Как нагревается воздух атмосферы география 6. Презентация к уроку по географии (6 класс) на тему: Как нагревается атмосферный воздух
Тема урока: «Атмосфера. Как нагревается атмосферный воздух».
Урок разработан по технологии критического мышления. Состоит из трех этапов, каждый имеет свои цели и задачи, а также набор приемов, направленных сначала на активизацию , а потом на осмысление и обобщение приобретенных знаний.
Первый этап – «вызов», во время которого у учащихся активизируются имевшиеся ранее знания, пробуждается интерес к теме, определяются цели изучения предстоящего учебного материала.
Второй этап – «осмысление», в ходе которого происходит направленная и осмысленная работа ученика с новой информацией, сопровождающаяся действиями (составление таблиц, маркировка, постановка опыта, ведение дневника), которые позволяют отслеживать собственное понимание.
Третий этап – «рефлексия» - размышление. На этом этапе ученик формирует личностное отношение к тексту и фиксирует его либо с помощью собственного текста, либо своей позицией в дискуссии. На этом этапе происходит активное переосмысление собственных представлений с учетом вновь приобретенных знаний.
Учебник: «География. Начальный курс. 6 класс», Москва, издательский центр «Вентана-Граф», 2015 г.
1 урок раздела «Атмосфера», урок «открытия» новых знаний.
родного языка.
Личностные УУД.
Ответственное отношение к учению, осознание значимости для обучающегося
знаний о явлениях, происходящих в атмосфере; формирование личностного
морального выбора по отношению к природе, окружающим людям; установление
обучающимися связи между целью учебной деятельности и её мотивом;
оценивание усваиваемого содержания исходя из социальных и личностных
ценностей, готовность к саморазвитию.
Ход урока.
Организационный момент, приветствие.
1 этап урока – вызов (актуализация имеющихся знаний по теме)
Прием «Ассоциации».
Ребята, приглашаю вас на несколько мгновений стать космическими туристами. Демонстрация видеофрагмента «Планета Земля, вид из космоса».
Что мы увидели? (Планета Земля из космоса, окруженная облаками атмосферы).
«Атмосфера…». Подумайте, какие ассоциации вызывает у вас это слово? Что вы уже знаете об атмосфере? Заполните первую колонку таблицы, используя только ключевые слова. Потом обменяйтесь информацией в парах, дополните или отбросьте лишнее. Вторую колонку заполните самостоятельно.
Учащиеся высказываются по результатам заполнения 1 колонки: воздушная оболочка, состоит из слоев, нижний – тропосфера. Значение атмосферы. Тропосфера – «фабрика» погоды.
Учитель: «В тропосфере формируется погода. Какие элементы погоды нас более всего интересуют, когда мы описываем погоду?» (Температура).
Демонстрация слайда или плаката «Строение атмосферы. Изменение температуры с высотой». Постановка проблемного вопроса: «Почему с высотой температура тропосферы уменьшается, несмотря на то, что верхняя часть её находится ближе к Солнцу-источнику тепла?»
Разделимся на три учебные группы и проведем «Мозговой штурм» для решения этой проблемы.
Каждая группа в группах выдвигает свои гипотезы, затем поочередно называют наиболее убедительную, на их взгляд. Предположения кратко фиксируются учителем на доске.
Учитель: «Какая же из высказанных гипотез верна? Мы многое знаем об атмосфере, но существуют для нас её неизвестные свойства и происходящие в ней явления. Какую возникшую задачу нам предстоит выяснить?». Обучающиеся формулируют первую учебную задачу урока: изучить, как нагревается воздух атмосферы, выяснить причины понижения температуры воздуха в тропосфере с высотой. (Задача записывается или демонстрируется слайд с формулировкой).
Второй вопрос учителя: «Из своего личного опыта вспомните, где в природной среде в жаркий летний день легче переносить жару?». Дети перечисляют: «На реке, у воды, в лесу».
