Температура воздуха

Основное количество тепла, нагревающего атмосферу, идет от поверхности Земли. Величина отдачи тепла поверхностью Земли зависит от многих факторов: рельефа местности, характера пород, растительности, географической широты местности и т. д. Процесс прогревания атмосферы протекает следующим образом. В дневные часы тепло от нагретой солнечными лучами Земли передается близ­лежащим слоям воздуха. Чем больше нагрета Земля, тем больше она отдает тепла. Так как теплый воздух легче холодного, нижний нагретый слой воздуха поднимается кверху, а на его место сверху поступает холодный воздух, который по мере нагревания также поднимается в более высокие слои. Так возникают встречные кон­векционные токи, переносящие тепло от поверхности Земли в ат­мосферу.

Движение воздуха происходит не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении вследствие различной степени на-гретости грунтов, неровности земной поверхности и т. п. Степень нагретости воздуха и почвы выражается температурой. Колебания температуры воздуха у поверхности Земли весьма значительны. Они отмечаются как в течение суток, так и в годовом разрезе.

Суточные колебания температуры воздуха особенно резко про­являются в жарких пустынных областях. Пары воды, обычно слу­жащие защитным экраном, здесь почти отсутствуют. Поэтому, на­пример, в Каракумах, Гоби, Атакаме и Сахаре разница между температурой воздуха ночью и его максимальной температурой днем составляет 50—70° С. На экваторе разница между дневной и ночной температурой незначительная. В области с умеренным влаж­ным климатом суточные колебания температуры воздуха не столь велики. При этом в долинах рек они больше, чем в местностях с холмистым рельефом. Минимальные суточные изменения темпера­туры воздуха наблюдаются в районах с открытыми водоемами или заболоченными массивами. По мере удаления от поверхности Зем­ли влияние теплоотдачи земной поверхностью уменьшается и ко­лебания температуры воздуха становятся соответственно меньше.

Годовые колебания температуры достигают наибольшей величи­ны в областях с континентальным климатом. Например, в централь­ных районах Якутской АССР (бассейны рек Лены, Яны) минималь­ные температуры в январе опускаются ниже —65°, —70° С, а макси-

17

малыше в июле поднимаются до +25—30° С. Годовая амплитуда составляет 90—100° С. Средняя годовая температура в районе Якутск — Оймякон колеблется от —10 до —16° С, причем опреде­ляется она в основном низкими отрицательными температурами зимних месяцев. Значительные годовые изменения температуры наблюдаются в северных районах Африки. Так, в районе Алжира минимальная температура января достигает —5° С, а максималь­ная в июле +47° С, годовая амплиту­да 52° С. В восточной части пустыни Кызылкум максимальная температура в июле +45° С при минимальной в ян­варе —26° С. В отличие от района Якутска резкие колебания здесь свя­заны с сильным нагревом воздуха в летние месяцы. Средняя годовая тем­пература в Алжире +17° С, в Кызыл­кумах + 15° С. Наименьшие темпера­турные колебания свойственны облас­тям, близким к экватору. Годовая ам­плитуда в экваториальной зоне Афри­ки и других стран изменяется всего лишь в пределах 2—3°С, а в абсолют­ных значениях — от 48 до 50° С. При­вычное для нас деление года на че­тыре сезона в этих областях неприме­нимо. Здесь чередование дождливых периодов с сухими оказывает гораздо большее влияние на условия жизни и хозяйственную деятельность, чем тем­пературный режим.

Рис. 4. Термометры: обыкновен­ный (А), максимальный (Б) и минимальный (В)

Температура воздуха измеряется термометрами. По характеру наполне­ния различают термометры с жид­костью (спиртом), металлом (ртутью) и'газом (водородом). Устройство тер­мометров не требует особых пояснений. Ответственные части термометров — стеклянный резервуар с капилляром и шкала для отсчетов (рис. 4, А). Существуют термометры различной градуировки. В СССР при­нято пользоваться термометром, который имеет шкалу с делениями от 0 до 100° С. В зависимости от цели наблюдений употребляются термометры максимальные и минимальные. Максимальный термо­метр служит для измерения максимальных температур. Он имеет шкалу с делениями через 0,5°; более дробные части градуса отсчи­тываются на глаз. В этом термометре на дне резервуара прикреп­лена тонкая игла, конец которой входит в капилляр (рис. 4, Б). Между стенками капилляра и иглой образуется маленькое кольце­вое отверстие, через которое ртуть, расширяясь при повышении

