Температурата на въздуха се променя с надморската височина. Земна атмосфера и физични свойства на въздуха Каква е температурата на височина 150 км

инверсия

температурата на въздуха се повишава с надморската височина вместо обичайното понижение

Алтернативни описания

Възбудено състояние на вещество, в което броят на частиците е с по-висока енергия. ниво надвишава броя на частиците на по-ниско ниво (физика)

Смяна на посоката магнитно полеЗемята обърната, наблюдавана на интервали от време от 500 хиляди години до 50 милиона години

Промяна на нормалната позиция на елементите, поставянето им в обратен ред

Езиков термин, означаващ промяна в обичайния словоред на изречение

Обратен ред, обратен ред

Логическа операция "не"

Хромозомно пренареждане, свързано с ротация на отделни хромозомни участъци на 180

Конформна трансформация на евклидовата равнина или пространство

Пренареждане по математика

Драматично средство, показващо изхода от конфликта в началото на пиесата

В метрологията - необичайна промянавсеки параметър

Състояние на материята, в което повече високи ниваенергиите на съставните му частици са по-„населени“ с частици, отколкото по-ниските

IN органична химия- процес на разграждане на захариди

Промяна на реда на думите в изречението

Промяна на словореда за ударение

Бяла следа зад самолета

Промяна на словореда

Обратен ред на елементите

Промяна на обичайния словоред в изречението, за да се подобри изразителността на речта

В първите раздели, в които се срещнахме общ контурс вертикалната структура на атмосферата и с промените на температурата с надморската височина.

Тук ще разгледаме някои интересни функциитемпературен режим в тропосферата и в надлежащите сфери.

Температура и влажност в тропосферата.Тропосферата е най-интересната област, тъй като тук се образуват скалообразуващи процеси. В тропосферата, както вече беше посочено в глава I, температурата на въздуха намалява с височината средно с 6° за всеки километър издигане или с 0,6° на 100 м.Тази стойност на вертикалния температурен градиент се наблюдава най-често и се определя като средна от много измервания. Всъщност вертикалният температурен градиент в умерени шириниЗемята е променлива. Зависи от сезоните на годината, времето на деня, характера на атмосферните процеси, а в долните слоеве на тропосферата - главно от температурата на подстилащата повърхност.

През топлия сезон, когато въздушният слой в близост до повърхността на земята е достатъчно загрят, температурата намалява с височина. Когато повърхностният слой въздух е силно нагрят, величината на вертикалния температурен градиент надхвърля дори 1° на всеки 100 мповдигане.

През зимата при силно охлаждане на земната повърхност и приземния слой въздух вместо понижаване се наблюдава повишаване на температурата с височина, т.е. възниква температурна инверсия. Най-силните и най-мощни инверсии се наблюдават в Сибир, особено в Якутия през зимата, където преобладава ясно и тихо време, което насърчава радиацията и последващото охлаждане на повърхностния слой въздух. Много често температурната инверсия тук се простира на височина 2-3 км,а разликата между температурата на въздуха на повърхността на земята и горната граница на инверсията често е 20-25 °. Инверсиите също са характерни за централни райониАнтарктика. През зимата се срещат в Европа, особено в източната й част, Канада и други райони. Големината на изменението на температурата с височина (вертикален температурен градиент) до голяма степен определя климатичните условия и видовете движения на въздуха във вертикална посока.

Стабилна и нестабилна атмосфера.Въздухът в тропосферата се нагрява от подлежащата повърхност. Температурата на въздуха варира в зависимост от надморската височина атмосферно налягане. Когато това се случи без топлообмен с заобикаляща среда, тогава такъв процес се нарича адиабатен. Издигащият се въздух произвежда работа поради вътрешна енергия, която се изразходва за преодоляване на външно съпротивление. Следователно, когато въздухът се издига, той се охлажда, а когато се спуска, се нагрява.

Адиабатните промени на температурата възникват според сух адиабатИ влажни адиабатни закони.

Съответно се разграничават и вертикални градиенти на промените на температурата с височина. Сух адиабатен градиент- е промяната в температурата на сух или влажен ненаситен въздух за всеки 100 мповдигане и спускане с 1 °, А влажен адиабатен градиент- е намаляване на температурата на влажния наситен въздух на всеки 100 мнадморска височина по-малка от 1°.

Когато сух или ненаситен въздух се издига или понижава, температурата му се променя според сухоадиабатния закон, т.е. тя спада или се повишава съответно с 1° на всеки 100 м.Тази стойност не се променя, докато въздухът, когато се издига, достигне състояние на насищане, т.е. ниво на кондензацияводна пара. Над това ниво, поради кондензация, започва да се отделя латентна топлина на изпарение, която се използва за загряване на въздуха. Тази допълнителна топлина намалява количеството охлаждане, което въздухът получава, докато се издига. По-нататъшното издигане на наситения въздух става по влажно-адиабатния закон и температурата му намалява с не повече от 1° на 100 м,но по-малко. Тъй като съдържанието на влага във въздуха зависи от неговата температура, колкото по-висока е температурата на въздуха, толкова повече топлина се отделя по време на кондензация и колкото по-ниска е температурата, толкова по-малко топлина. Следователно адиабатичният градиент на влагата в топлия въздух е по-малък, отколкото в студения въздух. Например, при температура на повърхността на земята на издигащия се наситен въздух +20 °, влажният адиабатен градиент в долната тропосфера е 0,33-0,43 ° на 100 m, а при температура от минус 20 ° неговите стойности варират от 0,78° до 0,87° на 100 м.