Учитель: «Почему неодинаково комфортно переносить жару, например, в поле, на поляне или возле водной поверхности?». Дети предполагают, что неодинаково нагревается воздух на разных природных территориях. «А можем ли мы назвать причины различия в нагревании атмосферного воздуха? Какова вторая учебная задача урока?» Обучающиеся формулируют: «Выяснить, от каких причин зависит величина нагревания атмосферного воздуха». (Задача записывается или демонстрируется слайд с формулировкой).
2 этап урока – осмысление (обучающиеся вступают в контакт с новой информацией, работают с разными её источниками, на этом этапе происходит систематизация знаний, происходит формирование собственной позиции).
Прием «Инсерт» (пометки на полях). Работа с текстом учебника как источником информации (параграф 24, стр. 123-125, «Солнечные лучи в атмосфере»).
Обучающиеся работают индивидуально, делают пометки в тексте: «v» - знаю, «+» - узнал (мне это интересно), «?» - хочу знать (мне не понятно), «-» - я не прав, мое мнение было ошибочным. Обсуждение в группах результатов осмысленного чтения текста.
Выполнение задания 1 в рабочей тетради, стр. 61: заполнение схемы данными о долях (в%) солнечной энергии, поглощенной Землей и отраженной ею в космическое пространство.
Осуществляют самопроверку правильности заполнения схемы, сверяясь с образцом (демонстрация слайда).
В группах производят составление определения термина «Подстилающая поверхность», выделяя ключевое слово и существенные признаки.
Обмен мнениями между группами по реализации 1 учебной задачи и формулируют ответ на вопрос: как нагревается воздух атмосферы?
(можно взять другую дату и данные суточного изменения температуры своего населенного пункта за этот день).
(время восхода Солнца___________, захода Солнца__________, полдень _________
Температура воздуха (С) | Температура воздуха (С) | Температура воздуха (С) |
|||
Сформулируйте выводы о причинах суточного изменения температуры воздуха. Выведите формулу для вычисления суточной амплитуды температуры. Вычислите суточную амплитуду (если возникли затруднения при выполнении какого-либо задания, обратитесь к тексту учебника стр. 125-126).
После выполнения заданий группами – физкультминутка. https://yadi. sk/d/L1oZcuRSuJqaQ (если формат файла не поддерживается, скачать его на компьютер и открыть).
https://yadi. sk/d/AeycgAFiuJrMQ
Представление группами результатов работы. Обучающиеся подводят итоги деятельности, формулируя вывод: больший или меньший нагрев подстилающей поверхности зависит от величины угла падения солнечных лучей и её отражательной способности. Атмосфера нагревается за счет энергии, поглощенной подстилающей поверхностью, поэтому с высотой температура в тропосфере понижается примерно на 6 градусов на каждый километр подъема.
Нагрев воздуха происходит от подстилающей поверхности, поэтому температура в течение суток то возрастает (днем), то понижается (ночью); максимальные и минимальные значения температуры воздуха наблюдаются примерно через два часа после полудня и после восхода Солнца соответственно.
Проблемный вопрос учителя: будут ли изменяться значения амплитуды температуры воздуха при безоблачной и пасмурной погоде? Каким путем это можно выяснить?
Обучающиеся делают предположения, что можно сравнить суточные амплитуды в ясную погоду и пасмурную по своим наблюдениям в Календарях погоды. Выбираются дни для сравнения и по данным температуры этих дней в парах: один ученик из пары просчитывает суточную амплитуду в ясную погоду, второй – в пасмурную. Обмениваются данными, осуществляют взаимопроверку, сверяясь с образцом (правильные ответы после выполнения учениками работы демонстрируются на слайде), корректируют выполнение работы. Сигнальными карточками разного цвета информируют учителя о правильности выполнения (красные карточки – допущена ошибка в определении амплитуды температуры, зеленые – задание выполнено без ошибок). Обучающиеся озвучивают выводы о зависимости суточной амплитуды температуры воздуха от величины облачности, выявляют причины этой зависимости. В ясную погоду разница между дневной и ночной температурами больше, амплитуда больше. В пасмурную, наоборот, меньше. Так как днем при повышенной облачности солнечная энергия больше рассеивается, подстилающая поверхность нагревается меньше, соответственно и температура воздуха будет ниже. Ночью облачность препятствует излучению тепла от подстилающей поверхности. Таким образом, в отличие от солнечной погоды, при облачности день прохладнее, а ночь теплее, суточная амплитуда температуры меньше.
