كيف تتغير درجة حرارة الهواء مع الارتفاع. الغلاف الجوي للأرض والخصائص الفيزيائية للهواء. خصائص رطوبة الهواء. الدورة اليومية والسنوية للضغط الجزئي لبخار الماء والرطوبة النسبية

أشعة الشمس ، عند مرورها عبر مواد شفافة ، تسخنها بشكل ضعيف للغاية. هذا يرجع إلى حقيقة أن ضوء الشمس المباشر لا يسخن عمليا الهواء الجوي ، ولكنه يسخن بقوة سطح الأرض ، وهو قادر على نقل الطاقة الحرارية إلى طبقات الهواء المجاورة. عندما يسخن ، يصبح الهواء أخف ويزداد ارتفاعًا. في الطبقات العليا ، يختلط الهواء الدافئ مع الهواء البارد ، مما يمنحه بعضًا من الطاقة الحرارية.

كلما ارتفع الهواء الساخن ، زاد برده. درجة حرارة الهواء ثابتة عند ارتفاع 10 كم وهي -40-45 درجة مئوية.

السمة المميزة للغلاف الجوي للأرض هي انخفاض درجة حرارة الهواء مع الارتفاع. في بعض الأحيان تكون هناك زيادة في درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع. اسم هذه الظاهرة هو انعكاس درجة الحرارة (التقليب في درجات الحرارة).

تغير درجة الحرارة

قد يكون ظهور الانقلابات ناتجًا عن تبريد سطح الأرض والطبقة الهوائية المجاورة في فترة زمنية قصيرة. هذا ممكن أيضًا عندما ينتقل الهواء البارد الكثيف من المنحدرات الجبلية إلى الوديان ، وخلال النهار تتغير درجة حرارة الهواء باستمرار. خلال النهار ، يسخن سطح الأرض ويسخن الطبقة السفلية من الهواء. في الليل ، مع تبريد الأرض ، يبرد الهواء. يكون الجو أبرد عند الفجر وأدفأ فترة بعد الظهر.

لا يوجد تقلب في درجات الحرارة اليومية في المنطقة الاستوائية. درجات الحرارة ليلا ونهارا هي نفسها. السعات النهارية على سواحل البحار والمحيطات وفوق سطحها ضئيلة. لكن في المنطقة الصحراوية ، يمكن أن يصل الفرق بين درجات الحرارة ليلا ونهارا إلى 50-60 درجة مئوية.

في المنطقة المعتدلة ، يقع الحد الأقصى من الإشعاع الشمسي على الأرض في أيام الانقلابات الصيفية. لكن الشهر الأكثر سخونة هو يوليو في نصف الكرة الشمالي ويناير في الجنوب. يفسر ذلك حقيقة أنه على الرغم من حقيقة أن الإشعاع الشمسي يكون أقل كثافة خلال هذه الأشهر ، إلا أن كمية هائلة من الطاقة الحرارية تنبعث من سطح الأرض شديد السخونة.

يتم تحديد سعة درجة الحرارة السنوية من خلال خط العرض لمنطقة معينة. على سبيل المثال ، عند خط الاستواء يكون ثابتًا ويتراوح بين 22 و 23 درجة مئوية. لوحظت أعلى السعات السنوية في مناطق خطوط العرض الوسطى وفي أعماق القارات.

درجات الحرارة المطلقة والمتوسط هي أيضًا سمة مميزة لأي منطقة. يتم تحديد درجات الحرارة المطلقة من خلال الملاحظات طويلة المدى في محطات الطقس. المنطقة الأكثر سخونة على وجه الأرض هي الصحراء الليبية (+ 58 درجة مئوية) ، وأبردها هي محطة فوستوك في القارة القطبية الجنوبية (-89.2 درجة مئوية).

يتم ضبط متوسط درجات الحرارة عند حساب المتوسط الحسابي لعدة قراءات لميزان الحرارة. هذه هي الطريقة التي يتم بها تحديد متوسط درجات الحرارة اليومية والمتوسط الشهري والمتوسط السنوي.

من أجل معرفة كيفية توزيع الحرارة على الأرض ، يتم رسم درجات الحرارة على خريطة ويتم ربط النقاط بنفس القيم. تسمى الخطوط الناتجة متساوي الحرارة. تتيح لك هذه الطريقة تحديد أنماط معينة في توزيع درجات الحرارة. وبالتالي ، لا يتم تسجيل أعلى درجات الحرارة عند خط الاستواء ، ولكن في الصحاري الاستوائية وشبه الاستوائية. من السمات المميزة حدوث انخفاض في درجات الحرارة من المناطق المدارية إلى القطبين في نصفي الكرة الأرضية. بالنظر إلى أن المسطحات المائية في نصف الكرة الجنوبي تحتل مساحة أكبر من الأرض ، فإن اتساع درجات الحرارة بين الأشهر الأكثر سخونة وبرودة أقل وضوحًا هناك مما هو عليه في نصف الكرة الشمالي.

وفقًا لموقع متساوي الحرارة ، يتم تمييز سبع مناطق حرارية: 1 حار ، 2 متوسط ، 2 بارد ، 2 منطقة دائمة التجمد.

محتوى ذو صلة:

انعكاس

زيادة درجة حرارة الهواء مع الارتفاع بدلاً من الانخفاض المعتاد

الأوصاف البديلة

حالة مثارة للمادة يكون فيها عدد الجسيمات عند طاقة أعلى. تجاوز المستوى عدد الجسيمات عند مستوى أدنى (فيزياء)

لوحظ انعكاس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض على فترات زمنية من 500 ألف سنة إلى 50 مليون سنة

تغيير الوضع الطبيعي للعناصر ووضعها بترتيب عكسي

مصطلح لغوي لتغيير ترتيب الكلمات المعتاد في الجملة

ترتيب عكسي ، ترتيب عكسي

عملية منطقية "لا"

يرتبط إعادة ترتيب الكروموسومات بتناوب الأقسام الفردية للكروموسوم بمقدار 180

التحول المطابق للطائرة أو الفضاء الإقليدي

التقليب في الرياضيات

جهاز درامي يوضح نتيجة الصراع في بداية المسرحية

في علم القياس ، تغيير غير طبيعي في بعض المتغيرات

حالة من المادة تكون فيها مستويات الطاقة الأعلى للجسيمات المكونة لها "مأهولة" بالجسيمات أكثر من الجسيمات السفلية

في الكيمياء العضوية ، عملية تكسير السكاريد

تغيير ترتيب الكلمات في الجملة

تغيير ترتيب الكلمات للتأكيد

درب أبيض خلف الطائرة

تغيير ترتيب الكلمات

ترتيب عكسي للعناصر

تغيير الترتيب الطبيعي للكلمات في الجملة من أجل تعزيز التعبير عن الكلام

في الأقسام الأولى ، تعرفنا بشكل عام على بنية الغلاف الجوي على طول الخط الرأسي والتغيرات في درجة الحرارة مع الارتفاع.

هنا نأخذ في الاعتبار بعض السمات المثيرة للاهتمام لنظام درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير وفي الأجواء التي تعلوها.