Влажният адиабатен градиент също зависи от налягането на въздуха: колкото по-ниско е налягането на въздуха, толкова по-нисък е влажният адиабатен градиент при същата начална температура. Това се случва, защото при ниско налягане плътността на въздуха също е по-малка, следователно освободената топлина от кондензация отива за загряване на по-малка маса въздух.

Таблица 15 показва осреднените стойности на влагоадиабатния градиент при различни температури и стойности

налягане 1000, 750 и 500 mb,което приблизително съответства на повърхността на земята и височини от 2,5-5,5 км.

През топлия сезон вертикалният температурен градиент е средно 0,6-0,7° на 100 мповдигане.

Познавайки температурата на земната повърхност, е възможно да се изчислят приблизителните температурни стойности на различни височини. Ако, например, температурата на въздуха на повърхността на земята е 28°, тогава, ако приемем, че вертикалният температурен градиент е средно 0,7° на 100 мили 7° на километър, получаваме това при надморска височина 4 кмтемпературата е 0°. Температурният градиент през зимата в средните географски ширини над сушата рядко надвишава 0,4-0,5° на 100 м:Често има случаи, когато в определени слоеве въздух температурата почти не се променя с височина, т.е. възниква изотермия.

По величината на вертикалния градиент на температурата на въздуха може да се прецени естеството на равновесието на атмосферата - стабилно или нестабилно.

При стабилно равновесиеатмосфера, въздушните маси не са склонни да се движат вертикално. В този случай, ако определен обем въздух се измести нагоре, той ще се върне в първоначалното си положение.

Стабилно равновесие възниква, когато вертикалният температурен градиент на ненаситения въздух е по-малък от сухия адиабатен градиент, а вертикалният температурен градиент на наситения въздух е по-малък от влажния адиабатен. Ако при това условие малък обем ненаситен въздух се повдигне до определена височина чрез външно въздействие, тогава веднага щом действието престане външна сила, този обем въздух ще се върне в предишното си положение. Това се случва, защото повдигнатият обем въздух, изразходвал вътрешна енергия за своето разширяване, се охлажда с 1° на всеки 100 м(според сухоадиабатния закон). Но тъй като вертикалният температурен градиент на околния въздух беше по-малък от сухоадиабатния, се оказа, че повдигнатият обем въздух на дадена надморска височина има по-ниска температура от околния въздух. Имайки по-висока плътност в сравнение с плътността на околния въздух, той трябва да потъне, докато достигне първоначалното си състояние. Нека покажем това с пример.

Да приемем, че температурата на въздуха на земната повърхност е 20°, а вертикалният температурен градиент в разглеждания слой е 0,7° на 100 м.С тази стойност на градиента температурата на въздуха на надморска височина от 2 кмще бъде равен на 6° (фиг. 19, А).Под въздействието на външна сила, обем от ненаситен или сух въздух, повдигнат от повърхността на земята до тази височина, охлаждайки се според сухоадиабатния закон, т.е. с 1° на 100 m, ще се охлади с 20° и ще поеме температура равна на 0°. Този обем въздух ще бъде с 6° по-студен от околния въздух и следователно по-тежък поради по-голямата си плътност. Така че той ще започне

слизат, опитвайки се да достигнат първоначалното ниво, т.е. повърхността на земята.

Подобен резултат ще се получи и при издигащ се наситен въздух, ако вертикалният градиент на температурата на околната среда е по-малък от влажния адиабатен. Следователно при стабилно състояние на атмосферата в хомогенна въздушна маса не се получава бързо образуване на купести и купесто-дъждовни облаци.

Най-стабилното състояние на атмосферата се наблюдава при малки стойности на вертикалния температурен градиент и особено по време на инверсии, тъй като в този случай по-топъл и по-лек въздух се намира над долния студен и следователно тежък въздух.

При нестабилно атмосферно равновесиеОбемът въздух, издигнат от повърхността на земята, не се връща в първоначалното си положение, а поддържа движението си нагоре до ниво, при което температурите на издигащия се и околния въздух се изравняват. Нестабилното състояние на атмосферата се характеризира с големи вертикални температурни градиенти, които се дължат на нагряване на долните слоеве на въздуха. В същото време нагрятите въздушни маси отдолу, като по-леки, се втурват нагоре.

Да предположим например, че ненаситеният въздух в долните слоеве до височина 2 кмстратифициран нестабилно, т.е. неговата температура

намалява с надморската височина с 1,2° на всеки 100 м,и над въздуха, като се насити, има стабилна стратификация, т.е. температурата му пада с 0,6° на всеки 100 мповдигания (фиг. 19, b). Веднъж попаднал в такава среда, обемът на сухия ненаситен въздух ще се повиши според сухоадиабатния закон, т.е. охлажда се с 1° на 100 м.Тогава, ако температурата му на повърхността на земята е 20°, то на надморска височина 1 кмтя ще стане равна на 10°, докато температурата на околната среда е 8°. Тъй като е с 2° по-топъл и следователно по-лек, този обем ще се увеличи. На надморска височина 2 кмще бъде по-топъл от околната среда с 4°, тъй като температурата му ще достигне 0°, а температурата на околния въздух е -4°. Като отново е по-лек, въпросният обем въздух ще продължи да се покачва до височина 3 км,където температурата му става равна на температурата на околната среда (-10°). След това свободното издигане на определения обем въздух ще спре.

