Как изменить амплитуду температуры

Фамилия,  Имя  ____________________________________________       
                 Класс  6______________

Практическая  работа  по  теме 
«Атмосфера»                                                    

1.      
 Используя 
средние месячные  t,  постройте  график 
годового  хода  температур.

2.      Рассчитайте 
среднюю  годовую  температуру  (покажите  расчёт).      

Как 
подсчитать  среднюю  годовую  температуру 

     Ср.  t =   ___° С.

      а) сложите  все  температуры 
со  знаком  +

      б) сложите  все  температуры  со 
знаком  —

      в)  затем  надо  вычесть   из  большего  по  модулю 
числа   меньшее,  поставьте знак  числа  большего  по  модулю.

      г)  разделите,  полученное  число  на  количество
показателей (в  данном  случае  -12  месяцев,  так   как  вы  рассчитываете 
среднюю  температуру  за  год ).

3.     Рассчитайте
годовую  амплитуду  (покажите  расчёт).     А  = ____      ° С

А)  определите   самую  высокую  температуру  за  год

Б)  определите   самую  низкую 
температуру  за  год

В)  Если  температуры  с  одинаковым  знаком  (положительные 
или  отрицательные),  надо   вычесть  из  большего  меньшее.

Г)  Если  температуры  с  разными  знаками,  их  надо  сложить.

Д)  Амплитуда  температур (А) не  имеет  знака

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:

1. В жарких климатических поясах, близких к экватору (нулевая широта), угол освещения имеет значение, приближающееся к 90°.
2. По мере отдаления от экватора по направлению к тропикам — уменьшается к 60°.
3. Для пояса умеренных широт характерен угол падения лучей в диапазоне от 60 до 30°.
4. В холодных поясах продолжается уменьшение его значения вплоть до 0° в самых высоких широтах Арктики и Антарктики.

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:

• удаление от поверхности земли;
• уменьшение угла падения солнечного света.

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:

• в час ночи;
• в семь часов утра;
• в 13 часов;
• в 19 часов.

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:

• Экваториальный тип. Он характеризуется двумя слабовыраженными максимумами температурных значений — после весеннего и осеннего равноденствия, и двумя минимумами — после зимнего и летнего солнцестояния. Годовая амплитуда небольшая. Над океанами около градуса, над материками — до 10 °C.
• Тропический тип. На широтах, относящихся к нему, преобладает простой годовой ход. Крайние значения приходятся на время летнего и зимнего солнцестояний. Амплитуда над побережьями порядка 5°, а внутри материков достигает 1—20 °C. Для муссонных областей характерен максимум перед летними муссонами, с приходом которых температура снижается.
• Тип умеренного пояса. Максимально и минимально прогревается воздух в этих широтах примерно через месяц после солнцестояний. Для континентального климата характерны большие колебания в 25—40 °C, в Азии они могут доходить до 60 °C. Для морского составляют 10—15 °C. Включает в себя несколько подтипов — собственно умеренный, субтропический и субполярный.
• Полярный тип. В Северном полушарии максимум температуры приходится на июль, в Южном — на январь. Минимум наступает перед появлением Солнца после полярной ночи. Имеет большой диапазон амплитуды даже над океанической поверхностью.

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.

Все мы знаем о том, что жители земного шара живут в совершенно разных климатических зонах. Именно поэтому с наступлением холодов в одном полушарии, начинается потепление в другом. Многие едут в отпуск погреться под солнцем в других странах и даже не задумываются о годовой амплитуде температур. Как вычислить этот показатель, дети узнают еще со школьной скамьи. Но с возрастом часто просто забывают о его важности.

Определение

Перед тем, как вычислить годовую амплитуду температур по графику, необходимо вспомнить, что представляет собой данное определение. Итак, амплитуда, сама по себе, определяется как разность максимального и минимального показателя.

В случае вычисления годовой температуры амплитудой будут служить показания термометра. Для точности результатов важно, чтобы термометр всегда использовался только один. Это позволит самостоятельно в конкретном регионе определить график хода температур. Как вычислить годовую амплитуду в климатологии? Специалисты используют для этого средние показания месячных температур за прошедшие годы, поэтому их показатели всегда отличаются о тех, что вычислены самостоятельно для своего населенного пункта.

Факторы изменения

Итак, перед тем, как вычислить годовую амплитуду температуры воздуха, следует учесть несколько важных факторов, оказывающих влияние на ее показатели.

В первую очередь это географическая широта необходимой точки. Чем ближе регион расположен к экватору, тем меньше будет и годовое колебание показателей термометра. Ближе к полюсам земного шара материки ощущают сезонную смену климата сильнее, а, следовательно, и годовая амплитуда температур (как вычислить — дальше в статье) будет пропорционально расти.

Также на показатели нагрева воздуха влияет и приближенность региона к крупным водоемам. Чем ближе побережье моря, океана или даже озера, тем климат мягче, и смена температур не так ярко выражена. На суше же показатели разницы температур очень высокие, причем, как годовые, так и суточные. Конечно, изменить такую ситуацию могут часто приходящие с моря воздушные массы, как, к примеру, в Западной Европе.

Зависит амплитуда температур и от высоты региона над уровнем моря. Чем выше располагается нужная точка, тем меньше будет разница. С каждым километром она сокращается приблизительно на 2 градуса.