درجة الحرارة والرطوبة في طبقة التروبوسفير.تعتبر طبقة التروبوسفير أكثر المناطق إثارة للاهتمام ، حيث يتم تشكيل عمليات تشكيل الصخور هنا. في طبقة التروبوسفير ، كما سبق ذكره في الفصل الأول ، تنخفض درجة حرارة الهواء مع الارتفاع بمتوسط 6 درجات لكل كيلومتر من الارتفاع ، أو 0.6 درجة لكل 100 م.يتم ملاحظة قيمة التدرج الرأسي لدرجة الحرارة في أغلب الأحيان ويتم تعريفها على أنها متوسط العديد من القياسات. في الواقع ، يكون التدرج الرأسي لدرجات الحرارة في خطوط العرض المعتدلة للأرض متغيرًا. يعتمد ذلك على فصول السنة ، والوقت من اليوم ، وطبيعة عمليات الغلاف الجوي ، وفي الطبقات السفلى من طبقة التروبوسفير - بشكل أساسي على درجة حرارة السطح السفلي.

في الموسم الدافئ ، عندما يتم تسخين طبقة الهواء المجاورة لسطح الأرض بدرجة كافية ، يكون انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع سمة مميزة. مع التسخين القوي للطبقة السطحية من الهواء ، تتجاوز قيمة التدرج الرأسي لدرجة الحرارة حتى 1 درجة لكل 100 مرفع.

في فصل الشتاء ، مع التبريد القوي لسطح الأرض والطبقة السطحية للهواء ، بدلاً من خفضها ، لوحظ ارتفاع في درجة الحرارة ، أي يحدث انعكاس في درجة الحرارة. يتم ملاحظة أقوى وأقوى الانقلابات في سيبيريا ، وخاصة في ياقوتيا في فصل الشتاء ، حيث يسود طقس صافٍ وهادئ ، مما يساهم في الإشعاع والتبريد اللاحق لطبقة الهواء السطحية. في كثير من الأحيان ، يمتد انعكاس درجة الحرارة هنا إلى ارتفاع 2-3 كم،والفرق بين درجة حرارة الهواء على سطح الأرض والحد الأعلى للانعكاس غالبًا ما يكون 20-25 درجة. تعتبر الانقلابات أيضًا من سمات المناطق الوسطى من أنتاركتيكا. في فصل الشتاء ، يتواجدون في أوروبا ، خاصة في الجزء الشرقي منها وكندا ومناطق أخرى. يحدد حجم التغير في درجة الحرارة مع الارتفاع (التدرج الرأسي لدرجة الحرارة) إلى حد كبير ظروف الطقس وأنواع حركة الهواء في الاتجاه الرأسي.

جو مستقر وغير مستقر.يتم تسخين الهواء في طبقة التروبوسفير عن طريق السطح السفلي. تتغير درجة حرارة الهواء مع الارتفاع والضغط الجوي. عندما يحدث هذا دون تبادل الحرارة مع البيئة ، فإن هذه العملية تسمى ثابت الحرارة. يعمل ارتفاع الهواء على حساب الطاقة الداخلية ، والتي يتم إنفاقها على التغلب على المقاومة الخارجية. لذلك ، عندما يرتفع ، يبرد الهواء ، وعندما ينزل ، يسخن.

تحدث تغيرات درجة الحرارة الأديباتية وفقًا لـ ثابت الحرارة الجافو قوانين الحرارة الرطبة.

وفقًا لذلك ، يتم أيضًا تمييز التدرجات الرأسية لتغير درجة الحرارة مع الارتفاع. التدرج الحراري الجافهو التغير في درجة حرارة الهواء الجاف أو الرطب غير المشبع لكل 100 مارفعه وخفضه بمقدار 1 °, أ التدرج ثابت الحرارة الرطبهو انخفاض درجة حرارة الهواء المشبع الرطب لكل 100 مارتفاع أقل من 1 درجة.

عندما يرتفع أو ينخفض الهواء الجاف أو غير المشبع ، تتغير درجة حرارته وفقًا لقانون الحرارة الجافة ، أي ، على التوالي ، تنخفض أو ترتفع بمقدار 1 درجة كل 100 م.لا تتغير هذه القيمة حتى يصل الهواء عند ارتفاعه إلى حالة التشبع ، أي مستوى التكثيفبخار الماء. فوق هذا المستوى ، بسبب التكثيف ، تبدأ حرارة التبخر الكامنة في الانبعاث ، والتي تُستخدم لتسخين الهواء. تعمل هذه الحرارة الإضافية على تقليل كمية تبريد الهواء أثناء ارتفاعه. يحدث بالفعل ارتفاع آخر في الهواء المشبع وفقًا لقانون ثابت الحرارة الرطب ، ولا تنخفض درجة حرارته بمقدار 1 درجة لكل 100 مولكن أقل. نظرًا لأن محتوى الرطوبة في الهواء يعتمد على درجة حرارته ، فكلما ارتفعت درجة حرارة الهواء ، يتم إطلاق المزيد من الحرارة أثناء التكثيف ، وكلما انخفضت درجة الحرارة ، قلت الحرارة. لذلك ، يكون التدرج الحراري الرطب في الهواء الدافئ أصغر منه في الهواء البارد. على سبيل المثال ، عند ارتفاع درجة حرارة الهواء المشبع بالقرب من سطح الأرض بمقدار + 20 درجة ، يكون التدرج الحراري الرطب في طبقة التروبوسفير السفلى 0.33-0.43 درجة لكل 100 متر ، وعند درجة حرارة أقل من 20 درجة تتراوح قيمه من 0.78 درجة إلى 0.87 درجة لكل 100 م.

يعتمد التدرج الحرارى الرطب أيضًا على ضغط الهواء: فكلما انخفض ضغط الهواء ، كان التدرج الحراري الرطب أصغر عند نفس درجة الحرارة الأولية. هذا يرجع إلى حقيقة أنه عند الضغط المنخفض ، تكون كثافة الهواء أيضًا أقل ، وبالتالي ، يتم استخدام حرارة التكثيف المنبعثة لتسخين كتلة أصغر من الهواء.

يوضح الجدول 15 متوسط قيم التدرج الحراري الرطب عند درجات حرارة وقيم مختلفة

ضغط 1000 و 750 و 500 ميغابايت ،والذي يتوافق تقريبًا مع سطح الأرض ويبلغ ارتفاعه 2.5-5.5 كم.

في الموسم الدافئ ، يبلغ متوسط التدرج الرأسي لدرجات الحرارة 0.6-0.7 درجة لكل 100 مرفع.

معرفة درجة الحرارة على سطح الأرض ، من الممكن حساب القيم التقريبية لدرجة الحرارة على ارتفاعات مختلفة. على سبيل المثال ، إذا كانت درجة حرارة الهواء على سطح الأرض 28 درجة ، إذن ، بافتراض أن التدرج الرأسي لدرجة الحرارة يبلغ في المتوسط 0.7 درجة لكل 100 مأو 7 درجات لكل كيلومتر ، نحصل على ذلك على ارتفاع 4 كمدرجة الحرارة 0 درجة. نادراً ما يتجاوز تدرج درجة الحرارة في الشتاء في خطوط العرض الوسطى فوق الأرض 0.4-0.5 درجة لكل 100 م:هناك حالات متكررة عندما لا تتغير درجة الحرارة تقريبًا مع الارتفاع في طبقات منفصلة من الهواء ، أي يحدث تساوي الحرارة.

من خلال حجم التدرج الرأسي لدرجة حرارة الهواء ، يمكن للمرء أن يحكم على طبيعة توازن الغلاف الجوي - مستقر أو غير مستقر.

في توازن مستقرلا تميل كتل الهواء في الغلاف الجوي إلى التحرك عموديًا. في هذه الحالة ، إذا تم تحويل حجم معين من الهواء لأعلى ، فسوف يعود إلى موضعه الأصلي.