За определяне на състоянието на атмосферата се използват аерологични диаграми.Това са диаграми с правоъгълни координатни оси, по които се нанасят характеристиките на състоянието на въздуха.

Семействата са показани на аерологични диаграми сухаИ мокри адиабати,т.е. криви, представящи графично промяната в състоянието на въздуха по време на сухоадиабатни и мокроадиабатни процеси.

Фигура 20 показва такава диаграма. Тук изобарите са изобразени вертикално, изотермите (линии на еднакво въздушно налягане) са показани хоризонтално, наклонените плътни линии са сухи адиабати, наклонените прекъснати линии са мокри адиабати, пунктираните линии специфична влажностНа диаграмата по-долу са показани криви на изменение на температурата на въздуха с височина в две точки за един и същ период на наблюдение - 15 часа на 3 май 1965 г. Вляво е температурната крива по данни от радиозондата, публикувана в Ленинград, вдясно - в Ташкент. От формата на лявата крива на изменение на температурата с височина следва, че в Ленинград въздухът е стабилен. Освен това до изобарната повърхност 500 мбвертикалният температурен градиент е средно 0,55° на 100 м.На два малки слоя (на повърхности 900 и 700 mb)регистрирана изотермия. Това показва, че над Ленинград на височини 1,5-4,5 кмразположен атмосферен фронт, отделяйки студени въздушни маси в долната част на километър и половина от топлинен въздухразположени по-горе. Височината на нивото на кондензация, определена от положението на температурната крива спрямо мокрия адиабат, е около 1 км(900 мб).

В Ташкент въздухът имаше нестабилна стратификация. До височина 4 кмвертикалният температурен градиент беше близък до адиабатичен, т.е. за всеки 100 мС повишаването на температурата температурата се понижи с 1°, а над това до 12 км- по-адиабатен. Заради сухия въздух не се образуваха облаци.

Над Ленинград преходът към стратосферата се случи на височина 9 градуса км(300 mb),а над Ташкент е много по-високо - около 12 км(200 MB).

При стабилно състояние на атмосферата и достатъчна влажност могат да се образуват слоести облаци и мъгли, а при нестабилно състояние и висока влажност на атмосферата, топлинна конвекция,което води до образуването на купести и купесто-дъждовни облаци. Състоянието на нестабилност е свързано с образуването на дъждове, гръмотевични бури, градушки, малки вихри, шквалове и др.

н. Така наречената „неравност” на самолета, т.е. изхвърлянето на самолета по време на полет, също се причинява от нестабилното състояние на атмосферата.

През лятото атмосферната нестабилност е често срещана следобед, когато слоевете въздух близо до земната повърхност се нагряват. Следователно проливни дъждове, шквалове и други подобни опасни явленияметеорологичните условия се наблюдават по-често следобед, когато възникват силни вертикални течения поради прекъсване на нестабилността - възходящИ низходящдвижение на въздуха. Поради тази причина самолетите летят през деня на височина 2-5 кмнад повърхността на земята, те са по-податливи на „неравности“, отколкото по време на нощен полет, когато поради охлаждането на повърхностния слой въздух неговата стабилност се увеличава.

Влажността на въздуха също намалява с надморската височина. Почти половината от цялата влажност е концентрирана в първите един и половина километра от атмосферата, а първите пет километра съдържат почти 9/10 от цялата водна пара.

За да илюстрира ежедневно наблюдавания характер на температурните промени с височина в тропосферата и долната стратосфера в различни региони на Земята, Фигура 21 показва три стратификационни криви до височина 22-25 км.Тези криви са построени въз основа на радиозондови наблюдения в 15 часа: две през януари - Олекминск (Якутия) и Ленинград, а третата през юли - Тахта-Базар ( средна Азия). Първата крива (Олекминск) се характеризира с наличието на повърхностна инверсия, характеризираща се с повишаване на температурата от -48 ° на земната повърхност до -25 ° на надморска височина от около 1 км.По това време тропопаузата над Олекминск беше на надморска височина 9 градуса км(температура -62°). В стратосферата се наблюдава повишаване на температурата с надморска височина, чиято стойност е 22 кмнаближаваше -50°. Втората крива, представляваща промяната на температурата с височина в Ленинград, показва наличието на малка повърхностна инверсия, след това изотерма в голям слой и намаляване на температурата в стратосферата. На ниво 25 кмтемпературата е -75°. Третата крива (Тахта-Базар) е много различна от северната точка - Олекминск. Температурата на земната повърхност е над 30°. Тропопаузата се намира на 16 н.в км,и над 18 кмслучва се обичайното южно лятотемпературата се повишава с надморска височина.

Предишна глава::: Към съдържанието::: Следваща глава

Слънчевите лъчи, падащи върху повърхността на земята, я нагряват. Нагряването на въздуха става отдолу нагоре, т.е. от земната повърхност.

Предаването на топлина от долните слоеве на въздуха към горните слоеве се осъществява главно поради издигането на топъл, нагрят въздух нагоре и спускането на студен въздух надолу. Този процес на нагряване на въздуха се нарича конвекция.

В други случаи преносът на топлина нагоре се осъществява поради динамика турбуленция. Това е името, дадено на произволни вихри, които възникват във въздуха в резултат на триенето му със земната повърхност по време на хоризонтално движение или когато различни слоеве въздух се трият един в друг.