3 этап урока – рефлексия (стадия размышления).
Учитель проводит беседу с обучающимися по вопросам: «Вернемся к нашим гипотезам о том, как нагревается воздух атмосферы и почему понижается температура в тропосфере, сформулированным в начале урока. Какая группа в своих рассуждениях и предположениях была ближе к истине? В чем мнение было ошибочным? Как изменились наши знания в сравнении с первоначальными? Что особенно заинтересовало? Какие затруднения возникли? Посмотрите на записи второй колонки таблицы «Хочу узнать», все ли узнали, что хотели узнать по данной теме урока? Что еще хочется узнать? Заполните третью колонку таблицы «Узнал».
Постройте цепочку причинно-следственных связей:
1 вариант
2 вариант
Сверьте свои ответы с образцом, проведите коррекцию (самопроверка). Поднимите сигнальные карточки (красные – допустили ошибку при выполнении, зеленые – задание выполнено верно).
Карта «Радуга успеха» - рефлексия .
Соедините смайлики с корзиночками успеха «Что я сделал?», «Что я планирую сделать?», «Как я оцениваю свою работу?».
Домашнее задание.
Параграф 24 учебника.
Напишите сочинение-рассуждение на тему: «Каков был бы климат, если бы вся Земля была покрыта снегом и льдом?».
Подумайте, что теплее: верхний слой океана, или нижние слои воздуха над ним?
Наш урок подходит к завершению. Я хочу узнать, а какое настроение у вас сейчас?
Прием «Палитра».
Выберите цвет полоски, который отражает наше настроение сейчас.
Учащиеся выбирают разноцветные полоски и сами объясняют, что значит для них тот или иной цвет (или записывают на листочке и передают учителю).
Учитель благодарит учащихся за работу, и тоже может с помощью цветовой полоски показать свое эмоциональное состояние. Как вариант, на этом этапе урока можно использовать смайлики для демонстрации настроения.
Учебно-методическое обеспечение и оборудование урока.
Программа 5-9 классы. География: программа, 5-9 классы / , . – 2-е изд., - М.: Вентана-Граф, 2015. Учебник: «География. Начальный курс. 6 класс», Москва, издательский центр «Вентана-Граф», 2015. . Методическое пособие. География 5-6 классы, М., Издательский центр «Вентана-Граф», 2014. . Дневник географа-следопыта. 6 класс. Рабочая тетрадь, М., Вентана-Граф 2015. Таблица «Строение атмосферы» Дидактический и раздаточный материал. Настольная лампа, листы картона (для моделирования). Видеоролик «Физкультминутка». Компьютер с подключением к Интернету, проектор, экран, доска. Интернет ресурсы: http://voshod-solnca. ru
https://www. /watch? v=1UVA4NzP0P8
Основным источником тепла, нагревающим земную поверхность и атмосферу, служит солнце. Другие источники – луна, звезды, разогретые недра Земли – поставляют столь малое количество тепла, что ими можно пренебречь.
Солнце излучает в мировое пространство колоссальную энергию в виде тепловых, световых, ультрафиолетовых и других лучей. Вся совокупность лучистой энергии Солнца называется солнечной радиацией. Земля получает ничтожную долю этой энергии – одну двухмиллиардную часть, которой, однако, достаточно не только для поддержания жизни, но и для осуществления экзогенных процессов в литосфере, физико-химических явлений в гидросфере и атмосфере.
Различают радиацию прямую, рассеянную и суммарную.
При ясной, безоблачной погоде поверхность Земли нагревается в основном прямой радиацией, которую мы ощущаем как теплые или горячие солнечные лучи.
Проходя через атмосферу, солнечные лучи отражаются от молекул воздуха, капелек воды, пылинок, отклоняются от прямолинейного пути и рассеиваются. Чем пасмурнее погода, тем плотнее облачность и тем большее количество радиации рассеивается в атмосфере. При сильной запыленности воздуха, например во время пыльных бурь или в промышленных центрах, рассеивание ослабляет радиацию на 40–45 %.