يحدث التوازن المستقر عندما يكون التدرج الرأسي لدرجة الحرارة للهواء غير المشبع أقل من التدرج الحراري الجاف ، ويكون التدرج الرأسي لدرجة الحرارة للهواء المشبع أقل من التدرج الحراري الرطب. إذا تم ، في ظل هذه الحالة ، رفع حجم صغير من الهواء غير المشبع بفعل خارجي إلى ارتفاع معين ، فبمجرد توقف تأثير القوة الخارجية ، سيعود هذا الحجم من الهواء إلى موضعه السابق. يحدث هذا لأن الحجم المرتفع من الهواء ، بعد أن أنفق الطاقة الداخلية على تمدده ، تم تبريده بمقدار 1 درجة لكل 100 م(حسب قانون ثابت الحرارة الجاف). ولكن نظرًا لأن التدرج الرأسي لدرجة الحرارة للهواء المحيط كان أقل من درجة الحرارة الجافة ، فقد اتضح أن حجم الهواء المرتفع عند ارتفاع معين له درجة حرارة أقل من الهواء المحيط. نظرًا لوجود كثافة أكبر من الهواء المحيط ، يجب أن تغرق حتى تصل إلى حالتها الأصلية. دعنا نظهر هذا بمثال.

افترض أن درجة حرارة الهواء بالقرب من سطح الأرض تبلغ 20 درجة ، وأن التدرج الرأسي لدرجة الحرارة في الطبقة قيد الدراسة هو 0.7 درجة لكل 100 م.بهذه القيمة للتدرج ، تكون درجة حرارة الهواء على ارتفاع 2 كمستساوي 6 درجات (الشكل 19 ، أ).تحت تأثير قوة خارجية ، سوف يبرد حجم من الهواء الجاف أو غير المشبع من سطح الأرض إلى هذا الارتفاع ، ويبرد وفقًا لقانون ثابت الحرارة الجاف ، أي بمقدار 1 درجة لكل 100 متر ، ويبرد بمقدار 20 درجة ويستغرق درجة حرارة تساوي 0 درجة. سيكون حجم الهواء هذا أبرد بمقدار 6 درجات من الهواء المحيط ، وبالتالي يكون أثقل بسبب كثافته الأكبر. لذلك بدأ

ينزل ، محاولًا الوصول إلى المستوى الأولي ، أي سطح الأرض.

سيتم الحصول على نتيجة مماثلة في حالة ارتفاع الهواء المشبع ، إذا كان التدرج الرأسي لدرجة الحرارة المحيطة أقل من التدرج الحراري الرطب. لذلك ، في ظل حالة الغلاف الجوي المستقرة في كتلة هواء متجانسة ، لا يوجد تكوين سريع للغيوم الركامية والسحب الركامية.

تُلاحظ الحالة الأكثر ثباتًا للغلاف الجوي عند القيم الصغيرة للتدرج الرأسي لدرجة الحرارة ، وخاصة أثناء الانقلابات ، لأنه في هذه الحالة يقع الهواء الأكثر دفئًا والأخف وزنًا فوق انخفاض البرودة ، وبالتالي الهواء الثقيل.

في التوازن غير المستقر للغلاف الجويلا يعود حجم الهواء المرتفع من سطح الأرض إلى موضعه الأصلي ، ولكنه يحتفظ بحركته الصعودية إلى المستوى الذي تتساوى عنده درجات حرارة الهواء المرتفع والهواء المحيط. تتميز حالة الغلاف الجوي غير المستقرة بتدرجات حرارة عمودية كبيرة ناتجة عن تسخين الطبقات السفلية من الهواء. في الوقت نفسه ، ارتفعت درجة حرارة الكتل الهوائية أدناه ، حيث اندفعت كتل أخف إلى الأعلى.

لنفترض ، على سبيل المثال ، أن الهواء غير المشبع في الطبقات السفلية يصل إلى ارتفاع 2 كمطبقي غير مستقر ، أي درجة حرارته

يقل مع الارتفاع بمقدار 1.2 درجة لكل 100 موما فوق ، بعد أن أصبح الهواء مشبعًا ، يكون له طبقة مستقرة ، أي أن درجة حرارته تنخفض بالفعل بمقدار 0.6 درجة لكل 100 مالمصاعد (الشكل 19 ، ب). بمجرد الوصول إلى مثل هذه البيئة ، سيبدأ حجم الهواء الجاف غير المشبع في الارتفاع وفقًا لقانون الحرارة الجافة ، أي أنه سيبرد بمقدار 1 درجة لكل 100 م.ثم ، إذا كانت درجة حرارته بالقرب من سطح الأرض 20 درجة ، فعندئذٍ على ارتفاع 1 كمستصبح 10 درجات ، بينما تكون درجة الحرارة المحيطة 8 درجات. نظرًا لكونه أكثر دفئًا بمقدار درجتين وبالتالي أخف وزنًا ، فإن هذا الحجم سيرفع أعلى. على ارتفاع 2 كمسيكون بالفعل أدفأ 4 درجات من البيئة ، لأن درجة حرارته ستصل إلى 0 درجة ، ودرجة الحرارة المحيطة هي -4 درجة. بعد أن أصبحت أخف وزنا مرة أخرى ، سيستمر حجم الهواء المدروس في الارتفاع إلى ارتفاع 3 كم،حيث تصبح درجة حرارته مساوية لدرجة الحرارة المحيطة (-10 درجة). بعد ذلك ، سيتوقف الارتفاع الحر لحجم الهواء المخصص.

لتحديد حالة الغلاف الجوي المستخدمة الرسوم البيانية الهوائية.هذه مخططات ذات محاور إحداثيات مستطيلة ، يتم على طولها رسم خصائص حالة الهواء.

يتم رسم العائلات على مخططات الهواء العلوي جافو Adiabats الرطب ،على سبيل المثال ، المنحنيات التي تمثل التغير في حالة الهواء أثناء العمليات الحافظة للحرارة الجافة والرطبة.

يوضح الشكل 20 مثل هذا الرسم التخطيطي. هنا ، يتم عرض خطوط متساوية الحرارة عموديًا ، متساوي الحرارة (خطوط ذات ضغط هواء متساوي) أفقيًا ، والخطوط الصلبة المائلة عبارة عن مواد ثابتة جافة ، والخطوط المتقطعة المائلة عبارة عن أديابات رطبة ، والخطوط المتقطعة هي رطوبة محددةيوضح الرسم البياني أعلاه منحنيات تغيرات درجة حرارة الهواء بارتفاع نقطتين لنفس فترة المراقبة - 15:00 يوم 3 مايو 1965. على اليسار - منحنى درجة الحرارة وفقًا لبيانات المسبار اللاسلكي الذي تم إطلاقه في لينينغراد ، في اليمين - في طشقند. ويترتب على شكل المنحنى الأيسر لتغير درجة الحرارة مع الارتفاع أن الهواء في لينينغراد مستقر. في هذه الحالة ، حتى السطح متساوي الضغط بمقدار 500 ميغابايتمتوسط التدرج الرأسي لدرجة الحرارة 0.55 درجة لكل 100 م.في طبقتين صغيرتين (على الأسطح 900 و 700 ميغابايت)تم تسجيل متساوي الحرارة. هذا يدل على أن لينينغراد على ارتفاعات 1.5-4.5 كمهناك جبهة جوية تفصل بين كتل الهواء البارد في الأسفل كيلومتر ونصف من الهواء الحراري الموجود في الأعلى. يبلغ ارتفاع مستوى التكثيف ، الذي يحدده موضع منحنى درجة الحرارة بالنسبة للأديبات الرطب ، حوالي 1 كم(900 ميغابايت).