Конвекцията понякога се нарича топлинна турбулентност. Конвекцията и турбулентността понякога се комбинират често срещано име - обмен.

Охлаждането на долната атмосфера се случва по различен начин от нагряването. Земната повърхност непрекъснато губи топлина в заобикалящата я атмосфера чрез излъчване на невидими за окото топлинни лъчи. Охлаждането става особено силно след залез слънце (през нощта). Благодарение на топлопроводимостта, въздушните маси в близост до земята също постепенно се охлаждат, след което прехвърлят това охлаждане към горните слоеве въздух; в този случай най-интензивно се охлаждат най-долните слоеве.

В зависимост от слънчевото нагряване температурата на долните слоеве на въздуха варира през годината и денонощието, достигайки максимум около 13-14 часа. Дневен цикълтемпература на въздуха в различни дниза едно и също място не е постоянно; неговият размер зависи главно от метеорологичните условия. По този начин промените в температурата на долните слоеве на въздуха са свързани с промените в температурата на земната (подлежащата) повърхност.

Промените в температурата на въздуха възникват и от неговите вертикални движения.

Известно е, че въздухът се охлажда, когато се разширява, и се нагрява, когато се компресира. В атмосферата, по време на възходящото движение на въздуха, попадайки в области на повече ниско налягане, разширява се и се охлажда и, обратно, с движение надолу въздухът, компресиран, се нагрява. Промените в температурата на въздуха по време на неговите вертикални движения до голяма степен определят образуването и разрушаването на облаците.

Температурата на въздуха обикновено намалява с височината. промяна средна температурас надморска височина над Европа през лятото и зимата е дадена в таблицата „Средни температури на въздуха над Европа“.

Намаляването на температурата с височина се характеризира с вертикала температурен градиент. Това е името на промяната на температурата за всеки 100 m надморска височина. За технически и аеронавигационни изчисления вертикалният температурен градиент се приема равен на 0,6. Трябва да се има предвид, че тази стойност не е постоянна. Може да се случи в някой слой въздух температурата да не се променя с височината.

Такива слоеве се наричат изотермични слоеве.

Доста често в атмосферата има явление, когато в определен слой температурата дори се повишава с височина. Тези слоеве на атмосферата се наричат слоеве на инверсия. Инверсиите възникват по различни причини. Един от тях е охлаждане на подлежащата повърхност чрез радиация през нощта или зимно времепод ясно небе. Понякога, в случай на тих или слаб вятър, въздухът на повърхността също се охлажда и става по-студен от горните слоеве. В резултат на това въздухът на височина е по-топъл, отколкото на дъното. Такива инверсии се наричат радиация. Силни радиационни инверсии обикновено се наблюдават над снежната покривка и особено в планинските котловини, а също и при спокойни условия. Инверсионните слоеве се простират на височини от няколко десетки или стотици метри.

Инверсии възникват и поради движението (адвекцията) на топъл въздух върху студена подлежаща повърхност. Това са т.нар адвективни инверсии. Височината на тези инверсии е няколкостотин метра.

В допълнение към тези инверсии се наблюдават фронтални инверсии и компресионни инверсии. Фронтални инверсиивъзникват, когато топли въздушни маси преминават върху по-студени. Инверсии на компресиявъзникват, когато въздухът се спуска от горните слоеве на атмосферата. В този случай спускащият се въздух понякога се нагрява толкова много, че подлежащите му слоеве се оказват по-студени.

Температурни инверсии се наблюдават на различни височини в тропосферата, най-често на височина около 1 km. Дебелината на инверсионния слой може да варира от няколко десетки до няколкостотин метра. Температурната разлика по време на обръщането може да достигне 15-20°.

Възпроизвеждат се слоеве от инверсии голяма ролявъв времето. Тъй като въздухът в инверсионния слой е по-топъл от долния слой, въздухът в долните слоеве не може да се издигне. Следователно, инверсионните слоеве забавят вертикалните движения в долния въздушен слой. При полет под инверсионен слой обикновено се наблюдава неравност („неравност“). Над инверсионния слой полетът на самолет обикновено протича нормално. Под инверсионните слоеве се развиват така наречените вълнообразни облаци.

Температурата на въздуха влияе върху техниката на пилотиране и работата на оборудването. При земни температури под -20° маслото замръзва, така че трябва да се излива в загрято състояние. В полет при ниски температуриВодата в охладителната система на двигателя се охлажда интензивно. При повишени температури (над +30°) двигателят може да прегрее. Температурата на въздуха също влияе върху работата на екипажа на самолета. При ниски температури, достигащи до -56° в стратосферата, е необходимо специално облекло за екипажа.

Температурата на въздуха е много голямо значениеза прогноза за времето.

Температурата на въздуха се измерва по време на полет на самолет с помощта на електрически термометри, прикрепени към самолета. При измерване на температурата на въздуха е необходимо да се има предвид, че поради високите скорости на съвременните самолети, термометрите дават грешки. Високите скорости на самолета причиняват повишаване на температурата на самия термометър, поради триенето на неговия резервоар с въздуха и влиянието на нагряването поради компресията на въздуха. Нагряването от триенето се увеличава с увеличаване на скоростта на полета на самолета и се изразява със следните величини:

Скорост в км/ч…………. 100 200 З00 400 500 600

Нагряване от триене……. 0°.34 1°.37 3°.1 5°.5 8°.6 12°.b

Нагряването от компресия се изразява със следните количества:

Скорост в км/ч…………. 100 200 300 400 500 600

Отопление от компресия……. 0°.39 1°.55 3°.5 5°.2 9°.7 14°.0

Изкривяването на показанията на термометър, инсталиран на самолет при полет в облаците, е с 30% по-малко от горните стойности, поради факта, че част от топлината, генерирана от триене и компресия, се изразходва за изпаряване на вода, кондензирана във въздуха в формата на капчици.

