Практичний матеріал для уроку географії у 6 класі - УМК: О.А. Кліманова, В.В. Климанов, Е.В. Кім. Для розгляду пропонуються завдання на тему "Температура повітря".

Вирішення географічних завдань сприяє активному засвоєнню курсу географії, формує загальнонавчальні та спеціальні географічні навички.

Цілі:

Розвиток умінь вираховувати температуру повітря різних висотах, обчислювати висоту;

Розвиток здібностей аналізувати, робити висновки.

Як змінюється температура із висотою?

У разі зміни висоти на 1000 метрів (1 км) температура повітря змінюється на 6°С (при збільшенні висоти температура повітря знижується, а при зменшенні – підвищується).

Географічні завдання:

1.На вершині гори температура -5 градусів висота гори 4500 м. Визначте температуру біля підніжжя гори?

Рішення:

На кожен кілометр вгору температура повітря знижується на 6 градусів, тобто якщо висота гори 4500 або 4,5 км виходить, що:

1) 4,5 х 6 = 27 градусів. Це означає, що на 27 градусів знизилася температура, а якщо на вершині – 5 градусів, то біля підніжжя гори буде:

2) - 5 + 27 = 22 градуси біля підніжжя гори

Відповідь: 22 градуси біля підніжжя гори

2.Визначте температуру повітря на вершині гори 3 км, якщо біля підніжжя гори вона становила + 12 градусів.

Рішення:

Якщо через 1 км температура знижується на 6 градусів, отже

Відповідь:- 6 градусів на вершині гори

3. На яку висоту піднявся літак, якщо його бортом температура -30°С, а біля поверхні Землі +12°С?

Рішення:

2) 42: 6 = 7 км

Відповідь:літак піднявся на висоту 7 км

4. Якою є температура повітря на вершині Памірі, якщо в липні біля підніжжя вона становить +36°С? Висота Паміру 6 км.

Рішення:

Відповідь: 0 градусів на вершині гори

5. Визначте температуру повітря за бортом літака, якщо температура повітря на поверхні землі дорівнює 31 градус, а висота польоту - 5 км?

Рішення:

Відповідь: 1 градус температура за бортом літака

Температура повітря, безумовно, є важливим елементом комфортабельності людини. Мені, наприклад, догодити в цьому плані дуже складно, взимку я скаржуся на холод, влітку знемагаю від спеки. Однак цей показник не статичний, адже чим вища точка від поверхні Землі, тим там холодніше, але з чим пов'язаний такий стан речей? Почну з того, що температура - це один із станівнашої атмосфери, Що складається з суміші найрізноманітніших газів. Щоб зрозуміти принцип "висотного похолодання", зовсім не обов'язково заглиблюватись у вивчення термодинамічних процесів.

Чому змінюється температура повітря із набором висоти

Ще з часів шкільних уроків мені відомо, що на вершинах гір та скелястих утворень спостерігається снігнавіть у тому випадку, якщо у них підніжжя досить тепло. Це і є головним доказом того, що на високих висотах може бути дуже холодно. Однак не все так категорично і однозначно, річ у тому, що при сході вгору повітря то остигає, то знову нагрівається. Рівномірне зниження спостерігається лише до певного моменту, потім атмосфера в буквальному значенні лихоманить, проходячи через такі етапи:

1. Тропосфера.
2. Тропопауза.
3. Стратосфера.
4. Мезосфера і т.д.

Температурні коливання у різних шарах

Тропосфера відповідає за більшість погодних явищ адже вона - найнижчий шар атмосфери, де літають літаки та утворюються хмари. Перебуваючи в ній, повітря стабільно замерзає приблизно кожні сто метрів. Але, досягаючи тропопаузи, температурні коливання припиняються та зупиняються в районі. 60-70 градусів за Цельсієм.

Найдивовижніше, що у стратосфері вона знижується практично до нуля, оскільки піддається нагріванню від ультрафіолетового випромінювання. У мезосфері тенденція знову йде на зниження, а перехід у термосферу обіцяє рекордний мінімум. -225 за Цельсієм. Далі відбувається знову нагрівання повітря, проте через значну втрату в щільності, на цих рівнях атмосфери температура відчувається зовсім інакше. Принаймні польотам орбітальних штучних супутників ніщо не загрожує.