في طشقند ، كان للهواء طبقة غير مستقرة. ما يصل إلى ارتفاع 4 كمكان التدرج الرأسي لدرجة الحرارة قريبًا من ثابت الحرارة ، أي لكل 100 مفي الارتفاع ، انخفضت درجة الحرارة بمقدار 1 درجة ، وأعلى ، حتى 12 كم- أكثر ثباتًا. بسبب جفاف الهواء ، لم يحدث تكوين للغيوم.

فوق لينينغراد ، حدث الانتقال إلى الستراتوسفير على ارتفاع 9 كم(300 mb) ،وهي أعلى بكثير في طشقند - حوالي 12 كم(200 ميجابايت).

مع حالة الغلاف الجوي المستقرة والرطوبة الكافية ، يمكن أن تتشكل السحب والضباب ، مع حالة غير مستقرة ومحتوى رطوبة مرتفع في الغلاف الجوي ، الحمل الحراري ،مما يؤدي إلى تكوين السحب الركامية والسحب الركامية. ترتبط حالة عدم الاستقرار بتكوين أمطار ، وعواصف رعدية ، وبَرَد ، وزوابع صغيرة ، وعواصف ، وما إلى ذلك.

كما أن ما يسمى بـ "ثرثرة" الطائرة ، أي رمي الطائرة أثناء الطيران ، ناتج أيضًا عن حالة الغلاف الجوي غير المستقرة.

في الصيف ، يكون عدم استقرار الغلاف الجوي شائعًا في فترة ما بعد الظهر ، عندما يتم تسخين طبقات الهواء القريبة من سطح الأرض. لذلك ، غالبًا ما يتم ملاحظة هطول أمطار غزيرة وعواصف وظواهر جوية خطيرة مماثلة في فترة ما بعد الظهر ، عندما تنشأ تيارات عمودية قوية بسبب كسر عدم الاستقرار - تصاعديو تنازليحركة الهواء. لهذا السبب ، تحلق الطائرات خلال النهار على ارتفاع 2-5 كمفوق سطح الأرض ، تكون عرضة "للثرثرة" أكثر من الطيران الليلي ، عندما يزداد استقرارها بسبب تبريد الطبقة السطحية للهواء.

تنخفض الرطوبة أيضًا مع الارتفاع. يتركز ما يقرب من نصف الرطوبة في أول كيلومتر ونصف من الغلاف الجوي ، وتحتوي الكيلومترات الخمسة الأولى على ما يقرب من 9/10 من كل بخار الماء.

لتوضيح الطبيعة اليومية الملحوظة للتغير في درجة الحرارة مع الارتفاع في طبقة التروبوسفير والستراتوسفير السفلى في مناطق مختلفة من الأرض ، يوضح الشكل 21 ثلاثة منحنيات طبقية تصل إلى ارتفاع 22-25 كم.تم بناء هذه المنحنيات بناءً على ملاحظات المسبار اللاسلكي في الساعة 3 مساءً: اثنان في يناير - Olekminsk (Yakutia) و Leningrad ، والثالث في يوليو - Takhta-Bazar (آسيا الوسطى). يتميز المنحنى الأول (Olekminsk) بوجود انعكاس سطحي ، يتميز بارتفاع درجة الحرارة من -48 درجة على سطح الأرض إلى -25 درجة على ارتفاع حوالي 1 كم.خلال هذه الفترة ، كان ارتفاع التروبوبوز فوق Olekminsk على ارتفاع 9 كم(درجة الحرارة -62 درجة). في الستراتوسفير ، لوحظت زيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع ، وقيمتها عند مستوى 22 كماقترب من -50 درجة. يشير المنحنى الثاني ، الذي يمثل التغير في درجة الحرارة مع الارتفاع في لينينغراد ، إلى وجود انعكاس صغير للسطح ، ثم تساوي الحرارة في طبقة كبيرة وانخفاض درجة الحرارة في الستراتوسفير. في المستوى 25 كمدرجة الحرارة -75 درجة. يختلف المنحنى الثالث (Takhta-Bazar) اختلافًا كبيرًا عن النقطة الشمالية - Olekminsk. درجة الحرارة على سطح الأرض أعلى من 30 درجة. يكون التروبوبوز عند 16 كم،وما فوق 18 كمهناك زيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع ، وهو أمر معتاد في فصل الصيف الجنوبي.

الفصل السابق ::: إلى المحتوى ::: الفصل التالي

تسخن أشعة الشمس المتساقطة على سطح الأرض. يسخن الهواء من الأسفل إلى الأعلى ، أي من سطح الأرض.

يحدث انتقال الحرارة من الطبقات السفلية من الهواء إلى الطبقات العلوية بشكل أساسي بسبب ارتفاع الهواء الدافئ الساخن إلى أعلى وانخفاض الهواء البارد لأسفل. تسمى عملية تسخين الهواء هذه الحمل.

في حالات أخرى ، يحدث انتقال الحرارة الصاعد بسبب الديناميكي اضطراب. هذا هو اسم الزوابع الفوضوية التي تنشأ في الهواء نتيجة احتكاكها بسطح الأرض أثناء الحركة الأفقية أو أثناء احتكاك طبقات مختلفة من الهواء مع بعضها البعض.

يسمى الحمل الحراري أحيانًا بالاضطراب الحراري. أحيانًا يتم الجمع بين الحمل والاضطراب بواسطة اسم شائع - تبادل.

يحدث تبريد الطبقات السفلية من الغلاف الجوي بشكل مختلف عن التدفئة. يفقد سطح الأرض الحرارة باستمرار إلى الغلاف الجوي المحيط به عن طريق إصدار أشعة حرارية غير مرئية للعين. يصبح التبريد قوياً بشكل خاص بعد غروب الشمس (ليلاً). بسبب التوصيل الحراري ، تبرد الكتل الهوائية المجاورة للأرض تدريجيًا أيضًا ، مما يؤدي إلى نقل هذا التبريد إلى طبقات الهواء العلوية ؛ في نفس الوقت ، يتم تبريد الطبقات السفلية بشكل مكثف.

اعتمادًا على التسخين الشمسي ، تتغير درجة حرارة الطبقات السفلية من الهواء خلال العام واليوم ، لتصل إلى الحد الأقصى عند حوالي 13-14 ساعة. إن المسار اليومي لدرجة حرارة الهواء في أيام مختلفة لنفس المكان ليس ثابتًا ؛ تعتمد قيمته بشكل أساسي على حالة الطقس. وبالتالي ، فإن التغيرات في درجة حرارة الطبقات السفلى من الهواء مرتبطة بالتغيرات في درجة حرارة سطح الأرض (تحتها).

تحدث التغيرات في درجة حرارة الهواء أيضًا من حركاته الرأسية.

من المعروف أنه عندما يتمدد الهواء فإنه يبرد وعند ضغطه يسخن. في الغلاف الجوي ، أثناء الحركة الصاعدة ، يتمدد الهواء ويبرد عند سقوطه في مناطق الضغط المنخفض ، وعلى العكس من ذلك ، أثناء الحركة الهبوطية ، ترتفع درجة حرارة الهواء والضغط. إن التغيرات في درجة حرارة الهواء أثناء تحركاته الرأسية تحدد بشكل كبير تكوين السحب وتدميرها.

تنخفض درجة حرارة الهواء عادةً مع الارتفاع. يظهر التغير في متوسط درجة الحرارة مع الارتفاع فوق أوروبا في الصيف والشتاء في جدول "متوسط درجات حرارة الهواء فوق أوروبا".