Температура на въздуха. Мерни единици, промяна на температурата с надморска височина. Инверсия, изотермия, Видове инверсии, Адиабатен процес.

Температура на въздухае величина, характеризираща топлинното му състояние. Тя се изразява или в градуси по Целзий (ºС по Целзиевата скала, или в Келвин (K) по абсолютната скала. Преходът от температура в Келвин към температура в градуси по Целзий се извършва по формулата

t = T-273º

Долният слой на атмосферата (тропосферата) се характеризира с понижение на температурата с височина, възлизащо на 0,65ºС на 100 m.

Тази промяна на температурата с височина на 100 m се нарича вертикален температурен градиент. Познавайки температурата на повърхността на земята и използвайки стойността на вертикалния градиент, можете да изчислите приблизителната температура на всяка надморска височина (например при температура на повърхността на земята +20ºС на надморска височина от 5000 m, температурата ще бъде равна на:

20º-(0,65*50) = - 12,5.

Вертикалният градиент γ не е постоянен и зависи от типа въздушна маса, време на деня и сезон на годината, естеството на подстилащата повърхност и други причини. Когато температурата намалява с височина, γ се счита за положителна; ако температурата не се променя с височината, тогава γ = 0 слоеве се наричат изотермичен. Слоеве на атмосферата, където температурата нараства с височина (γ< 0), называются инверсия. В зависимост от големината на вертикалния температурен градиент състоянието на атмосферата може да бъде стабилно, нестабилно или безразлично по отношение на сух (ненаситен) или наситен въздух.

Температурата на въздуха намалява, докато се повишава адиабатично, тоест без топлообмен на частици въздух с околната среда. Ако частица въздух се издигне нагоре, нейният обем се разширява и вътрешната енергия на частицата намалява.

Ако една частица се спусне, тя се свива и нейната вътрешна енергия се увеличава. От това следва, че когато обемът на въздуха се движи нагоре, температурата му намалява, а когато се движи надолу, се увеличава. Тези процеси играят важна роля при образуването и развитието на облаците.

Хоризонталният градиент е температурата, изразена в градуси на разстояние от 100 km. При преминаване от студена ВМ към топла и от топла към студена може да надхвърли 10º на 100 км.

Видове инверсии.

Инверсиите са забавящи слоеве, заглушават вертикалните движения на въздуха, под тях има натрупване на водни пари или други твърди частици, които влошават видимостта, образуването на мъгла и различни формиоблаци Инверсионните слоеве също са спирачни слоеве за хоризонтални въздушни движения. В много случаи тези слоеве са ветрозащитни повърхности. Инверсии в тропосферата могат да се наблюдават близо до земната повърхност и на големи височини. Мощен слой на инверсия е тропопаузата.

В зависимост от причините за появата се разграничават следните видове инверсии:

1. Радиация - резултат от охлаждане на повърхностния слой въздух, обикновено през нощта.

2. Адвективен - когато топлият въздух се движи към студена подлежаща повърхност.

3. Компресия или понижаване – образува се в централни частибавно движещи се антициклони.

Тропосфера

Горната му граница е на надморска височина 8-10 km в полярните, 10-12 km в умерените и 16-18 km в тропичните ширини; по-ниска през зимата, отколкото през лятото. Долният, основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса атмосферен въздухи около 90% от всички налични водни пари в атмосферата. Турбулентността и конвекцията са силно развити в тропосферата, възникват облаци и се развиват циклони и антициклони. Температурата намалява с увеличаване на надморската височина със среден вертикален градиент от 0,65°/100 m

Тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слой от атмосферата, в който спадът на температурата с височина спира.

Стратосфера

Слой от атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 km. Характеризира се с лека промяна в температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаване на температурата в слоя 25-40 km от −56,5 до 0,8 ° C (горния слой на стратосферата или инверсионната област) . Достигнала стойност от около 273 K (почти 0 °C) на надморска височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. При вертикалното разпределение на температурата има максимум (около 0 °C).

Мезосфера

Мезосферата започва от надморска височина 50 km и се простира до 80-90 km. Температурата намалява с височина със среден вертикален градиент (0,25-0,3)°/100 m. енергиен процесе лъчист пренос на топлина. Сложни фотохимични процеси, включващи свободни радикали, вибрационно възбудени молекули и др., причиняват атмосферна луминесценция.

Мезопауза

Преходен слой между мезосферата и термосферата. Има минимум във вертикалното разпределение на температурата (около -90 °C).

Линия Карман

Височината над морското равнище, която условно се приема за граница между земната атмосфера и космоса. Линията Карман се намира на надморска височина от 100 км.

Граница на земната атмосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 km, където достига стойности от порядъка на 1500 K, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на ултравиолетови и рентгенови лъчи слънчева радиацияи космическа радиация, възниква йонизация на въздуха (“ полярни сияния") - основните региони на йоносферата лежат вътре в термосферата. На надморска височина над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата до голяма степен се определя от текущата активност на Слънцето. По време на периоди на ниска активност се наблюдава забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата, съседна на термосферата. В тази област усвояването слънчева радиациянезначително и температурата всъщност не се променя с надморската височина.