Значение рассеянной радиации в жизни Земли очень велико. Благодаря ей освещаются предметы, находящиеся в тени. Она же обусловливает цвет неба.
Интенсивность радиации зависит от угла падения солнечных лучей на земную поверхность. Когда солнце находится высоко над горизонтом, его лучи преодолевают атмосферу более коротким путем, следовательно, меньше рассеиваются и сильнее нагревают поверхность Земли. По этой причине в солнечную погоду утром и вечером всегда прохладнее, чем в полдень.
На распределение радиации на поверхности Земли огромное влияние оказывают ее шарообразность и наклон земной оси к плоскости орбиты. В экваториальных и тропических широтах солнце в течение всего года находится высоко над горизонтом, в средних широтах его высота меняется в зависимости от времени года, а в Арктике и Антарктике высоко над горизонтом оно не поднимается никогда. В результате в тропических широтах солнечные лучи рассеиваются меньше, а на единицу площади земной поверхности приходится их большее количество, чем в средних или высоких широтах. По этой причине количество радиации зависит от широты места: чем дальше от экватора, тем меньше ее поступает на земную поверхность.
Поступление лучистой энергии связано с годичным и суточным движением Земли. Так, в средних и высоких широтах ее количество зависит от времени года. На Северном полюсе, например, летом солнце не заходит за горизонт 186 дней, т. е. 6 месяцев, и количество поступающей радиации даже больше, чем на экваторе. Однако солнечные лучи имеют малый угол падения, и большая часть радиации рассеивается в атмосфере. В результате поверхность Земли нагревается незначительно.
Зимой солнце в Арктике находится за горизонтом, и прямая радиация на поверхность Земли не поступает.
На количество поступающей солнечной радиации влияет и рельеф земной поверхности. На склонах гор, холмов, оврагов и т. д., обращенных к солнцу, угол падения солнечных лучей увеличивается, и они сильнее нагреваются.
Совокупность всех этих факторов приводит к тому, что на земной поверхности нет места, где интенсивность радиации была бы постоянной.
Неодинаково происходит и нагревание суши и воды. Поверхность суши нагревается и охлаждается быстро. Вода же нагревается медленно, но зато дольше удерживает тепло. Объясняется это тем, что теплоемкость воды больше теплоемкости горных пород, слагающих сушу.
На суше солнечные лучи нагревают только поверхностный слой, а в прозрачной воде тепло проникает на значительную глубину, в результате чего нагревание происходит медленнее. На его скорость влияет и испарение, так как на него нужно много тепла. Вода остывает медленно, в основном потому, что объем прогреваемой воды во много раз больше объема нагревающейся суши; к тому же при ее охлаждении верхние, остывшие слои воды опускаются на дно, как более плотные и тяжелые, а на смену им из глубины водоема поднимается теплая вода.
Накопленное тепло вода расходует более равномерно. В результате море в среднем теплее суши, а колебания температуры воды никогда не бывают такими резкими, как колебания температуры суши.
Температура воздуха
Солнечные лучи, проходя через прозрачные тела, нагревают их очень слабо. По этой причине прямые солнечные лучи почти не нагревают воздух атмосферы, а нагревают поверхность Земли, от которой прилегающим слоям воздуха передается тепло. Нагреваясь, воздух становится более легким и поднимается вверх, где перемешивается с более холодным, в свою очередь нагревая его.
По мере поднятия вверх воздух охлаждается. На высоте 10 км температура постоянно держится на отметке 40–45 °C.
Понижение температуры воздуха с высотой – это общая закономерность. Однако нередко наблюдается и повышение температуры по мере поднятия вверх. Такое явление называют температурной инверсией, т. е. перестановкой температур.
Возникают инверсии либо при быстром охлаждении земной поверхности и прилегающего воздуха, либо, наоборот, при стекании тяжелого холодного воздуха по склонам гор в долины. Там этот воздух застаивается и вытесняет более теплый вверх по склонам.