يتميز الانخفاض في درجة الحرارة مع الارتفاع بشكل عمودي تدرج درجة الحراره. هذا هو التغير في درجة الحرارة لكل 100 متر من الارتفاع. بالنسبة للحسابات التقنية وحسابات الطيران ، يُفترض أن يكون التدرج الرأسي لدرجة الحرارة 0.6. يجب ألا يغيب عن البال أن هذه القيمة ليست ثابتة. قد يحدث أن درجة الحرارة في أي طبقة من الهواء لن تتغير مع الارتفاع.

تسمى هذه الطبقات طبقات متساوية الحرارة.

في كثير من الأحيان ، تُلاحظ ظاهرة في الغلاف الجوي عندما تزداد درجة الحرارة في طبقة معينة مع الارتفاع. تسمى طبقات الغلاف الجوي هذه طبقات الانقلاب. تنشأ الانقلابات من أسباب مختلفة. أحدها هو تبريد السطح السفلي عن طريق الإشعاع ليلاً أو في الشتاء مع سماء صافية. في بعض الأحيان ، في حالة الرياح الهادئة أو الخفيفة ، تبرد طبقات الهواء السطحية أيضًا وتصبح أكثر برودة من الطبقات التي تعلوها. ونتيجة لذلك ، يكون الهواء في المرتفعات أكثر دفئًا منه في القاع. تسمى هذه الانقلابات إشعاع. عادة ما يتم ملاحظة الانقلابات الإشعاعية القوية فوق الغطاء الجليدي وخاصة في أحواض الجبال ، وكذلك أثناء الهدوء. تمتد طبقات الانعكاس إلى ارتفاع يصل إلى عدة عشرات أو مئات الأمتار.

تنشأ الانقلابات أيضًا بسبب حركة (تأفق) الهواء الدافئ على السطح البارد السفلي. هذه هي ما يسمى ب انعكاسات عرضية. يبلغ ارتفاع هذه الانقلابات عدة مئات من الأمتار.

بالإضافة إلى هذه الانقلابات ، يتم ملاحظة الانقلابات الأمامية وانقلابات الضغط. انقلابات أماميةتحدث عندما تتدفق كتل الهواء الدافئ إلى كتل هوائية أكثر برودة. انقلابات الضغطتحدث عندما ينزل الهواء من الغلاف الجوي العلوي. في الوقت نفسه ، يتم تسخين الهواء النازل في بعض الأحيان لدرجة أن طبقاته الأساسية تصبح أكثر برودة.

لوحظت انقلابات درجة الحرارة على ارتفاعات مختلفة من طبقة التروبوسفير ، وغالبًا على ارتفاعات تبلغ حوالي كيلومتر واحد. يمكن أن يختلف سمك طبقة الانعكاس من عدة عشرات إلى عدة مئات من الأمتار. يمكن أن يصل فرق درجة الحرارة أثناء الانعكاس إلى 15-20 درجة.

تلعب طبقات الانعكاس دورًا كبيرًا في الطقس. نظرًا لأن الهواء في الطبقة المقلوبة أكثر دفئًا من الطبقة الأساسية ، فلا يمكن للهواء من الطبقات السفلية أن يرتفع. وبالتالي ، فإن طبقات الانعكاسات تؤخر الحركات الرأسية في طبقة الهواء الأساسية. عند الطيران تحت طبقة من الانعكاس ، عادة ما يتم ملاحظة الشكل ("الاهتزاز"). فوق طبقة الانعكاس ، عادة ما تستمر رحلة الطائرة بشكل طبيعي. يتطور ما يسمى بالسحب المتموجة تحت طبقات الانقلابات.

تؤثر درجة حرارة الهواء على أسلوب القيادة وتشغيل العتاد. عند درجات حرارة قريبة من الأرض أقل من -20 درجة ، يتجمد الزيت ، لذلك يجب ملؤه في حالة تسخين. أثناء الطيران ، في درجات حرارة منخفضة ، يتم تبريد الماء الموجود في نظام تبريد المحرك بشكل مكثف. في درجات حرارة مرتفعة (فوق + 30 درجة) ، قد يسخن المحرك. تؤثر درجة حرارة الهواء أيضًا على أداء طاقم الطائرة. في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -56 درجة في طبقة الستراتوسفير ، يلزم ارتداء زي خاص للطاقم.

درجة حرارة الهواء مهمة جدًا للتنبؤ بالطقس.

يتم قياس درجة حرارة الهواء أثناء الرحلة على متن الطائرة باستخدام موازين الحرارة الكهربائية المرفقة بالطائرة. عند قياس درجة حرارة الهواء ، يجب ألا يغيب عن البال أنه بسبب السرعات العالية للطائرات الحديثة ، فإن موازين الحرارة تعطي أخطاء. تؤدي السرعات العالية للطائرة إلى زيادة درجة حرارة الترمومتر نفسه ، بسبب احتكاك خزانه بالهواء وتأثير التسخين بسبب ضغط الهواء. تزداد تسخين الاحتكاك مع زيادة سرعة طيران الطائرة ويتم التعبير عنها بالكميات التالية:

السرعة بالكيلو متر بالساعة ……………. 100200 Z00400500600

تسخين الاحتكاك ……. 0 ° .34 1 ° .37 3 ° .1 5 ° .5 8 ° .6 12 ° ، ب

يتم التعبير عن التسخين الناتج عن الضغط بالكميات التالية:

السرعة بالكيلو متر بالساعة ……………. 100200300400500600

التسخين بالضغط ……. 0 ° .39 1 ° .55 3 ° .5 5 ° .2 9 ° .7 14 ° .0

التشوهات في قراءات مقياس الحرارة المركب على متن الطائرة ، عند الطيران في السحب ، تقل بنسبة 30٪ عن القيم المذكورة أعلاه ، نظرًا لحقيقة أن جزءًا من الحرارة الذي يحدث أثناء الاحتكاك والضغط ينفق على تبخر الماء المتكثف في الهواء على شكل قطرات.

درجة حرارة الهواء. وحدات القياس ، التغير في درجة الحرارة مع الارتفاع. انعكاس ، متساوي الحرارة ، أنواع الانقلابات ، عملية Adiabatic.

درجة حرارة الهواءهي القيمة التي تميز حالتها الحرارية. يتم التعبير عنها إما بالدرجات المئوية (ºС على مقياس مئوي أو كلفن (K) على مقياس مطلق. يتم تنفيذ الانتقال من درجة الحرارة بالكلفن إلى درجة الحرارة بالدرجات المئوية بواسطة الصيغة

ر = T-273º

تتميز الطبقة السفلى من الغلاف الجوي (التروبوسفير) بانخفاض في درجة الحرارة مع الارتفاع يصل إلى 0.65 درجة مئوية لكل 100 متر.

يسمى هذا التغيير في درجة الحرارة مع الارتفاع لكل 100 متر بالتدرج الرأسي لدرجة الحرارة. معرفة درجة الحرارة بالقرب من سطح الأرض وباستخدام قيمة التدرج الرأسي ، من الممكن حساب درجة الحرارة التقريبية عند أي ارتفاع (على سبيل المثال ، عند درجة حرارة قريبة من سطح الأرض + 20 درجة مئوية على ارتفاع 5000 متر ، فإن درجة الحرارة ستكون يكون مساويا ل:

20º- (0.65 * 50) \ u003d - 12..5.