Перш ніж розглянути розподіл температури повітря на земній поверхні в найбільш холодні і теплі місяці, необхідно сказати про зміну температури з висотою, оскільки ізотерми всіх місцевостей призводять до рівня моря; треба знати, як відбувається цей процес приведення.
Досі ми говорили про нагрівання поверхні землі, тепер розглянемо умови нагрівання повітряної оболонки, що торкається цієї поверхні.
Нагрівання атмосфери відбувається, як ми вже говорили, частково безпосередньо сонцем: пари води, вуглекислий газ та порошини поглинають частину сонячних променів. Але, головним чином, нагрівання повітря відбувається шляхом передачі тепла від нагрітої поверхні землі, теплопровідністю та випромінюванням. Чим теплопрозорість атмосфери менша (наприклад при велику кількістьводяної пари або Вуглекислий газу повітрі), тим більше вона затримує тепло, що випускається земною поверхнею, і тим більше, отже, нагрівається від землі.
З багатьох причин слід було б очікувати, що у верхніх шарах повітря температура буде нижчою, ніж у нижніх: 1) верхні шари атмосфери більш розріджені, тому вони менш затримують теплоту, що отримується безпосередньо від сонця, і 2) нагрівання повітря, головним чином, відбувається знизу . Але разом з тим повітря, як і вода, i прагне розташуватися так, щоб нагорі були тепліші та легші шари, а внизу холодніші та важкі. Дійсно, повітря, що стикається із земною поверхнею, нагріваючись, розширюється, робиться менш щільним і піднімається догори, а щільніше і холодне повітряопускається донизу. В результаті такої циркуляції можна було б очікувати, що вгорі та внизу атмосфера матиме однакову температуру (принаймні в деякі моменти дня) або температура підвищуватиметься догори. Насправді ж спостереження і досвід показали, що температура загалом знижується з висотою, але причина цього зниження полягає в іншому, а саме: теплі частинки повітря, що піднімаються, потрапляють у більш рідкісні шари, тому поступово розширюються при своєму піднятті, причому на розширення витрачається відоме кількість тепла, тобто робота розширення повітря відбувається за рахунок його теплоти. При піднятті маси повітря в атмосфері без припливу тепла з боку, або, як кажуть, при адіабатичному процесі, температура цієї маси знижується (внаслідок розширення) на 1° при піднятті на 100 м. Це положення застосовується до сухого повітря, а також до повітря, містить водяні пари, коли при охолодженні не починається ще їх конденсація. Повітря, насичене парами води, втрачає менше: при піднятті на 100 м воно охолоджується не на 1°, а приблизно на 0,5-0°,4. Це пояснюється наступним: якщо піднімається повітря, насичене парами, то при зниженні температури (внаслідок розширення повітря) пари згущуються і частина їх переходить у рідкий стан, причому виділяється прихована теплота пароутворення.
При своєму опусканні повітря нагрівається, тому що воно дедалі більше стискається, причому внаслідок стиснення розвивається теплота. При опусканні як сухого, так і насиченого водяними парами повітря величина нагрівання однакова і дорівнює 1° на кожні 100 м. Спостереження над зміною температури повітря з висотою виробляються на горах, на високих будівлях, крім того, проводилися досліди з повітряними кулями, зміями та аеропланами, які, забезпечувалися метеорографами - приладами, що записують автоматично не тільки температуру, але також тиск, вологість повітря та швидкість вітру на різних висотах. У Останніми рокамитемпературу на висоті вивчають з допомогою радіозондів, і навіть під час польотів на стратостатах.
Спочатку спостереження проводилися на Ейфелевій вежі, яка доступна дії більш менш вільного повітря, причому термометри були встановлені так, щоб пряма промениста сонячна енергія не діяла безпосередньо на них. Вони були встановлені на висоті 2 м, 123 м. 197 м, 302 м. Виявляється, що вдень у нижніх шарах атмосфери постійно тепліше, ніж у верхніх шарах, причому влітку, коли земля, а отже, і нижні шари атмосфери сильно нагріті, зменшення температури з підняттям на кожні 100 м більше адіабатичної величини, тобто більше 1°.
Влітку циркуляція повітря буває особливо енергійна і навіть помітна (на око); у спекотний літній день ми бачимо, що повітря ніби струмує над сильно нагрітими поверхнями.