Екзосфера (разсейваща сфера)

Атмосферни слоеве до надморска височина 120 км

Екзосферата е дисперсионна зона, външната част на термосферата, разположена над 700 km. Газът в екзосферата е силно разреден и оттук неговите частици изтичат в междупланетното пространство (разсейване).

До височина 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от тяхното молекулни тегла, концентрацията на по-тежки газове намалява по-бързо с отдалечаване от повърхността на Земята. Поради намаляването на плътността на газа температурата пада от 0 °C в стратосферата до −110 °C в мезосферата. въпреки това кинетична енергияотделни частици на височини 200-250 km съответстват на температура от ~150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

На надморска височина от около 2000-3500 км екзосферата постепенно се превръща в така наречения околокосмически вакуум, който е изпълнен със силно разредени частици от междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ представлява само част от междупланетната материя. Другата част се състои от прахови частици от кометен и метеорен произход. В допълнение към изключително разредените прахови частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малко от 0,05% от общата маса на атмосферата. Въз основа на електрическите свойства на атмосферата се разграничават неутроносферата и йоносферата. В момента се смята, че атмосферата се простира до надморска височина от 2000-3000 км.

В зависимост от състава на газа в атмосферата се разграничават хомосфера и хетеросфера. Хетеросферата е област, в която гравитацията влияе върху разделянето на газовете, тъй като тяхното смесване на такава височина е незначително. Това предполага променлив състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза, тя се намира на надморска височина от около 120 km.

Публичен урок

по естествена история на 5

поправителен клас

Промяна на температурата на въздуха от височини

Разработено

учител Шувалова O.T.

Целта на урока:

Да се ​​развият знания за измерване на температурата на въздуха с височина, да се въведе процесът на образуване на облаци и видовете валежи.

По време на часовете

1. Организиране на времето

Наличие на учебник, работна книга, дневник, химикал.

2. Проверка на знанията на учениците

Изучаваме темата: въздух

Преди да започнем да изучаваме нов материал, нека си припомним материала, който сме обхванали, какво знаем за въздуха?

Фронтално проучване

Състав на въздуха

Откъде идват тези газове във въздуха: азот, кислород, въглероден двуокис, примеси.

Свойства на въздуха: заема място, свиваемост, еластичност.

Въздушно тегло?

Атмосферното налягане, промяната му с надморската височина.

Загряване на въздуха.

3. Учене на нов материал

Знаем, че нагрятият въздух се издига. Знаем ли какво се случва с нагрятия въздух след това?

Смятате ли, че температурата на въздуха ще намалява с височината?

Тема на урока: промяна на температурата на въздуха с надморска височина.

Цел на урока: да разберете как температурата на въздуха се променя с надморска височина и какви са резултатите от тези промени.

Откъс от книгата на шведския писател „Прекрасното пътешествие на Нилс с дивите гъски“ за едноок трол, който решил „Ще построя къща по-близо до слънцето - нека то ме топли“. И тролът се захвана за работа. Събираше камъни навсякъде и ги трупаше един върху друг. Скоро планината от техните камъни се издигна почти до самите облаци.

Сега, стига! - каза тролът. Сега ще си построя къща на върха на тази планина. Ще живея точно до слънцето. Няма да замръзна до слънцето! И тролът се изкачи на планината. Просто какво е това? Колкото по-високо се изкачва, толкова по-студено става. Стигна до върха.

„Е, мисли си той, оттук до слънцето има един хвърлей камък!“ И поради студа зъбът не докосва зъба. Този трол беше упорит: щом влезе в главата му, нищо не може да го избие. Реших да построя къща в планината и я построих. Слънцето изглежда близо, но студът все още прониква до костите. Така замръзна този тъп трол.

Обяснете защо упоритият трол замръзна.

Извод: колкото по-близо е въздухът до земната повърхност, толкова по-топъл е, а с височината става по-студен.

При издигане на височина 1500 м температурата на въздуха се повишава с 8 градуса. Следователно извън самолета на височина 1000 м температурата на въздуха е 25 градуса, а на повърхността на земята в същото време термометърът показва 27 градуса.

Какво има тук?

Долните слоеве на въздуха, нагрявайки се, разширяват се, намаляват плътността си и, издигайки се нагоре, предават топлина на горните слоеве на атмосферата. Това означава, че топлината, идваща от повърхността на земята, се задържа зле. Ето защо извън самолета става по-студено, а не по-топло, поради което упоритият трол замръзна.

Демонстрация на карти: ниски и високи планини.

Какви разлики виждате?

Защо върховете на високите планини са покрити със сняг, но няма сняг в подножието на планините? Появата на ледници и вечен сняг по върховете на планините е свързана с промени в температурата на въздуха с височината, климатът става по-суров и съответно климатът се променя. зеленчуков свят. На самия връх, близо до високите планински върхове, има царство на студ, сняг и лед. Планинските върхове в тропиците са покрити с вечен сняг. Границите на вечния сняг в планините се наричат ​​снежна линия.

Демонстрация на маса: планини.

Разгледайте картата със снимки на различни планини. Еднаква ли е височината на снежната граница навсякъде? С какво е свързано това? Височината на снежната граница варира. IN северните районитя е по-ниска, а на юг е по-висока. Тази линия не е начертана на планината. Как можем да дефинираме понятието „снежна линия“.