التدرج الرأسي γ ليس قيمة ثابتة ويعتمد على نوع الكتلة الهوائية والوقت من اليوم والموسم وطبيعة السطح الأساسي وعوامل أخرى. عندما تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع ، γ  تعتبر موجبة ، إذا لم تتغير درجة الحرارة مع الارتفاع ، ثم γ = 0  تسمى الطبقات متحاور. طبقات الغلاف الجوي حيث ترتفع درجة الحرارة بارتفاع (γ< 0), называются انعكاس. اعتمادًا على حجم التدرج الرأسي لدرجة الحرارة ، يمكن أن تكون حالة الغلاف الجوي مستقرة أو غير مستقرة أو غير مبالية بالجفاف (غير المشبع) أو الهواء المشبع.

انخفاض درجة حرارة الهواء مع ارتفاعه بشكل ثابت، أي بدون التبادل الحراري لجزيئات الهواء مع البيئة. إذا ارتفع جسيم الهواء ، فإن حجمه يتوسع ، بينما تقل الطاقة الداخلية للجسيم.

عندما ينزل الجسيم ، ينقبض وتزداد طاقته الداخلية. ويترتب على ذلك أنه مع حركة تصاعدية لحجم الهواء ، تنخفض درجة حرارته ، ومع الحركة الهبوطية ترتفع درجة حرارته. تلعب هذه العمليات دورًا مهمًا في تكوين وتطوير السحب.

التدرج الأفقي هو درجة الحرارة معبرًا عنها بالدرجات على مسافة 100 كم. أثناء الانتقال من البارد إلى الدافئ VM ومن الدافئ إلى البارد ، يمكن أن يتجاوز 10 درجات لكل 100 كيلومتر.

أنواع الانقلابات.

الانعكاسات عبارة عن طبقات تأخير ، فهي تضعف الحركة العمودية للهواء ، ويوجد تحتها تراكم لبخار الماء أو الجسيمات الصلبة الأخرى التي تعيق الرؤية ، وتشكيل الضباب وأشكال مختلفة من السحب. طبقات الانقلاب هي طبقات تباطؤ لحركات الهواء الأفقية أيضًا. في كثير من الحالات ، تكون هذه الطبقات عبارة عن أسطح مقاومة للرياح. يمكن ملاحظة الانقلابات في طبقة التروبوسفير بالقرب من سطح الأرض وعلى ارتفاعات عالية. التروبوبوز هو طبقة قوية من الانقلاب.

اعتمادًا على أسباب حدوثها ، يتم تمييز أنواع الانقلابات التالية:

1. الإشعاع - نتيجة تبريد الطبقة السطحية للهواء ، عادة في الليل.

2. مؤدي - عندما ينتقل الهواء الدافئ إلى سطح بارد تحته.

3. الانضغاط أو الهبوط - يتكون في الأجزاء المركزية من الأعاصير المضادة غير النشطة.

تسخن أشعة الشمس المتساقطة على سطح الأرض. يسخن الهواء من الأسفل إلى الأعلى ، أي من سطح الأرض.

يسمى الحمل الحراري أحيانًا بالاضطراب الحراري. أحيانًا يتم الجمع بين الحمل والاضطراب بواسطة اسم شائع - تبادل.

تحدث التغيرات في درجة حرارة الهواء أيضًا من حركاته الرأسية.

درجة حرارة الهواء مهمة جدًا للتنبؤ بالطقس.

السرعة بالكيلو متر في الساعة ... 100200 Z00400500600

تسخين الاحتكاك ....... 0 ° .34 1 ° .37 3 ° .1 5 ° .5 8 ° .6 12 ° ، ب

يتم التعبير عن التسخين الناتج عن الضغط بالكميات التالية:

السرعة بالكيلو متر في الساعة ... 100200300400500600

التسخين من الضغط ....... 0 ° .39 1 ° .55 3 ° .5 5 ° .2 9 ° .7 14 ° .0

درس عام

في التاريخ الطبيعي في 5

الطبقة الإصلاحية

تغير في درجة حرارة الهواء من المرتفعات

متطور

المعلمة Shuvalova O.T.

الغرض من الدرس:

لتكوين معرفة حول قياس درجة حرارة الهواء مع الارتفاع ، للتعرف على عملية تكوين السحب ، وأنواع هطول الأمطار.

خلال الفصول

1. تنظيم الوقت

وجود كتاب مدرسي ، مصنف ، مذكرات ، قلم.

2. التحقق من معرفة الطلاب

نحن ندرس موضوع: الهواء

قبل أن نبدأ في دراسة مادة جديدة ، لنتذكر المادة المغطاة ، ماذا نعرف عن الهواء؟

مسح أمامي

تكوين الهواء

من أين تأتي هذه الغازات في الهواء النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون والشوائب.

خاصية الهواء: تحتل مساحة وانضغاطية ومرونة.

وزن الهواء؟

الضغط الجوي ، يتغير مع الارتفاع.

تدفئة الهواء.

3. تعلم مواد جديدة

نحن نعلم أن الهواء الساخن يرتفع. وماذا يحدث للهواء الساخن أكثر ، هل نعلم؟

هل تعتقد أن درجة حرارة الهواء ستنخفض مع الارتفاع؟

موضوع الدرس: التغير في درجة حرارة الهواء مع الارتفاع.

الغرض من الدرس: معرفة كيف تتغير درجة حرارة الهواء مع الارتفاع وما هي نتائج هذه التغييرات.

مقتطف من كتاب الكاتب السويدي "رحلة نيلز الرائعة مع الأوز البري" عن قزم أعور قرر "سأبني منزلاً أقرب إلى الشمس - دعه يدفئني". واستعد القزم للعمل. كان يجمع الحجارة في كل مكان ويضعها فوق بعضها البعض. سرعان ما ارتفع جبل حجارةهم إلى حد الغيوم.

الآن ، هذا يكفي! - قال القزم. الآن سأبني لنفسي منزلاً على قمة هذا الجبل. سأعيش بجوار الشمس. لن أتجمد بجانب الشمس! وصعد القزم الجبل. فقط ما هو؟ كلما ارتفع ، كلما أصبح أكثر برودة. وصلت الى أعلى.

"حسنًا - يعتقد - من هنا إلى الشمس على مرمى حجر!". وفي البرد الشديد ، لا تسقط السن على السن. كان هذا القزم عنيدًا: إذا سقط بالفعل في رأسه ، فلن يتمكن أي شيء من طرده. قررت بناء منزل على الجبل وبنائه. يبدو أن الشمس قريبة ، لكن البرد لا يزال يخترق العظام. لذلك تجمد هذا القزم الغبي.

اشرح لماذا تجمد القزم العنيد.

الخلاصة: كلما اقترب الهواء من سطح الأرض ازداد دفئته ومع الارتفاع أبرد.

عند الصعود إلى ارتفاع 1500 متر ، ترتفع درجة حرارة الهواء بمقدار 8 درجات. لذلك ، خارج الطائرة على ارتفاع 1000 متر ، تكون درجة حرارة الهواء 25 درجة ، وعلى سطح الأرض في نفس الوقت يظهر مقياس الحرارة 27 درجة.

ما الأمر هنا؟

الطبقات السفلية من الهواء تسخن وتتوسع وتقلل كثافتها وترتفع وتنقل الحرارة إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي. هذا يعني أن الحرارة القادمة من سطح الأرض لا يتم حفظها بشكل جيد. هذا هو السبب في أنه لا يصبح أكثر دفئًا ، ولكن أكثر برودة في البحر ، ولهذا السبب تجمد القزم العنيد.

مظاهرة البطاقة: الجبال منخفضة ومرتفعة.