В течение суток температура воздуха не остается постоянной, а непрерывно изменяется. Днем поверхность Земли нагревается и нагревает прилегающий слой воздуха. Ночью Земля излучает тепло, охлаждается, и происходит охлаждение воздуха. Наиболее низкие температуры наблюдаются не ночью, а перед восходом солнца, когда земная поверхность уже отдала все тепло. Аналогично этому наиболее высокие температуры воздуха устанавливаются не в полдень, а около 15 ч.
На экваторе суточный ход температур однообразен, днем и ночью они почти одинаковы. Очень незначительны суточные амплитуды на морях и у морских побережий. А вот в пустынях днем поверхность земли часто нагревается до 50–60 °C, а ночью нередко охлаждается до 0 °C. Таким образом, суточные амплитуды превышают здесь 50–60 °C.
В умеренных широтах наибольшее количество солнечной радиации поступает на Землю в дни летних солнцестояний, т. е. 22 июня в Северном полушарии и 21 декабря в Южном. Однако самым жарким месяцем является не июнь (декабрь), а июль (январь), так как в день солнцестояния огромное количество радиации расходуется на нагревание земной поверхности. В июле (январе) радиация уменьшается, но эта убыль компенсируется сильно нагретой земной поверхностью.
Аналогично этому самый холодный месяц не июнь (декабрь), а июль (январь).
На море, в связи с тем что вода более медленно охлаждается и нагревается, смещение температур еще больше. Здесь самый жаркий месяц август, а самый холодный – февраль в Северном полушарии и соответственно самый жаркий – февраль и самый холодный – август в Южном.
Годовая амплитуда температур в значительной степени зависит от широты места. Так, на экваторе амплитуда в течение года остается почти постоянной и составляет 22–23 °C. Самые высокие годовые амплитуды характерны для территорий, расположенных в средних широтах в глубине континентов.
Любая местность характеризуется также абсолютными и средними температурами. Абсолютные температуры устанавливают путем многолетних наблюдений на метеостанциях. Так, самое жаркое (+58 °C) место на Земле находится в Ливийской пустыне; самое холодное (-89,2 °C) – в Антарктиде на станции «Восток». В Северном полушарии самая низкая (-70,2 °C) температура отмечена в поселке Оймякон в Восточной Сибири.
Средние температуры определяют как среднеарифметическое нескольких показателей термометра. Так, чтобы определить среднесуточную температуру, производят измерения в 1; 7; 13 и 19 ч, т. е. 4 раза в сутки. Из полученных цифр находят среднеарифметическую величину, которая и будет среднесуточной температурой данной местности. Затем находят среднемесячные и среднегодовые температуры как среднеарифметическое среднесуточных и среднемесячных.
На карте можно обозначить точки с одинаковыми значениями температур и провести линии, соединяющие их. Эти линии называют изотермами. Наиболее показательны изотермы января и июля, т. е. самого холодного и самого теплого месяца в году. По изотермам можно определить, как распределяется тепло на Земле. При этом прослеживаются отчетливо выраженные закономерности.
1. Самые высокие температуры наблюдаются не на экваторе, а в тропических и субтропических пустынях, где преобладает прямая радиация.
2. В обоих полушариях температуры понижаются от тропических широт к полюсам.
3. В связи с преобладанием моря над сушей ход изотерм в Южном полушарии более плавный, а амплитуды температур между самым жарким и самым холодным месяцем меньше, чем в Северном.
Расположение изотерм позволяет выделить 7 тепловых поясов:
1 жаркий, расположенный между годовыми изотермами 20 °C в Северном и Южном полушариях;
2 умеренных, заключенных между изотермами 20 и 10 °C самых теплых месяцев, т. е. июня и января;
2 холодных, расположенных между изотермами 10 и 0 °C также самых теплых месяцев;
2 области вечного мороза, в которых температура самого теплого месяца ниже 0 °C.
Границы поясов освещенности, проходящие по тропикам и полярным кругам, не совпадают с границами тепловых поясов.
