2. Атмосфераның және жердің жылулық балансы Ауа температурасы

Ауаның температурасы табиғаттағы ауаның сапасын білдіретін қасиетінің бірі. Көптеген елдерде ауаның температурасы әлемдік температуралық шкаланың градусымен немесе Цельсиймен (⁰С) көрсетіледі. Бұл шкаланың нөл градусы мұз еритін температураға, ал +100˚ - судың қайнау температурасына сәйкес келеді. Алайда АҚШ-та немесе кейбір елдерде әлі күнге дейін тек тұрмыста ғана емес, сондай-ақ метеоролигияда да Фаренгейт шкаласын (F) қолданады. Бұл шкалада мұздың еру және судың қайнау нүктелері арасындағы интервал 180˚-қа бөлінген, мұздың еру нүктесі +32˚. Осылайша Фаренгейттің бір градусының мәні 5/9˚С, ал Фаренгейт шкаласының нөлі - −17,8˚С-қа тең. Цельсийдің нөлі +32˚F-қа сәйкес келеді, ал +100˚С = +212˚F.

Сондай-ақ теориялық метеорологияда температураның абсолюттік шкаласын (Кельвина шкаласы, К) қолданады. Бұл шкаланың нөлі молекулалардың жылулық қозғалысының толық жойылуын білдіреді, яғни ең төменгі мүмкін температура. Тәжірибеде абсолютті нөл ретінде −273˚С қолданылады. Абсолютті шкала бірлігі мәні Цельсий шкаласы градусына тең. Сондықтан да Цельций шкаласының нөлі 273 абсолютті шкалаға (273К) сай келеді. Абсолютті шкала кезінде барлық температуралар абсолютті нөлден жоғары болады.

Атмосфералық температура өзгерісі (инверсиясы)

Атмосферадағы температура өзгерісі (инверсиясы) деп биіктікке көтерілген сайын ауа температурасының өсуіне байланысты өзгеретін метеорологиялық жағдайды айтады. Ауа температурасының биіктеген сайын қалыпты төмендеуі 100 м сайын 0,5 - 0,6С-ты құрайды. Жер бетінің температура инверсиясы оның жылуды қабылдауына байланысты болады. Ол тек жылдың жылы мезгілдеріндегі бұлт жоқ, ашық және желсіз түн мезгілінде ғана байқалады. Мұндай инверсиялардың қуаты көп емес, небары бірнеше метр, ал мөлшері - бірнеше градус.

Қыстың салқын уақытында жер беті температура инверсиясы тек қана түнде емес, сондай-ақ күндіз де байқалады. Олардың қалыңдығы бірнеше жүз метр, ал мөлшері 10 – 15 С және одан да жоғары болады. Әсіресе қыстың күндері, қар болған кезде инверсия қарқындылығы жоғары келеді; бұл жағдайда инверсиялық жағдайлар ұзақтылығы 5 – 7 тәулікке созылады.

Тропосферада температура инверсиясы ылғалдылық пен желдің ерекше режимімен сипатталады; биіктеген сайын салыстырмалы ылғалдылық азайып, жел жоғарылаған сайын өзгере береді.

Температура инверсиясы ауаның тік тоғының және соған байланысты су буының тасымалының дамуына жағдай жасайды. Жақсы дамыған инверсия жылы ауаның тұрақты қабатында ұзақ уақыт бойы тұрып қалады да пайда болған ағыстарға кедергі келтіреді.

Ауаның тігінен қозғалысының дамуын анықтайтын атмосфераның тұрақтылығының келесідей жағдайлары болады:

• жоғарылауға байланысты температураның біршама төмендеуімен сипатталатын тұрақсыз жағдай, бұл кезде бастапқы тік қозғалысқа ие болған зат бөлшектерінің қозғалысы үдей бастайды;

• биіктеген сайын температураның өсетін (инверсия) ерекше тұрақты жағдай, бұл кезде бастапқы тік жылдамдыққа ие болған зат бөлшектері өзінің бұрынғы қалпына келеді. Бұндай жағдай ауаның тіке қозғалысының дамуына кедергі келтіреді;

• қалыпсыз жағдай күйі, бұл кезде жоғарылауға байланысты температураның төмендеу градиенті шекті мәнге тең, ал бастапқы қозғалысқа ие болған бөлшектер өзінің энергиясын тауысқанша қозғала береді.

Кейде температуралық инверсиялар жер бетінің үлкен аймақтарына таралады. Олардың даму облысы барометриялық қысымы жоғары аймақтарда пайда болатын антициклондар дамыған облыстарға сәйкес келеді.

Россияның еуропалық аймағындағы инверсия қарқындылығы Арктикалық аудандар үшін - 80-100%, ал қалған аймақтар үшін - 60 - 80%. Инверсияның ең аз қайталануы маусым-мамыр айларында байқалады.

Жыл мен тәулікке байланысты құрлықтағы турбаленттік алмасу қарқындылығы төмендегі 3.1-ші суретте көрсетілген.