ما هو الفرق الذي ترونه؟

لماذا يغطي الثلج قمم الجبال العالية ولا يوجد ثلج عند سفح الجبال؟ يرتبط ظهور الأنهار الجليدية والثلوج الأبدية على قمم الجبال بتغير في درجة حرارة الهواء مع الارتفاع ، ويصبح المناخ أكثر شدة ، وتتغير النباتات أيضًا وفقًا لذلك. في الجزء العلوي ، بالقرب من قمم الجبال العالية ، هناك عالم من البرد والثلج والجليد. قمم الجبال وفي المناطق الاستوائية مغطاة بالثلج الأبدي. تسمى حدود الثلج الأبدي في الجبال بخط الثلج.

مظاهرة للطاولة: الجبال.

انظر إلى البطاقة مع صورة الجبال المختلفة. هل ارتفاع خط الثلج هو نفسه في كل مكان؟ بماذا ترتبط؟ ارتفاع خط الثلج مختلف. وهي منخفضة في المناطق الشمالية ، وأعلى في المناطق الجنوبية. هذا الخط غير مرسوم على الجبل. كيف يمكننا تحديد مفهوم "خط الثلج".

خط الثلج هو الخط الذي لا يذوب الثلج فوقه حتى في الصيف. تحت خط الثلج توجد منطقة تتميز بقلة الغطاء النباتي ، ثم هناك تغيير منتظم في تكوين الغطاء النباتي حيث يقترب من سفح الجبل.

ماذا نرى في السماء كل يوم؟

لماذا تتكون الغيوم في السماء؟

عندما يرتفع الهواء الساخن ، يحمل بخار الماء غير المرئي للعين إلى طبقة أعلى من الغلاف الجوي. عندما يتحرك الهواء بعيدًا عن سطح الأرض ، تنخفض درجة حرارة الهواء ، ويبرد بخار الماء فيه ، وتتشكل قطرات صغيرة من الماء. يؤدي تراكمها إلى تكوين سحابة.

أنواع السحابة:

سيروس

الطبقات

الركام

عرض بطاقة مع أنواع السحب.

الغيوم الرقيقة هي الأطول والأنحف. يسبحون عالياً فوق الأرض ، حيث يكون الجو باردًا دائمًا. هذه غيوم جميلة وباردة. تشرق السماء الزرقاء من خلالهم. تبدو وكأنها ريش طويل من الطيور الرائعة. لذلك ، يطلق عليهم اسم cirrus.

غيوم ستراتوس صلبة ، رمادية شاحبة. يغطون السماء بغطاء رمادي رتيب. تجلب هذه الغيوم طقسًا سيئًا: تساقط الثلوج والأمطار المتساقطة لعدة أيام.

غيوم الركام المطر - كبيرة ومظلمة ، تندفع واحدة تلو الأخرى كما لو كانت في سباق. أحيانًا تحملهم الرياح منخفضة جدًا بحيث يبدو أن الغيوم تلمس الأسطح.

السحب الركامية النادرة هي الأجمل. إنها تشبه الجبال ذات القمم البيضاء المبهرة. ومن الممتع مشاهدتها. غيوم الركام البهجة تجري عبر السماء ، وتتغير باستمرار. هم إما يشبهون الحيوانات ، أو مثل الناس ، أو كنوع من المخلوقات الرائعة.

عرض بطاقة مع أنواع مختلفة من السحب.

ما الغيوم التي تظهر في الصور؟

في ظل ظروف معينة من الهواء الجوي ، يسقط هطول الأمطار من السحب.

ما نوع هطول الأمطار هل تعرف؟

المطر والثلج والبرد والندى وغيرها.

أصغر قطرات الماء التي تكون الغيوم ، تندمج مع بعضها البعض ، تزداد تدريجياً ، وتصبح ثقيلة وتسقط على الأرض. في الصيف تمطر ، في الشتاء تتساقط.

مما يتكون الثلج؟

يتكون الثلج من بلورات جليدية بأشكال مختلفة - تتساقط رقاقات الثلج ، ومعظمها نجوم سداسية الأطراف ، من السحب عندما تكون درجة حرارة الهواء أقل من درجة الصفر.

غالبًا في الموسم الدافئ ، أثناء هطول الأمطار ، يسقط البرد - هطول الأمطار في الغلاف الجوي على شكل قطع من الجليد ، وغالبًا ما يكون بشكل غير منتظم.

كيف يتكون البرد في الغلاف الجوي؟

قطرات الماء ، تتساقط على ارتفاع كبير ، تتجمد ، تنمو بلورات الثلج عليها. عند السقوط ، يصطدمون بقطرات من الماء فائق البرودة ويزداد حجمهم. البَرَد قادر على إحداث أضرار جسيمة. يقطع المحاصيل ، ويكشف الغابات ، ويقضي على أوراق الشجر ، ويدمر الطيور.

4 إجمالي الدرس.

ما الجديد الذي تعلمته في درس الهواء؟

1. انخفاض في درجة حرارة الهواء مع الارتفاع.

2. خط الثلج.

3. أنواع الترسيب.

5. الواجب المنزلي.

تعلم الملاحظات في دفتر ملاحظاتك. مراقبة الغيوم مع رسم تخطيطي لها في دفتر ملاحظات.

6. ترسيخ الماضي.

العمل المستقل مع النص. املأ الفراغات في النص باستخدام الكلمات كمرجع.

تتغير درجة حرارة الهواء مع الارتفاع

التوزيع الرأسي لدرجة الحرارة في الغلاف الجوي هو الأساس لتقسيم الغلاف الجوي إلى خمس طبقات رئيسية (انظر القسم 1.3). بالنسبة للأرصاد الجوية الزراعية ، فإن انتظام التغيرات في درجات الحرارة في طبقة التروبوسفير ، وخاصة في الطبقة السطحية ، هو الأكثر أهمية.

التدرج العمودي لدرجة الحرارة

يسمى التغيير في درجة حرارة الهواء لكل 100 متر من الارتفاع بالتدرج الرأسي لدرجة الحرارة (VTG).

يعتمد VGT على عدد من العوامل: الموسم (يكون أقل في الشتاء ، وأكثر في الصيف) ، والوقت من النهار (أقل في الليل ، وأكثر أثناء النهار) ، وموقع الكتل الهوائية (إذا كانت على أي ارتفاعات أعلى من طبقة الهواء البارد هناك طبقة من الهواء الأكثر دفئًا ، ثم تغير علامة VGT العكسية). يبلغ متوسط قيمة VGT في طبقة التروبوسفير حوالي 0.6 درجة مئوية / 100 متر.

في الطبقة السطحية للغلاف الجوي ، يعتمد VGT على الوقت من اليوم والطقس وطبيعة السطح السفلي. في النهار ، يكون VGT دائمًا إيجابيًا ، خاصة في الصيف فوق الأرض ، ولكن في الطقس الصافي يكون أكبر بعشر مرات مما هو عليه في الطقس الغائم. في ظهيرة صافية في الصيف ، يمكن أن تكون درجة حرارة الهواء بالقرب من سطح التربة أعلى بمقدار 10 درجات مئوية أو أكثر من درجة الحرارة عند ارتفاع 2 متر. ونتيجة لذلك ، فإن WGT في هذه الطبقة التي يبلغ طولها مترين من حيث 100 متر هو أكثر من 500 درجة مئوية / 100 متر تعمل الرياح على تقليل WGT ، لأنه عند اختلاط الهواء ، تتساوى درجة حرارته عند ارتفاعات مختلفة. تقليل الغيوم والتهطال VGT. مع التربة الرطبة ، ينخفض WGT بشكل حاد في الطبقة السطحية للغلاف الجوي. فوق التربة العارية (الحقل البور) ، يكون VGT أكبر من المحصول أو المروج المطورة. في الشتاء ، فوق الغطاء الثلجي ، يكون VGT في الطبقة السطحية للغلاف الجوي صغيرًا وغالبًا ما يكون سالبًا.

