Міністерство освіти і науки України

Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова

Інститут природничо-географічної освіти та екології

Кафедра фізичної географії

Винарчук О.О.

ПРАКТИКУМ З МЕТЕОРОЛОГІЇ ТА КЛІМАТОЛОГІЇ

Навчальний посібник

Київ – 2015

УДК

ББК

В

Рекомендовано Вченою радою

Інституту природничо-географічної освіти та екології

НПУ імені М.П. Драгоманова

(Протокол № __ від ______________ р.)

Рецензенти:

В 48 Винарчук О.О.

Практикум з метеорології та кліматології: посібник – К.: Видавництво НПУ імені М.П. Драгоманова, 2015. - 53 с.

У методичному посібнику подані лабораторні роботи до курсу «Метеорологія та кліматологія» для студентів географічних спеціальностей вищих навчальних закладів України. Для перевірки рівня засвоєння знань в умовах кредитно-модульної підготовки фахівців з географії наведено контрольні запитання і завдання. У додатках міститься довідковий матеріал, необхідний для виконання лабораторних робіт.

УДК ___________

ББК___________

© Винарчук О.О.

© НПУ імені М.П.Драгоманова

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………………………..	4
Лабораторна робота №1 Місцевий час…………………………………………………………………….	5
Лабораторна робота №2 Сонячна радіація ……………………………………………………………….	12
Лабораторна робота №3 Тепловий режим підстилаючої поверхні і нижнього шару атмосфери ..…..	17
Лабораторна робота №4 Вологість повітря ……………….……………………………………………….	22
Лабораторна робота №5 Хмари і хмарність ……………………………………………………………...	27
Лабораторна робота №6 Атмосферні опади ..……………………………………………………………...	29
Лабораторна робота №7 Атмосферний тиск …….…………………………………………………………	33
Лабораторна робота №8 Сила і швидкість вітру …………………………………………………………	36
Лабораторна робота №9 Клімат ……………………………………………………………………………	41
Рекомендована література……………………………………………………..	46
Додатки……………………………………………………………………………	47

ВСТУП

Серед дисциплін, які вивчаються на географічному факультеті, одними з найважливіших є метеорологія і кліматологія, що тісно зв’язані з рядом географічних, фізичних та інших наук.

Фізична географія вивчає географічну оболонку Землі та окремі континенти її в тісному взаємозв’язку. Вивчаючи складний комплекс взаємозв’язаних і взаємообумовлених явищ, географ повинен бути добре обізнаний з їх природою та фізичною суттю. Зрозуміти природні особливості певної території можна лише тоді, коли вивчаєш її не тільки з точки зору розвитку, але й розподілу процесів і явищ у просторі.

До складу географічної оболонки, поряд з різноманітними формами земної поверхні, ґрунтами, рослинним і тваринним світом, морями і океанами, входить повітряна оболонка Землі – атмосфера. В атмосфері спостерігаються найрізноманітніші явища і процеси, які є складовою частиною кожного географічного ландшафту. Тому вивчати їх важливо і необхідно.

Метеорологія – це наука, яка вивчає і пояснює явища і процеси, що відбуваються в атмосфері при її взаємодії з підстилаючою поверхнею. Метеорологія користується законами фізики, бо атмосферні явища і процеси мають фізичний характер. Вивчення останніх дозволяє встановити закони їх розвитку і має велике практичне значення. Значення законів дає можливість опрацювати методику прогнозу атмосферних процесів, а в окремих випадках і змінити розвиток їх у бажаному напрямі.

Кліматологія – наука географічна. Вона вивчає умови формування клімату і кліматичний режим різних районів земної кулі. Іншими словами, кліматологія вивчає метеорологічний режим атмосфери в конкретній географічній обстановці.

Лабораторна робота №1 місцевий час

Мета роботи: вивчити види часу, з’ясувати види доби, навчитися розв’язувати задачі на різницю у місцевому часі, поясному часі, переводити місцевий час у поясний.

Матеріали та обладнання: атласи (в яких є карта часових поясів), таблиця рівняння часу.

Рекомендована література: [4], [6], [9], [11], [13].

Загальні відомості з теми

Основною одиницею для визначення часу є доба, протягом якої відбувається видиме обертання небесної сфери проти годинникової стрілки. Відмітивши на небі початкову точку, відраховують від неї кут повороту Землі, за яким обчислюють пройдений час.

Залежно від вибору початкової точки розрізняють зоряний і со­нячний час. Зоряний час відраховують від точки весняного рівно­дення. Ним користуються при астрономічних спостереженнях. Со­нячний час (справжній, або істинний, і середній) відраховують від центра сонячного диска.

Справжньою сонячною добою називають проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями центра видимого диска Сонця на одному і тому самому географічному меридіані. Верхня кульмінація Сонця — справжній полудень, а нижня — справжня північ.