Перед тем, как вычислить годовую амплитуду температур нужно учитывать и сезонные климатические изменения. Такие как муссоны или засухи.

Расчеты суточной амплитуды

Осуществить такие вычисления каждый владелец термометра и свободного времени может самостоятельно. Чтобы получить максимальную точность для определенного дня, следует фиксировать показания термометра каждые 3 часа, начиная с полуночи. Таким образом, из полученных 8 замеров необходимо выделить максимальный и минимальный показатели. После этого от большего отнимается меньшее, и полученный результат является суточной амплитудой конкретного дня. Именно так проводят вычисления на метеостанциях специалисты.

Важно при этом помнить элементарное правило математики, что минус на минус дает плюс. То есть, если вычисления проводятся в холодное время года, и суточная температура колеблется от положительной днем до отрицательной ночью, то вычисление будет выглядеть примерно так:

+5 — (-3) = 5 + 3 = 8 – суточная амплитуда.

Годовая амплитуда температур. Как вычислить?

Расчеты по определению годовых колебаний в показаниях термометра осуществляются аналогичным образом, только за максимальное и минимальное значение берутся средние показания термометров самого жаркого и самого холодного месяцев в году. Они же, в свою очередь, вычисляются благодаря получению среднесуточных температур.

Получение среднего показания

Чтобы определить средние показания для каждого дня, необходимо сложить в единое число все показания, зафиксированные за данный промежуток времени, и разделить результат на количество сложенных значений. Максимальную точность получают при вычислении среднего показателя из большего количества замеров, но чаще всего достаточно снятия данных с термометра каждые 3 часа.

Аналогичным образом из уже высчитанных среднесуточных показателей вычисляются и данные о средних температурах за каждый месяц года.

Осуществление расчета

Перед тем, как определить годовую амплитуду температуры воздуха в конкретном регионе, следует найти максимальный и минимальный средний месячный показатель температуры. От большего необходимо отнять меньшее, также учитывая правила математики, и полученный результат считать той самой искомой годовой амплитудой.

Важность показателей

Помимо вычисления температуры воздуха для различных географических целей, разность температур важна и в других науках. Так, палеонтологи изучают жизнедеятельность вымерших видов, вычисляя амплитуды температурных колебаний в целых эпохах. Для этого им помогают различные пробы грунтов и другие методы термографии.

Исследуя работу двигателей внутреннего сгорания, специалисты определяют периоды как определенные интервалы времени, составляющие доли секунд. Для точности измерений в таких ситуациях применяют специальные электронные регистраторы.

В географии изменения температур тоже могут фиксироваться в долях, но для этого необходим термограф. Такой прибор представляет собой механическое устройство, непрерывно фиксирующее данные о температуре на ленту или цифровой носитель. Он же определяет и амплитуду изменений, учитывая выставленные интервалы времени. Такие точные приборы применяются в тех областях, куда закрыт доступ человеку, к примеру, в зонах ядерных реакторов, где важны каждые доли градусов, и следить за их изменениями необходимо постоянно.

Заключение

Из всего вышесказанного понятно, как можно определить годовую амплитуду температуры, и для чего нужны эти данные. Эксперты для облегчения задачи делят атмосферу всей планеты на определенные климатические зоны. Связано это еще и с тем, что разброс температур по планете настолько широк, что определить средний показатель для нее, который отвечал бы действительности, невозможно. Разделение климата на экваториальный, тропический, субтропический, умеренный континентальный и морской, позволяет создать более реалистичную картину с учетом всех факторов, влияющих на показатели температуры в регионах.

Благодаря такому распределению зон можно определить, что амплитуда температур растет в зависимости от отдаленности от экватора, приближенности крупных водоемов и множества других условий, в том числе и периода летнего и зимнего солнцестояния. Интересно, что в зависимости от типа климата меняется продолжительность и переходных сезонов, а также пики жарких и холодных температур.

География, 6 класс

Урок 08. Тепло в атмосфере

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

1. Урок посвящён изучению распространению тепла в атмосфере.
2. В ходе урока школьники узнают, как происходит распределение тепла на нашей планете.
3. Как изменяется температура воздуха.
4. Познакомятся с понятиями «суточный и годовой ход температуры воздуха», «суточная и годовая амплитуда температуры воздуха».

Тезаурус

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

1. География. 5 – 6 класс / А. И. Алексеев, В. В. Николина, Е. К. Липкина и др. – М.: Просвещение, 2019.
2. Сайт: Научно — популярная энциклопедия. Вода России. http://water-rf.ru/.
3. Сайт: География. https://geographyofrussia.com/mirovoj-okean-i-ego-chasti/.
4. Сайт: Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru.
5. Сайт: Издательство «Просвещение» www.prosv.ru.
6. Сайт: Российская версия международного проекта Сеть творческих учителей www.it-n.ru.
7. Сайт: Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru.
8. Сайт: Федерация Интернет-образования, сетевое объединение методистов www.som.fio.ru.
9. Сайт. Мир океана. http://www.seapeace.ru.
10. Сайт. Гидрометцентр России. https://meteoinfo.ru.

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 ________.

Варианты ответов:

+8° С

внутренней энергии Земли

−22° С

ветрам, приходящим из южных широт

отдаче тепла земной поверхностью

−42° С

0,6° C

солнечному излучению

0° С

1,6° C

1° C

6° C

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?

Варианты ответов:

6° С

10° С

16° С

32° С

Правильный вариант:

10° С