مع الارتفاع ، يضعف تأثير السطح الأساسي والطقس على VGT وينخفض VGT مقارنة بقيمته -

مي في الطبقة السطحية من الهواء. فوق 500 متر ، يتم تخفيف تأثير التغيرات اليومية في درجة حرارة الهواء. على ارتفاعات من 1.5 إلى 5-6 كم ، فإن UGT في حدود 0.5-0.6 درجة مئوية / 100 م. على ارتفاع 6-9 كم ، يزيد VGT ويبلغ 0.65-0.75 درجة مئوية / 100 م. في طبقة التروبوسفير العليا ، ينخفض VGT مرة أخرى إلى 0.5-0.2 درجة مئوية / 100 متر.

تُستخدم البيانات الخاصة بـ VGT في طبقات مختلفة من الغلاف الجوي في التنبؤ بالطقس ، وفي خدمات الأرصاد الجوية للطائرات النفاثة وفي إطلاق الأقمار الصناعية إلى المدار ، وكذلك في تحديد شروط إطلاق وتوزيع النفايات الصناعية في الغلاف الجوي. يشير VGT السلبي في طبقة الهواء السطحية ليلاً في الربيع والخريف إلى إمكانية التجميد.

4.3.2. توزيع درجة حرارة الهواء العمودي

يسمى توزيع درجة الحرارة في الغلاف الجوي مع الارتفاع طبقات الغلاف الجوي.يعتمد استقراره على طبقات الغلاف الجوي ، أي إمكانية تحريك الأحجام الفردية من الهواء في الاتجاه الرأسي. تحدث مثل هذه الحركات بأحجام كبيرة من الهواء تقريبًا بدون تبادل حراري مع البيئة ، أي بشكل ثابت.هذا يغير ضغط ودرجة حرارة الحجم المتحرك للهواء. إذا تحرك حجم الهواء لأعلى ، فإنه ينتقل إلى طبقات ذات ضغط أقل ويتمدد ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارته. عندما يتم خفض الهواء ، تحدث العملية العكسية.

التغيير في درجة حرارة الهواء غير المشبع بالبخار (انظر القسم 5.1) هو 0.98 درجة مئوية للحركة الرأسية الثابتة الحرارة 100 متر (1.0 درجة مئوية عمليًا / 100 متر). عندما VGT< 1,0° С/100 м, то поднимающийся под влиянием внешнего импульса объем воздуха при охлаждении на 1°С на высоте 100 м будет холоднее окружающего воздуха и как более плотный начнет опускаться в исходное положение. Такое состояние атмосферы характеризует توازن مستقر.

عند VGT = .1.0 درجة مئوية / 100 متر ، ستكون درجة حرارة الحجم المتزايد للهواء على جميع الارتفاعات مساوية لدرجة حرارة الهواء المحيط. لذلك ، فإن حجم الهواء الذي يتم رفعه بشكل مصطنع إلى ارتفاع معين ثم تركه لنفسه لن يرتفع أو ينخفض أكثر. تسمى حالة الغلاف الجوي هذه غير مبال.

إذا كان VGT> 1.0 درجة مئوية / 100 متر ، فإن الحجم المتزايد للهواء ، الذي يبرد فقط بمقدار 1.0 درجة مئوية لكل 100 متر ، يصبح أكثر دفئًا من البيئة على جميع الارتفاعات ، وبالتالي تستمر الحركة الرأسية التي نشأت. خلقت في الجو توازن غير مستقر.تحدث هذه الحالة عندما يتم تسخين السطح الأساسي بقوة ، عندما يزيد VGT مع الارتفاع. هذا يساهم في زيادة تطوير الحمل الذي

يمتد تقريبًا إلى الارتفاع الذي تصبح فيه درجة حرارة الهواء الصاعد مساوية لدرجة الحرارة المحيطة. مع عدم الاستقرار الشديد ، تنشأ سحب ركامية قوية ، مما يشكل خطرًا على المحاصيل من زخات المطر والبرد.

في خطوط العرض المعتدلة لنصف الكرة الأرضية الشمالي ، تبلغ درجة الحرارة عند الحد الأعلى لطبقة التروبوسفير ، أي على ارتفاع حوالي 10-12 كم ، حوالي -50 درجة مئوية على مدار العام. وعند ارتفاع 5 كم ، تتغير في يوليو من -4 درجة مئوية (إلى 40 درجة شمالاً) إلى -12 درجة مئوية (عند 60 درجة شمالاً) ، وفي يناير عند نفس خطوط العرض وبنفس الارتفاع تكون -20 و -34 درجة مئوية على التوالي (الجدول 20). في الطبقة الدنيا (الحدودية) من طبقة التروبوسفير ، تختلف درجة الحرارة بشكل أكبر اعتمادًا على خط العرض الجغرافي ، والموسم ، وطبيعة السطح السفلي.

الجدول 20

متوسط توزيع درجة حرارة الهواء (درجة مئوية) في الارتفاع في طبقة التروبوسفير في يناير ويوليو أعلى من 40 و 60 درجة شمالا.

نظام درجة حرارة الهواء


الارتفاع ، كم

بالنسبة للزراعة ، فإن الأهم هو نظام درجة الحرارة للجزء السفلي من الطبقة السطحية للغلاف الجوي ، حتى ارتفاع حوالي 2 متر ، حيث تعيش معظم النباتات وحيوانات المزرعة المزروعة. في هذه الطبقة ، تكون التدرجات الرأسية لجميع كميات الأرصاد الجوية عالية جدًا ؛ كبيرة مقارنة بالطبقات الأخرى. كما ذكرنا سابقًا ، عادةً ما يكون VGT في الطبقة السطحية للغلاف الجوي< много раз превышает ВП в остальной тропосфере В ясные тихие дни, когд< турбулентное перемешива

23 درجة مئوية

أرز. 18. توزيع درجات الحرارة في الطبقة السطحية للهواء وفي الطبقة الصالحة للزراعة من التربة خلال النهار (1) وفي الليل (2).

ضعف الفرق في درجات حرارة الهواء في

يمكن أن يتجاوز سطح التربة وعلى ارتفاع 2 متر 10 درجات مئوية. في الليالي الصافية والهادئة ، ترتفع درجة حرارة الهواء إلى ارتفاع معين (انعكاس) ويصبح VGT سالبًا.

وبالتالي ، هناك نوعان من توزيع درجات الحرارة على طول الخط العمودي في الطبقة السطحية للغلاف الجوي. يُطلق على النوع الذي تكون فيه درجة حرارة سطح التربة أعظمها ، وتترك السطح لأعلى ولأسفل تشمس.لوحظ خلال النهار عندما يتم تسخين سطح التربة عن طريق الإشعاع الشمسي المباشر. يسمى توزيع درجة الحرارة العكسي إشعاعاكتب أو اكتب إشعاع(الشكل 18). عادة ما يتم ملاحظة هذا النوع في الليل ، عندما يتم تبريد السطح نتيجة للإشعاع الفعال ويتم تبريد طبقات الهواء المجاورة منه.

تغير درجة الحرارة

انعكاس

درجة حرارة الهواء. وحدات القياس ، التغير في درجة الحرارة مع الارتفاع. انعكاس ، متساوي الحرارة ، أنواع الانقلابات ، عملية Adiabatic.

ربما ستكون مهتمًا