Состав атмосферы. Наша Земля окутана воздушной оболочкой, которую называют атмосферой. Состоит она из смеси газов: азота - 78% (по объему), кислорода - 21%, аргона, гелия, криптона, неона и углекислого газа - 1%. Процентное соотношение газов в нижних слоях атмосферы постоянно. Некоторые изменения наблюдаются в содержании углекислого газа. Над Арктикой и Антарктидой, а также над водами океанов его меньше, чем над густонаселенными областями материков.
Исключительно велико значение кислорода в жизненных процессах на Земле. При помощи его осуществляется дыхание. Дышат все организмы. Дышит и человек, используя не менее 13 куб. м воздуха в сутки. Кислород входит в состав белков, жиров и углеводов. За счет окисления организмы получают энергию, необходимую для жизненных процессов. Основным поставщиком кислорода являются растения.
Азот в атмосфере играет роль разбавителя кислорода. Он регулирует темп окисления, ход биологических процессов.
Нужен для растений и углекислый газ, который они поглощают. Углекислый газ легко растворяется в воде. Кроме того, он один из регуляторов тепла в атмосфере.
В атмосфере всегда находятся в том или ином количестве примеси: вода в трех состояниях и пыль. Содержание воды в атмосфере зависит от температуры: чем выше температура воздуха, тем больше в нем может содержаться водяного пара.
Наличие воды в атмосфере определяет многие явления, наблюдаемые в ней: дымку, туман, облака, осадки, грозы и др.
Много пыли поступает в атмосферу от вулканических извержений, с поверхности суши, в результате деятельности человека.
Строение атмосферы. Из физики известно, что газы сжимаемы, поэтому атмосфера более уплотнена у поверхности Земли. С поднятием вверх плотность ее уменьшается. На высоте 5,5 км она составляет половину, на высоте 10-11 км - четвертую часть по сравнению с поверхностью Земли. Человек может жить до высоты 4-5 км.
Изучение атмосферы показало, что ее строение слоистое. Нижний слой атмосферы называют тропосферой. Он распространяется до высоты 17 км над экватором и 8 км над полюсами. В этом слое сосредоточено почти 3/4 всей массы атмосферы, в нем непрерывно движется воздух как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. В тропосфере содержится почти вся вода, в ней происходят погодные процессы: облака, туманы, выпадение осадков, грозы. Температура воздуха в этом слое понижается с высотой в среднем на 0,6° на каждые 100 м и на верхней границе достигает - 70° С.
Выше тропосферы расположен слой стратосферы, верхняя граница которого находится на высоте 50-60 км. Плотность и давление в нем незначительны. Разреженный воздух состоит из тех же газов, что и в тропосфере, но в нем значительно больше озона. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высоте 15-30 км. Температура в стратосфере повышается и на ее верхней границе достигает плюс 10-30° С. Это объясняется тем, что озон поглощает часть солнечной энергии. Выше стратосферы расположены сильно разреженные слои воздуха.
Значение атмосферы в жизни нашей планеты очень велико. Без атмосферы планета была бы мертва. Атмосфера предохраняет поверхность Земли от сильного нагревания и охлаждения. Благодаря атмосфере работают средства связи. В ней наблюдаются погодные явления, с которыми связана вся человеческая деятельность.
Изучение атмосферы проводится на метеорологических станциях. И днем и ночью, в любую погоду метеорологи ведут наблюдения за состоянием нижнего слоя атмосферы. Четыре раза в сутки, а на многих станциях ежечасно измеряют температуру, давление, влажность воздуха, отмечают облачность, направление и скорость ветра, количество осадков, электрические и звуковые явления в атмосфере. Метеорологические станции построены всюду: на безлюдном материке Антарктиды и во влажнотропических лесах, на высоких горах и просторах тундры. Ведут наблюдения и на океанах, на специально построенных кораблях погоды.
С 30-х годов нашего столетия начали вести наблюдения в более высоких слоях атмосферы. Стали запускать радиозонды, которые поднимаются на высоту 20-30 км и при помощи радиопередатчиков посылают на Землю сведения о температуре, давлении, влажности воздуха и скорости ветра.