Снежната граница е линията, над която снегът не се топи дори през лятото. Под снежната граница има зона, характеризираща се с рядка растителност, след което има естествена промяна в състава на растителността, когато се приближи до подножието на планината.

Какво виждаме в небето всеки ден?

Защо се образуват облаци в небето?

Нагретият въздух, издигайки се, пренася невидимите за окото водни пари в по-висок слой на атмосферата. Когато се отдалечите от земната повърхност, температурата на въздуха спада, водните пари в него се охлаждат и се образуват малки капчици вода. Натрупването им води до образуването на облак.

ВИДОВЕ ОБЛАЦИ:

Цирус

Наслоен

Кумулус

Демонстрация на карта с видове облаци.

Перестите облаци са най-високите и тънки облаци. Те плуват много високо над земята, където винаги е студено. Това са красиви и студени облаци. Свети през тях синьо небе. Приличат на дълги пера на приказни птици. Затова се наричат ​​перести.

Слоестите облаци са твърди, бледосиви. Те покриват небето с монотонно сиво одеяло. Такива облаци носят лошо време: сняг, ръмежлив дъжд в продължение на няколко дни.

Купести облаци - големи и тъмни, те се втурват един след друг като в надпревара. Понякога вятърът ги отнася толкова ниско, че облаците сякаш докосват покривите.

Редките купести облаци са най-красиви. Те приличат на планини с ослепително бели върхове. И са интересни за гледане. Весели купести облаци бягат по небето, постоянно се променят. Приличат или на животни, или на хора, или на някакви приказни създания.

Демонстрация на карта с различни видовеоблаци

Определете кои облаци са показани на снимките?

При определени условия на атмосферния въздух валежите падат от облаците.

Какъв вид валежи познавате?

Дъжд, сняг, градушка, роса и др.

Най-малките капчици вода, съставляващи облаците, сливайки се помежду си, постепенно увеличават размера си, стават тежки и падат на земята. През лятото вали, през зимата - сняг.

От какво е направен снегът?

Снегът се състои от ледени кристали различни форми- снежинки, предимно шестлъчеви звезди, падат от облаците, когато температурата на въздуха е под нула градуса.

Често през топлия сезон градушка пада по време на дъждовна буря - валежипод формата на парчета лед, най-често с неправилна форма.

Как се образува градушката в атмосферата?

Капчици вода, падащи на голяма височина, замръзват и върху тях растат ледени кристали. Падайки надолу, те се сблъскват с капки преохладена вода и се увеличават по размер. Градушката може да причини много щети. Той унищожава култури, оголва гори, събаря зеленина и убива птици.

4. Общо за урока.

Какво ново научихте за въздуха в урока?

1. Намаляване на температурата на въздуха с надморска височина.

2. Снежна линия.

3. Видове валежи.

5. Задаване на домашна работа.

Научете бележките в бележника си. Наблюдаване на облаци и скициране в тетрадка.

6. Затвърдяване на наученото.

Самостоятелна работас текст. Попълнете празнините в текста, като използвате справочни думи.

Промяна на температурата на въздуха с надморска височина

Упражнение 1.Определете каква температура ще има въздушната маса, която не е наситена с водна пара и се издига адиабатично на височина 500, 1000, 1500 m, ако температурата й на повърхността на земята е 15º.

Температурата се променя с 1° при повишаване на въздушната маса на всеки 100 м. Тази стойност се нарича сух адиабатен температурен градиент.Когато въздухът, наситен с водна пара, се издига, неговата скорост на охлаждане намалява донякъде, тъй като се получава кондензация на водна пара, по време на която се отделя латентна топлина на изпаряване (600 кал на 1 g кондензирана вода), която се използва за загряване на този издигащ се въздух. Нарича се адиабатен процес, протичащ вътре в издигащия се наситен въздух влажен адиабат.Степента на понижение (увеличение) на температурата на всеки 100 m в издигаща се влажна наситена въздушна маса се нарича влажен адиабатен температурен градиент g V , и графиката на промените на температурата с височина при такъв процес се нарича мокър адиабат.За разлика от сухия адиабатичен градиент g a, влажният адиабатичен градиент g b е променлива стойност, в зависимост от температурата и налягането, и варира от 0,3° до 0,9° на 100 m височина (средно 0,6° на 100 m.). Колкото повече влага кондензира при издигане на въздуха, толкова по-малка е стойността на адиабатичния градиент на влага; с намаляване на количеството влага стойността му се доближава до сухия адиабатен градиент.

Вертикалният температурен градиент на надморска височина от 500 метра трябва да бъде = 12 °. Вертикалният температурен градиент на надморска височина от 1000 метра трябва да бъде = 9 °. Вертикалният температурен градиент на надморска височина от 1500 метра трябва да бъде = 6 °. Но веднага щом въздухът започне да се издига, той ще стане по-студен от околния въздух и температурната разлика се увеличава с надморската височина.

Но студеният въздух, бидейки по-тежък, има тенденция да се спуска надолу, т.е. заемете първоначалната позиция. Тъй като въздухът е ненаситен, с повишаването му температурата трябва да се понижава с 1°C на 100 m.

Следователно температурата на въздушната маса на височина 500 метра ще бъде = 10°C. Следователно температурата на въздушната маса на височина 1000 метра ще бъде = 5°C. Следователно температурата на въздушната маса на височина 1500 метра ще бъде = 0°C.