18

температуры, может входить в капилляр, но не может вернуться в резервуар при охлаждении и понижении температуры. Для измере­ния минимальной температуры ртутный термометр непригоден. Ртуть замерзает при температуре —39° С, поэтому минимальные термометры наполняют спиртом, который замерзает при —114° С. В минимальном термометре (рис. 4, В) внутри капилляра, запол­ненного спиртом, имеется тонкая палочка (штифтик) с расширен­ными концами. При понижении температуры столбик спирта в ка­пилляре сокращается и пленка поверхностного натяжения спирта увлекает за собой штифтик книзу, в сторону резервуара. В случае вторичного повышения температуры спирт поднимается по капил­ляру, обтекая штифтик, который остается на месте.

Таким образом, по положению верхне­го конца штифтика определяют нашшзшую температуру в период наблюдений. По менис­ку спирта в капилляре определяют температу­ру воздуха в данный момент.

Рис. 5. Будка для при­боров, используемых при измерениях тем­пературы и влажности воздуха

Термометры для измерения температуры и влажности воздуха устанавливают в специ­альных будках (рис. 5), которые защищают приборы от прямого влияния солнечных лучей. Размеры будки обычно следующие: высота 590 мм, ширина 460 мм, глубина 290 мм. Так как резервуары термометров должны нахо­диться на расстоянии 2 м от поверхности зем­ли, где уже не сказывается влияние темпера­туры почвы, будку устанавливают на опреде­ленной высоте над Землей. Дверцы будки де­лают из полосок железа шириной 60 мм, рас­положенных под углом 45° к горизонту, вслед­ствие чего она хорошо вентилируется и на­дежно защищает приборы от прямого дейст­вия солнечных лучей. На дне будки укрепляют железный штатив, на горизонтальной перекладине которого устанавливают два пси­хрометрических термометра, а в нижней части при помощи специ­альных лапок закрепляют в горизонтальном положении максималь­ный термометр.

Чтобы знать температуру воздуха в каждый момент периода на­блюдений, пользуются самописцем, или термографом, производя­щим непрерывную запись температуры (рис. 6). Прибор имеет вос­принимающую (а) и записывающую (б) части. Воспринимающей частью служит пластинка, состоящая из спаянных полосок двух металлов (биметаллическая), обладающих различными коэффици­ентами расширения. При изменении температуры пластинка изги­бается и передает движение перу, вычерчивающему соответствую­щую кривую на ленте барабана, приводимого во вращение часовым механизмом. При повышении температуры перо перемещается по ленте вверх, при понижении — вниз.

19

Наблюдения показывают, что наиболее высокая температура воздуха за сутки бывает через 2—3 ч после полудня. Таким образом, кривая суточного хода температуры воздуха имеет в среднем один минимум — перед восходом солнца и один максимум — около 14 ч. Поскольку время восхода солнца в течение года изменяется, мини­мальная и максимальная температуры воздуха в различное время года также приходятся на различные часы.

Рис 6. Термограф

Чтобы наглядно изобразить распределение температуры возду­ха на большой территории, измеряют температуру в различных точках этой территории и данные наблюдений наносят на географи-

!

20

Рис. 7. Карта изотерм

ческую карту. Линии, соединяющие точки с одинаковой температу­рой, называются изотермами. Для сравнения температур их обычно приводят к уровню моря. Для этой цели пользуются вертикаль­ным температурным градиентом, который по данным многочислен­ных наблюдений в среднем составляет 0,5° на 100 м. Для приведе­ния температуры к уровню моря следует величину вертикального температурного градиента умножить на высоту расположения стан­ции над уровнем моря и разделить на 100; полученное число при­бавить к показанию температуры, замеренной на станции. Напри­мер, на станции, расположенной на высоте 400 м над уровнем моря, температура воздуха в январе равна —8,5° С. Температура, приве­денная к уровню моря, будет составлять:

Карты изотерм строятся по среднемесячным и среднегодовым^ температурам как для отдельных районов, так и для крупных тер­риторий. Годовые изотермы северного и южного полушарий приве­дены на рис. 7.