Распределение температуры воздуха
Температура воздуха распределяется по Земле неравномерно. Она обычно уменьшается от экватора к полюсам, понижается с высотой и меняется в течение года из-за наклона земной оси и движения Земли вокруг Солнца.
Изменение температуры по широте
Главный фактор распределения температуры — количество солнечной радиации, поступающей на земную поверхность. На экваторе солнечные лучи падают почти отвесно: одна и та же энергия сосредоточена на небольшой площади. У полюсов лучи падают косо, поэтому энергия распределяется по большей площади и сильнее ослабляется в атмосфере.
Средняя годовая температура в целом уменьшается от экватора к полюсам. Это основная закономерность распределения температуры по широте, но местные условия — океанические течения, рельеф, высота и характер поверхности — могут заметно изменять картину.
Изменение не происходит строго одинаково на всех меридианах. В Северном полушарии зимой океан смягчает холод, а летом — прохладу; поэтому над океанами годовые температуры меняются слабее, чем над материками. Тёплые течения повышают температуру побережий, холодные — понижают её. В горах температура зависит не только от широты, но и от высоты.
На карте изотерм одинаковые температуры соединены линиями. Если изотермы расположены близко друг к другу, температура изменяется быстрее на единицу расстояния. Изотермы могут отклоняться от параллелей из-за различий суши и моря, течений и рельефа.
При сравнении двух пунктов сначала учитывают широту, затем высоту, близость к океану, влияние течений и время года. Нельзя делать вывод только по одному признаку.
Изменение температуры с высотой
В тропосфере температура в среднем понижается с высотой. Воздух нагревается главным образом от земной поверхности: поверхность поглощает солнечную энергию и передаёт тепло прилегающему воздуху. Чем выше, тем слабее этот источник нагрева. Кроме того, поднимающийся воздух расширяется при уменьшении давления и охлаждается.
Вертикальный градиент температуры — изменение температуры при подъёме или опускании на единицу высоты. Среднее значение в тропосфере: примерно \(0{,}6\ ^\circ\mathrm{C}\) на каждые 100 м, или \(6\ ^\circ\mathrm{C}\) на 1 км.
Здесь \(\Delta T\) — изменение температуры в градусах Цельсия, \(\gamma = 0{,}6\ ^\circ\mathrm{C}/100\ \mathrm{м}\) — среднее понижение, \(h\) — разность высот в метрах. При подъёме результат вычитают из исходной температуры, при спуске — прибавляют.
У подножия горы на высоте 300 м температура равна \(+18\ ^\circ\mathrm{C}\). Найдём температуру на высоте 1300 м.
Ответ: на высоте 1300 м температура примерно \(+12\ ^\circ\mathrm{C}\). Подробные типы задач собраны на странице изменение температуры с высотой.
Температура у подножия равна \(+10\ ^\circ\mathrm{C}\). Какой примерно будет температура на 500 м выше?
Сезонные изменения температуры
Смена времён года вызвана наклоном земной оси к плоскости орбиты и обращением Земли вокруг Солнца. В течение года меняются высота Солнца над горизонтом и продолжительность дня. Летом Солнце выше, день длиннее, поверхность получает больше энергии; зимой Солнце ниже и день короче.
Когда Северное полушарие наклонено к Солнцу, там лето, а в Южном — зима. Через полгода ситуация меняется. Поэтому времена года в полушариях противоположны.
Самый длинный день в Северном полушарии бывает около 22 июня, самый короткий — около 22 декабря. В Южном полушарии эти даты соответствуют противоположным сезонам. В дни равноденствий продолжительность дня и ночи примерно одинакова: около 12 часов.
Максимальная и минимальная температура обычно наблюдаются не в день летнего и зимнего солнцестояния, а несколько позже. Это связано с тепловой инерцией поверхности: суше и воде требуется время, чтобы нагреться или остыть. Поэтому наиболее высокая среднемесячная температура часто бывает в июле, а наиболее низкая — в январе в Северном полушарии.
| Фактор | Летом | Зимой |
|---|---|---|
| Высота Солнца | Больше | Меньше |
| Продолжительность дня | Длиннее | Короче |
| Поступление солнечной энергии | Выше | Ниже |
| Средняя температура | Выше | Ниже |
Суточный и годовой ход температуры
Суточный ход — изменение температуры в течение суток. Минимум обычно наблюдается вскоре после восхода Солнца, а максимум — примерно в 14–15 часов местного времени, хотя солнечный полдень наступает раньше. Причина запаздывания — поверхность продолжает получать больше энергии, чем отдаёт, ещё некоторое время после полудня.
Годовой ход зависит от широты и свойств поверхности. Вблизи экватора сезонные различия невелики, потому что высота Солнца и продолжительность дня меняются мало. В умеренных широтах различия заметнее, а в полярных районах они особенно велики: возможны полярный день и полярная ночь.
Для анализа карты температуры воздуха сравнивают изотермы, определяют направление изменения температур и учитывают причины отклонений. Значительная годовая амплитуда характерна для континентального климата, небольшая — для морского.
1. Путать широту и высоту: широта меняется при движении с севера на юг, высота — при подъёме над уровнем моря. 2. При подъёме прибавлять температуру вместо вычитания. 3. Считать, что температура максимальна ровно в полдень или в день солнцестояния. 4. Забывать, что сезоны в Северном и Южном полушариях противоположны. 5. Сравнивать температуры по широте, не учитывая океан, течения и рельеф.
Сначала запишите, что сравнивается: широта, высота или дата. Затем определите направление изменения — увеличивается температура или уменьшается — и только после этого подставляйте числа в формулу.
Quick-test
Проверьте понимание темы
Главное
- Средняя годовая температура в целом понижается от экватора к полюсам.
- В тропосфере температура в среднем уменьшается примерно на \(0{,}6\ ^\circ\mathrm{C}\) при подъёме на 100 м.
- Смена сезонов связана с наклоном земной оси и обращением Земли вокруг Солнца.
- Максимумы и минимумы температуры запаздывают относительно солнцестояний и суточного полудня из-за тепловой инерции.
- На распределение температуры также влияют океаны, течения, рельеф, высота и свойства земной поверхности.