. Так формируется ночной бриз. В экваториальном поясе преобладает низкое давление, в субтропическом – повышенное, поэтому ветры дуют к экватору. Под воздействием силы Кориолиса они отклоняются в северном полушарии вправо и имеют северо-восточное направление, в южном – влево и становятся юго-восточными. Ветры, дующие в направлении экватора, названы пассатами. В умеренных широтах обоих полушарий господствуют западные переносы (западные ветры). Аналогичен механизм образования муссонов – сезонных ветров, меняющих свое направление дважды в год: летом они дуют на сушу, зимой – на море. Только они проявляются в тропосфере над значительно большими пространствами – в сотни и тысячи километров, например, на границе Тихого океана и Евразии. В отличие от бриза муссоны меняют свои направления в течение года – зимой воздух над восточной частью материка сильно охлаждается, давление увеличивается, воздух перемещается в сторону более теплого Тихого океана, т. е. туда, где давление ниже. Летом муссон дует с океана на сушу. Летом там преобладает дождливая пасмурная погода. Зимой – холодная, безоблачная, сухая.
4. Значение ветра. Определение направления и силы ветра.
Воздух тропосферы находится в постоянном режиме. Ветры переносят влагу с океанов вглубь материков. Постоянные ветры являются главной причиной образования океанических течений, способствуют перемешиванию вод океана. Сила ветра с давних пор использовалась человеком. Люди строили ветряные мельницы, пользовались парусными судами. Сейчас с помощью ветровых двигателей получают электрический ток для небольших населенных пунктов. Но ветер может еще и стать причиной бедствий: большие разрушения приносят ураганы на суше; во время шторма в морях и океанах погибают суда; сильнейшие наводнения, вызванные нагоном воды с моря опустошают прибрежные районы. Для того, чтобы использовать силу ветра, предвидеть изменения его направления и скорости, предупредить о приближении ураганов люди издавна наблюдала и изучали особенности ветров в своей местности. В давние времена, когда не было приборов, о силе ветра судили по местным признакам: в океане по действию ветра на воду, на паруса кораблей; на суше – по отклонению деревьев, дыма из труб. С учетом этих признаков разработана специальная шкала, которая позволяет определить скорость ветра в метрах в секунду или его силу в баллах. Если ветра нет, т. е. скорость и сила его равны нулю – это штиль. Ветер, который чуть-чуть шевелит листочки, называют "тихим", его сила равна 1 баллу и т. д. Особые системы ветров: циклоны и антициклоны – осуществляют межширотный обмен воздуха. Циклон – атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре. Антициклон – атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре. Ветер называют по той стороне горизонта, откуда он дует. Например, с юга – южный. В каждой местности есть свои преобладающие по силе и направлению ветры. Если об изменении температуры можно судить по графику температуры, то о ветре, господствующем в той или иной местности, можно узнать по графику, называемому "розой ветров".
5. Водяной пар в воздухе. Облака.
Воздух тропосферы всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может вместить. Он поступает в воздух при испарении, которое происходит постоянно с поверхности суши и растений, снега и льда, рек и водоемов при положительных и отрицательных температурах. Испарение с поверхности увеличивается при ее нагревании, усиливает его и ветер. Количество водяного пара в граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха, называют абсолютной влажностью. Водяной пар – невидим, легче воздуха. Обнаруживает он себя тогда, когда воздух охлаждается и невидимые частички воды, соединяясь, образуют мельчайшие капельки воды – туман. При испарении воздух может вмещать водяной пар не беспредельно. Этот предел зависит от его температуры. Чем выше температура в воздухе, тем больше водяного пара он может вместить. Воздух, который не может вместить больше водяного пара, чем он содержит, называют насыщенным. А воздух, находящийся над теплой, но сухой поверхностью, содержащий меньше водяного пара, чем мог бы содержать, называют, ненасыщенным. Отношение абсолютной влажности к предельно возможному при данной температуре количеству влаги в воздухе называется относительной влажностью. На метеостанциях влажность измеряется с помощью прибора гигрометра, также прибора-самописца-гигрографа. Если теплый воздух охлаждается, то он не может удержать в себе весь водяной пар. Его избыток превращается в капли воды, которые могут оседать на охлажденные предметы или находиться в воздухе. Так образуются туман и облака, представляющие собой скопление в воздухе мельчайших капелек воды. Туман скапливается у земли, а облака – на высоте. Выделяют три вида облаков, отличающихся по форме, высоте образования и состоянию воды: кучевые, слоистые, перистые. На метеостанциях наблюдают за формой и высотой облаков, определяют степень покрытия неба облаками, т. е. облачность. Также информацию дают метеоспутники и орбитальные станции.