При такому стані повітря, як кажуть, знаходиться в нестійкій рівновазі, нагріваючись від поверхні, що підстилає. Вночі, як показали спостереження на Ейфелевій вежі, внизу над поверхнею землі повітря холодніше, ніж у верхніх шарах. Такий розподіл температури носить назву нижньої інверсії температури, на відміну від іншої інверсії, що стала відомою порівняно недавно і називається верхньою. Пояснюється нижня інверсія тим, що земля за ніч випромінює багато теплоти і тому сильно охолоджується. Це охолодження передається нижнім шарам повітря, які робляться щільнішими і стікають донизу, прагнучи заповнити поглиблення. Тому в гористих місцевостях у долинах взимку буває дуже холодно, а на схилах гір дещо тепліше. Особливо різко інверсія виявляється під час ясних зимових ночей.
Спостереження більш значної висоті (близько 3-4 км), де температура землі не відіграє вже такої ролі, показали, що інверсії там існують значно рідше. Падіння температури з висотою, розраховане на 100 м (вертикальний температурний градієнт), під час підйому в шарах атмосфери, що перевищують 2-3 км, поступово зростає і на висотах 7-10 км досягає свого максимуму. У цих високих шарах інверсій немає, і температура обумовлена ​​головним чином конвекційними висхідними і низхідними струмами. Висхідні струми дають для повітря, не насиченого водяними парами, падіння температури 1° на 100 м підняття; для повітря, насиченого водяними парами, зниження температури значно менше (див. вище). Тому на цих висотах температурні градієнти взимку, коли в атмосфері мало водяної пари, бувають більше, ніж влітку.
На більших висотах (понад 7-10 км) температурний градієнт починає швидко падати, потім падіння температури зовсім припиняється, і навіть настає невелике підвищення температури (верхня інверсія). Таким чином, товщу атмосфери можна розділити на два шари: нижній, в якому відбувається зниження температури з висотою, а потім верхній, де цього зниження немає, а, навпаки, спостерігається невелике підвищення. Першим – нижнім – шарам дано назву тропосфери, а другим – верхнім – стратосфери.
У середньому межа стратосфери перебуває в розквіті 11 км. Спостереження показали, що межа стратосфери до екватора піднімається, до полюсів опускається. Так, у полярних країнах кордон стратосфери знаходиться на висоті 8-10 км, у середній Європі 11-12 км, тоді як під тропіками вона на висоті 16-18 км. Внаслідок цього під тропіками у високих шарах температура на тій самій висоті нижча, ніж над полюсами. Зрозуміло, що вище перебуває межа стратосфери, то більше вписувалося буде зниження температури з висотою. Найнижча температура у верхніх шарах тропосфери було знайдено неподалік екватора.
Спостереження в Батавії, за кілька градусів на південь від екватора, дали цифри близько -87°, один раз на висоті 17 км навіть -91°,9.
Це найнижча температура, яка спостерігалася у атмосфері. Над Європою найбільше низькі температурирідко опускаються нижче -70 °. Висота кордону стратосфери змінюється протягом року. Мінімум її висоти спостерігається взимку або провесною, максимуму вона осягає до кінця літа.
Все сказане відноситься до верхніх шарів атмосфери, для товщі атмосфери в 4-5 км можна прийняти, що зниження температури з висотою, при піднятті на 100 м, в середньому за рік дорівнює 0,5-0°,6, і цю величину мають на увазі, коли наводять температуру до рівня моря. У горах і на плоскогір'ях при зміні температури з висотою мають значення різні побічні обставини, наприклад, чи схил гори до сонця або перебуває в тіні. Крім того, там, де зими бувають суворі, вершини часто мають більш високу температуру, ніж долини, і така інверсія температури існує не тільки вночі, а тримається протягом усього холодного періоду. Так, у Східному Сибіру взимку буває затишшя внаслідок високого барометричного тиску, і поверхня землі вкрита снігом, що відбиває багато тепла; холодне повітря там внаслідок більшої щільності наповнює долини та западини і затримується в них, тоді як на вершинах хребтів у цей час тримається більше висока температура. Аналогічне явище спостерігалося й у багатьох альпійських долинах, захищених горами від панівних вітрів. Але загалом і для гір можна прийняти зниження температури на кожні 100 м підняття рівним 0 °, 5 в середньому за рік, причому влітку і навесні падіння температури відбувається швидше, взимку та восени повільніше.