Определяне на височината на нивото на кондензация и сублимация

Упражнение 1.Определете височината на нивото на кондензация и сублимация на адиабатично издигащ се въздух, който не е наситен с водна пара, ако са известни неговата температура (T) и налягането на водната пара (e); T = 18є, e = 13,6 hPa.

Температурата на издигащия се въздух, който не е наситен с водни пари, се променя с 1° на всеки 100 метра. Първо, като използвате кривата на максималното налягане на парите спрямо температурата на въздуха, трябва да намерите точката на оросяване (φ). След това определете разликата между температурата на въздуха и точката на оросяване (T - f). Умножете тази стойност по 100 m, за да намерите нивото на кондензация. За да определите нивото на сублимация, трябва да намерите температурната разлика от точката на оросяване до температурата на сублимация и да умножите тази разлика по 200 m.

Нивото на кондензация е нивото, до което то трябва да се повиши, преди водната пара, съдържаща се във въздуха по време на адиабатно покачване, да достигне състояние на насищане (или 100% относителна влажност). Височината, на която водната пара в издигащия се въздух става наситена, може да се намери по формулата: , където T е температурата на въздуха; f - точка на оросяване.

f = 2.064 (според таблицата)

18 є - 2.064 = 15.936 є x 122 = 1994 m височина на насищане на водна пара.

Сублимацията настъпва при температура от -10°.

2,064 - (-10) = 12,064 x 200 = 2413m ниво на сублимация.

Задача 2 (B).Въздух с температура 12°C и относителна влажност 80% преминава над планини с височина 1500 м. На каква надморска височина ще започнат да се образуват облаци? Какви са температурите и относителна влажноствъздух на върха на билото и зад билото?

Ако е известна относителната влажност на въздуха r, тогава височината на нивото на кондензация може да се определи с помощта на формулата на Иполитов: h = 22 (100-r) h = 22 (100-80) = 440 m началото на образуването на слоести облаци .

Процесът на образуване на облак започва с факта, че определена маса от достатъчно влажен въздух се издига нагоре. Докато се издигате, въздухът ще се разширява. Това разширение може да се счита за адиабатно, тъй като въздухът се издига бързо и ако обемът му е достатъчно голям, топлообменът между въпросния въздух и околната среда по време на издигането просто няма време да се случи.

Когато един газ се разширява адиабатно, температурата му намалява. И така, издигайки се мокър въздухще изстине. Когато температурата на охлаждащия въздух падне до точката на оросяване, процесът на кондензация на парата, съдържаща се във въздуха, става възможен. Ако в атмосферата има достатъчен брой кондензационни ядра, този процес започва. Ако в атмосферата има малко ядра на кондензация, кондензацията започва не при температура, равна на точката на оросяване, а при по-ниски температури.

При достигане на височина 440 м издигащият се влажен въздух ще се охлади и ще започне кондензация на водни пари. Височината 440m е долната граница на формиращия се облак. Въздухът, който продължава да тече отдолу, преминава през тази граница, а процесът на кондензация на парите ще настъпи над определената граница - облакът ще започне да се развива във височина. Вертикалното развитие на облака ще спре, когато въздухът спре да се издига; в този случай ще се образува горната граница на облака.

Температурата на върха на билото е +3 °C, а относителната влажност на въздуха е 100%.

сух адиабатен градиент по местно време

Практически материал за урок по география в 6. клас - учебни материали: О.А. Климанова, В.В. Климанов, Е.В. Ким. Предлагат се за разглеждане задачи по темата "Температура на въздуха".

Решаването на географски задачи допринася за активното усвояване на курса по география и развива общообразователни и специални географски умения.

Цели:

Развитие на умения за изчисляване на температурата на въздуха на различни височини, изчисляване на надморска височина;

Развиване на способността за анализиране и правене на изводи.

Как се променя температурата с надморската височина?

При промяна на надморската височина с 1000 метра (1 km) температурата на въздуха се променя с 6°C (с увеличаване на надморската височина температурата на въздуха намалява, а с намаляване се повишава).

Географски задачи:

1. На върха на планината температурата е -5 градуса, височината на планината е 4500 м. Определете температурата в подножието на планината?

Решение:

За всеки километър нагоре температурата на въздуха пада с 6 градуса, тоест, ако височината на планината е 4500 или 4,5 км, се оказва, че:

1) 4,5 x 6 = 27 градуса. Това означава, че температурата е паднала с 27 градуса, а ако на върха е 5 градуса, то в подножието на планината ще има:

2) - 5 + 27 = 22 градуса в подножието на планината

Отговор: 22 градуса в подножието на планината

2. Определете температурата на въздуха на върха на 3 км планина, ако в подножието на планината е била + 12 градуса.

Решение:

Ако след 1 км температурата падне с 6 градуса, следователно

Отговор:- 6 градуса на върха на планината

3. На каква височина се е издигнал самолетът, ако външната температура е -30°C, а на повърхността на Земята +12°C?

Решение:

2) 42: 6 = 7 км

Отговор:самолетът се издигна на височина 7 км

4. Каква е температурата на въздуха на върха на Памир, ако през юли в подножието е +36°C? Височината на Памир е 6 км.

Решение:

Отговор: 0 градуса на върха на планината

5. Определете температурата на въздуха извън самолета, ако температурата на въздуха на повърхността на земята е 31 градуса и височината на полета е 5 km?

Решение:

Отговор: 1 градус температура извън самолета