Справжній сонячний час (Т_ʘ) — час, що проходить від нижньої кульмінації Сонця до будь-якого його положення на екліптиці, ви­ражений у частинах сонячної доби. Визначають його за формулою

Т_ʘ = t_ʘ + 12 год,

де t_ʘ — годинний кут Сонця.

Справжнім сонячним часом користуються під час спеціальних астрономічних та актинометричних спостережень. Тривалість справ­жньої сонячної доби змінюється протягом року через неоднакову швидкість руху Землі на орбіті.

На географічному майданчику справжній сонячний час вимірю­ють за допомогою горизонтального або екваторіального сонячного годинника.

Для визначення часу у побуті введено поняття «середнього» Сон­ця — уявної точки, що рівномірно рухається по небесному еква­тору.

Середньою сонячною добою називають проміжок часу між дво­ма послідовними однойменними кульмінаціями «середнього» (екваторіального) Сонця на одному і тому самому географічному меридіані.

За початок середньої доби приймають момент нижньої кульмі­нації «середнього» Сонця (середню північ). Середній сонячний час Т_т — час, що проходить від нижньої кульмінації «середнього» Сонця до будь-якого його положення, ви­ражений в частинах середньої сонячної доби. Визначають його за формулою

Т_т = t_т+ 12 год,

де t_т — годинний кут «середнього» Сонця.

Рівняння часу (ŋ) — різниця між середнім і справжнім соняч­ним часом

ŋ = Т_т - Т_ʘ = t_т - t_ʘ , (1)

звідки Т_т = Т_ʘ + ŋ .

Рівняння часу зображують у вигляді таблиці (табл. 1).

Приклад 1. Визначити середній сонячний час, якщо справжній час 12 листопада 12 год. 10 хв.

Розв’язання. З табл. 1 беремо значення рівняння часу (ŋ = - 16 хв) для 12 листопада і підставляємо його в формулу (1):

Т_m = 12 год 10 хв — 16 хв = 11 год 54 хв.

Таблиця 1. Рівняння часу у хвилинах (поправка для переходу від істинного до середнього сонячного часу)

Число	Місяць
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31	2 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 8 9 9 9 10 10 11 11 11 11 12 12 12 12 13 13 13 13 13 14	14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 13 13 13 13 13 13	13 12 12 12 12 11 11 11 11 10 10 10 10 9 9 9 9 9 8 8 7 7 7 6 6 6 6 5 5 5 5	4 4 3 3 3 3 2 2 2 1 1 1 1 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -2 -2 -2 -3 -3 -3	-3 -3 -3 -3 -3 -3 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3	-2 -2 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3	4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6	6 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 6 5 5 4 4 4 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2 2 1 1 0	0 0 -1 -1 -1 -2 -2 -2 -3 -3 -3 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -6 -6 -6 -7 -7 -8 -8 -8 -8 -9 -9 -10 -10	-10 -11 -11 -11 -11 -12 -12 -12 -13 -13 -13 -13 -14 -14 -14 -14 -15 -15 -15 -15 -15 -15 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16	-16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -16 -15 -15 -15 -15 -15 -14 -14 -14 -14 -13 -13 -13 -12 -12 -12 -11	-11 -11 -10 -10 -10 -9 -9 -9 -8 -7 -7 -6 -6 -5 -5 -4 -4 -4 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 1 1 2 2 3

Рис. 1. Годинні пояси

Зоряний і сонячний час — це місцевий час, однаковий на дано­му географічному меридіані.

Різниця між місцевим сонячним часом на двох меридіанах (Т_m1 і Т_m2) відповідає різниці географічних довгот цих меридіанів (λ₁ і λ₂), виражених у годинній системі мір:

Т_т1 - Т_т2 = λ₁ - λ₂ (2)

Це рівняння покладено в основу визначення географічної довго­ти пункту, якщо відомі середній місцевий час даного меридіана і нульового (Гринвіцького) або якогось іншого меридіана.

Всесвітній (Гринвіцький) час (Т₀) — місцевий сонячний час ну­льового меридіана, єдиний для всієї Землі:

Т_m =Т₀ + λ, (3)

де Т_т — місцевий час даного меридіана; То — всесвітній час нульо­вого меридіана; λ — географічна довгота.

При визначенні часу слід пам’ятати, що розрахунки здійснюють в однакових вимірниках — градусах чи годинах, користуючись та­кими даними:

1° = 4 хв;	1 год = 15°;
1' = 4 с;	1 хв = 15';
1" = 1/15 с;	1 с = 15".

Приклад 2. Визначити місцевий час у Києві, якщо за Гринвіцьким ча­сом 6 год.