Популярні статті сайту з розділу «Сни та магія»

Якщо наснився поганий сон...

У серпні місяці ми відпочивали на Кавказі у моєї однокурсниці Нателли. Нас пригощали найсмачнішим шашликом та домашнім вином. Але найбільше запам'яталася мені екскурсія в гори. Внизу було дуже тепло, але вгорі просто холодно. Я задумалася про те, чому з висотою температура повітря знижується. Під час підйому на Ельбрус це було дуже помітно.

Зміна температури повітря з висотою

Поки ми піднімалися гірським маршрутом, провідник Зураб пояснював нам причини зниження температури повітря з висотою.

Повітря в атмосфері нашої планети знаходиться у полі тяжіння. Тому його молекули постійно перемішуються. При русі вгору молекули розширюються, і температура падає, під час руху вниз, навпаки, підвищується.

Це видно, коли літак піднімається на висоту і в салоні відразу стає холодно. Я й досі пам'ятаю свій перший переліт до Криму. Запам'ятала його саме завдяки цій різниці температури внизу і на висоті. Мені здавалося, що ми просто висимо в холодному повітрі, а внизу — карта місцевості.

Температура повітря залежить від температури поверхні землі. Повітря прогрівається від нагрітої сонцем Землі.

Чому з висотою знижується температура у горах

Про те, що в горах холодно та важко дихати, знають усі. Я це випробувала на собі у поході на Ельбрус.

Такі явища мають кілька причин.

1. У горах повітря розріджене, тому погано прогрівається.
2. Промені сонця потрапляють на похилу поверхню гори і прогрівають її набагато менше, ніж на рівнині.
3. Білі шапки снігу на гірських вершинах відбивають промені сонця, і це також знижує температуру повітря.

Куртки нам дуже стали в нагоді. У горах, попри серпень місяць, було холодно. Біля підніжжя гори розкинулися зелені луки, а вгорі лежав сніг. Місцеві пастухи та вівці давно пристосувалися до життя у горах. Їх не бентежить холодна температура, а їх спритності пересування гірськими стежками можна тільки позаздрити.

Так наша поїздка на Кавказ виявилася ще й пізнавальною. Ми чудово відпочили і на особистому досвідідізналися, як із висотою температура повітря знижується.

Щоб дещо спростити розгляд питання, атмосферу поділяють на три основні шари. Розшарування атмосфери – насамперед результат неоднакової зміни температури повітря з висотою. Нижні два шари порівняно однорідні за складом. Тому зазвичай кажуть, що вони утворюють гомосферу.

Тропосфера. Нижній прошарок атмосфери називається тропосферою. Сам цей термін означає „сфера повороту” і пов'язаний з характеристиками турбулентності даного шару. Усі зміни погоди та клімату є результатом фізичних процесів, що відбуваються саме в цьому шарі. зменшення температури повітря з висотою притаманне і решті всієї атмосфери.

Різні перетворення енергії відбуваються насамперед саме у тропосфері. Внаслідок безперервного зіткнення повітря із земною поверхнею, а також надходження в нього енергії з космосу, він починає рухатися. Верхня межа цього шару розташовується там, де зменшення температури з висотою змінюється її зростанням, приблизно на висоті 15-16 км над екватором і 7-8 км над полюсами. Як і сама Земля, під впливом обертання нашої планети теж дещо сплющена над полюсами і розбухає над екватором. Однак цей ефект виражений в атмосфері значно сильнішим, ніж у твердій оболонці Землі.

У напрямку поверхні Землі до верхньої межі тропосфери температура повітря знижується. Над екватором мінімальна температураповітря становить близько -62 ° С, а над полюсами близько -45 ° С. Однак залежно від пункту вимірювань температура може бути дещо іншою. Так, над островом Ява на верхньому кордоні тропосфери температура повітря знижується до рекордно низького значення -95°С.

Верхня межа тропосфери називається тропопаузою. Більше 75% маси атмосфери лежить нижче тропопаузи. У тропіках у межах тропосфери перебуває близько 90% маси атмосфери.

Тропопауза була відкрита в 1899 р., коли у вертикальному профілі температури на певній висоті було виявлено її мінімум, а потім температура трохи підвищувалася. Початок цього підвищення означає перехід до наступного шару атмосфери – до стратосфери.

Стратосфера. Термін стратосфера означає „сфера шару” і відображає колишнє уявлення про єдиність шару, що лежить вище тропосфери. Стратосфера простягається до висоти близько 50 км над земною поверхнею. .У температура в стратосфері підвищується приблизно до -40°С.

Озон є особливою формою кисню. На відміну від звичайної двоатомної молекули кисню (О2). озон складається з трьохатомних молекул (Оз). З'являється він у результаті взаємодії звичайного кисню з , що надходить у верхні шари атмосфери.