Розв’язання. Користуємось формулою (3). На карті знаходимо географічну довготу Києва (λ=30°30' с. д.), яку переводимо в годинну міру. Тоді

Т_т = 6 год + (30° · 4 хв) + (30' · 4 с) = 6 год + 2 год + 2 хв = 8 год 2 хв.

Приклад 3. На якому меридіані (λ₁) знаходиться пункт, місцевий час якого (Т_т1) 8год 20 хв, коли у Лондоні справжній полудень?

Розв’язання. Географічна довгота Лондона λ₂ = 0°, а справжній полудень у ньому T_т2=12 год 00 хв. Користуємось формулою (2):

8 год 20 хв — 12 год 00 хв = λ₁ — 0°; -3 год 40 хв = λ₁

Ліву частину рівняння переводимо у градусну міру:

3 год 40 хв=(3 год ·15°) + (40 хв · 15') = 45+10 = 55°.

Отже, λ₁ = -55°. Меридіан шуканого пункту 55° з.д.

На основі середнього часу побудовані системи часу: поясний і декретний, якими користуються у повсякденному житті.

Поясний час (Т_п) — місцевий середній час центрального мериді­ана годинного поясу. Земна куля за довготою розділена на 24 го­динних пояси (від 0 до 23) шириною 15° кожний (рис. 1). Централь­ний меридіан 0 годинного поясу лежить на нульовому меридіані, І поясу — на 15° с. д., II — на 30° с. д. і т. д. Кожний пояс відрізня­ється від сусіднього на 1 год, а номер поясу вказує на різницю в годинах між даним поясом і нульовим. Межі між годинними пояса­ми часто збігаються з державними, адміністративними або природ­ними межами:

Т_п = Т₀ + п; (4)

Т_п = Т_т + (п- λ), (5)

де Т_п — поясний час; Т₀ — всесвітній час; Т_т — місцевий середній час; п — номер годинного поясу; λ — географічна довгота.

Декретний час (Т_д) — поясний час, збільшений на одну годину.

Т_Д = Т_п + 1 год. (6)

Лінія зміни дат умовно проведена по 180° меридіану. На ній починається нове число. При її перетині на кораблі із заходу на схід двічі рахують одне число, а при перетині зі сходу на захід — дода­ють одне число.

Приклад 4. У Ленінграді за московським часом 5 год 20 хв. На якому меридіані знаходиться пункт, в якому середній місцевий час 10 год 15 хв?

Розв’язання. З формули (6) поясний час у Ленінграді дорівнює 5 год 20 хв -1год=4 год 20 хв. Це середній час 30° меридіана II годинного поясу. За формулою (2) визначаємо різницю в часі в Ленінграді і шуканому пункті: 10 год 15 хв — 4 год 20 хв = 5 год 55 хв, або у кутових одиницях 88°45'. Гео­графічна довгота шуканого пункту (λ) становить 30° + 88°45' = 118°45' с. д.

Завдання

1. Розв’яжіть задачі з визначення справжнього і середнього со­нячного часу та географічної довготи: а) визначте справжній соняч­ний час, якщо середній час 3 березня 7 год 15 хв, 21 вересня 19 год 48 хв і 10 грудня 23 год 7 хв; б) визначте середній сонячний час, якщо справжній час 1 лютого 20 год 20 хв, 17 травня 2 год 23 хв і 27 липня 10 год 56 хв; в) за середнім часом у Лондоні 8 год 25 хв. На якому меридіані знаходиться пункт, в якому справжній час 18 жовтня 11 год 10 хв, 3 год 12 хв, 23 год 14 хв 40 с, 0 год 15 хв і год 48 хв?

2. Розв’яжіть задачі, які стосуються поясного, декретного і все­світнього часу: а) в яких годинних поясах знаходяться міста Токіо, Каїр, Нью-Йорк, Сан-Франціско? б) котра година за поясним часом у цих містах, коли в Києві за декретним ча­сом 3 год? в) на скільки годин треба перевести годинник при пере­їзді з Києва в Омськ, з Магадана в Таш­кент і з Владивостока у Львів?

3. Розв’яжіть задачі, які стосуються всіх видів часу: а) котра година за місцевим середнім часом у Баку, Га­вані, Парижі, коли в Києві (21 год)? б) обчислити середній поясний, декретний і всесвітній час у Львові і Делі у справжній полудень у Києві 12 травня; в) за декретним часом свого пункту в даний момент вирахувати справжній середній со­нячний, поясний і всесвітній час.

Контрольні запитання. 1. Якими системами часу користуються при спеціаль­них астрономічних спостереженнях і в побуті? 2. Яка різниця між «справжнім» і «середнім» Сонцем? 3. Що таке «лінія зміни дат»? Де вона проходить? 4. В якому годинному поясі знаходиться ваш пункт? 5. Яка різниця між горизонтальним і екваторіальним сонячними годинниками? Який час визначають за їх допомогою?