Основна маса озону зосереджена на висотах приблизно 25 км, але в цілому шар озону є сильно розтягнутою по висоті оболонкою, що охоплює майже всю стратосферу. В озоносфері ультрафіолетові промені найчастіше взаємодіють з атмосферним киснем. викликає розпад звичайних двоатомних молекул кисню окремі атоми. Атоми кисню часто знову приєднуються до двоатомних молекул і утворюють молекули озону. Так само окремі атоми кисню з'єднуються в двоатомні молекули. Інтенсивність утворення озону виявляється достатньою для того, щоб у стратосфері існував шар високої концентрації.

Взаємодія кисню з ультрафіолетовими променями - одне із сприятливих процесів у земної атмосфері, сприяють підтримці життя Землі. Поглинання озоном цієї енергії запобігає надмірному надходженню її на земну поверхню, де створюється саме такий рівень енергії, який придатний для існування земних форм життя. Можливо, у минулому на Землю надходила більша кількість енергії, ніж тепер, що впливало на виникнення первинних форм життя на нашій планеті. Але сучасні живі організми не витримали надходження від Сонця більш значної кількості ультрафіолетової радіації.

Озоносфера поглинає частину, що проходить через атмосферу. В результаті цього в озоносфері встановлюється вертикальний градієнт температури повітря приблизно 0,62 ° С на 100 м, тобто температура підвищується з висотою до верхньої межі стратосфери - стратопаузи (50 км).

На висотах від 50 до 80 км. розташовується шар атмосфери, званий мезосферою. Слово „мезосфера” означає „проміжна сфера”, тут температура повітря продовжує знижуватися з висотою.

Вище мезосфери, у шарі, що називається термосферою, температура знову зростає з висотою приблизно до 1000°С, а потім дуже швидко падає до -96°С. Однак падає не безмежно, потім температура знову збільшується.

Розчленування атмосфери деякі шари досить легко помітити по особливостям зміни температури з висотою у кожному шарі.

На відміну від згаданих раніше шарів, іоносфера виділена не. за температурною ознакою. Головна особливість іоносфери - високий ступіньіонізації атмосферних газів. Ця іонізація викликана поглинанням сонячної енергії атомами різних газів. Ультрафіолетові та інші сонячні промені, що несуть кванти високої енергії, надходячи в атмосферу, іонізують атоми азоту та кисню - від атомів відриваються електрони, що знаходяться на зовнішніх орбітах. Втрачаючи електрони, атом набуває позитивного заряду. Якщо до атома приєднується електрон, то атом заряджається негативно. Таким чином, іоносфера є областю, що має електричну природу, завдяки якій стають можливими багато видів радіозв'язку.

Іоносферу ділять на кілька шарів, позначаючи їх літерами D, Е, F1 та F2 Ці шари мають особливі назви. Поділ на шари викликано декількома причинами, серед яких найважливіша - неоднаковий вплив шарів на проходження радіохвиль. Найнижчий шар, D, в основному поглинає радіохвилі і тим самим перешкоджає подальшому їхньому поширенню.

Найкраще вивчений шар Е розташований на висоті приблизно 100 км. над земною поверхнею. Його називають також шаром Кеннеллі - Хевісайда за іменами американського та англійського вчених, які одночасно незалежно один від одного виявили його. Шар Е, подібно до гігантського дзеркала, відображає радіохвилі. Завдяки цьому шару довгі радіохвилі проходять більш далекі відстані, ніж слід очікувати, якби вони поширювалися лише прямолінійно, не відбиваючись від шару Е

Аналогічні властивості має шар F. Його називають також шаром Епплтона. Разом із шаром Кеннеллі-Хевісайда він відображає радіохвилі до наземних радіостанцій. Таке відображення може відбуватися під різними кутами. Шар Епплтона розташований на висоті близько 240 км.

Найзовнішня область атмосфери часто називається екзосферою.

Цей термін свідчить про існування околиці космосу поблизу Землі. Визначити, де саме кінчається і починається космос, важко, оскільки з висотою щільність атмосферних газів зменшується поступово і сама плавно перетворюється на вакуум, у якому зустрічаються лише окремі молекули. З віддаленням від земної поверхні атмосферні гази відчувають дедалі менше тяжіння планети і з певної висоти прагнуть залишити поле земного тяжіння. Вже на висоті приблизно 320 км щільність атмосфери настільки мала, що молекули, не стикаючись один з одним, можуть проходити більше 1 км. Сама зовнішня частина атмосфери служить її верхньою межею, яка розташовується на висотах від 480 до 960 км.