Ныне широко используют метеорологические ракеты и спутники, которые имеют установки для фотографирования земной поверхности и облаков.
1961 г. ознаменовался новыми успехами в изучении верхних слоев атмосферы. 12 апреля 1961 г. первый космонавт мира Юрий Алексеевич Гагарин совершил полет вокруг Земли. С этих пор космические корабли и станции, совершающие полеты на больших высотах, дают картину процессов, происходящих далеко от Земли.
Распределение тепла на земной поверхности. Солнце является основным источником тепла и света на Земле. Этот огромный газовый шар с температурой на поверхности около 6000°С излучает большое количество энергии, которую называют солнечной радиацией. Она нагревает нашу Землю, приводит в движение воздух, образует круговорот воды, создает условия для жизни растений и животных.
Проходя через атмосферу, часть солнечной радиации поглощается, часть рассеивается и отражается. Поэтому поток солнечной радиации, приходя к поверхности Земли, постепенно ослабевает.
Солнечная радиация поступает на поверхность Земли прямой и рассеянной. Прямая радиация представляет ноток параллельных лучей, идущих непосредственно от диска Солнца. Рассеянная радиация поступает со всего небосвода. Считается, что поступление тепла от Солнца на 1 га Земли равнозначно сжиганию почти 143 тыс. т угля.
Солнечные лучи, проходя через атмосферу, мало ее нагревают. Нагревание атмосферы происходит от поверхности Земли, которая, поглощая солнечную энергию, превращает ее в тепловую. Частицы воздуха, соприкасаясь с нагретой поверхностью, получают тепло и уносят его в атмосферу. Так нагреваются нижние слои атмосферы. Очевидно, чем больше получает поверхность Земли солнечной радиации, тем сильнее она нагревается, тем сильнее нагревается от нее воздух.
Температуру воздуха измеряют термометрами (ртутными и спиртовыми). Спиртовые термометры применяют, когда температура воздуха бывает ниже - 38° С. На метеорологических станциях термометры помещают в особой будке, построенной из отдельных, расположенных под определенным углом пластинок (жалюзи), между которыми свободно циркулирует воздух. Прямые солнечные лучи не попадают на термометры, таким образом, температуру воздуха измеряют в тени. Сама будка находится на высоте 2 м от земной поверхности.
Многочисленные наблюдения за температурой воздуха показали, что самая высокая температура наблюдалась в г. Триполи (Африка) (+ 58° С), самая низкая - на станции Восток в Антарктиде (-87,4° С).
Поступление солнечного тепла, и распределение температуры воздуха зависит от широты места. Тропическая область получает больше тепла от Солнца, чем умеренные и полярные широты. Больше всего тепла получают экваториальные области.
Второй важный фактор - распределение суши и воды. Вода - теплоемкое тело. Теплоемкость воды в два раза больше теплоемкости пород, слагающих сушу. Поэтому вода значительно медленнее нагревается и медленнее остывает. Океаны в тропических широтах представляют собой своеобразные накопители тепла на Земле. Суша быстрее нагревается и быстрее остывает. Над океанами наблюдается плавный ход как суточных, так и годовых температур, на суше наблюдаются их резкие изменения.
Влияние океана и суши можно проиллюстрировать следующими данными: разница в температуре (амплитуда) между самым теплым и холодным месяцами для Лондона - 14°, Москвы - 28°, Свердловска - 33°, Якутска - 62°.
Большое влияние на распределение тепла оказывают морские течения. Теплые течения способствуют повышению температуры, холодные - понижению. Так, воды северной части Атлантического океана у берегов Европы, где проходит теплое течение Гольфстрим, никогда не замерзают, на берегах Скандинавского полуострова растут леса, тогда как на этих же широтах у берегов Северной Америки Атлантический океан замерзает, а полуостров Лабрадор покрыт тундрой.
Кроме того, температура воздуха зависит от высоты места над уровнем моря. На каждые 100 м температура в среднем понижается на 0,6°. Вот почему на высоких горах снег не стаивает даже летом, образуя огромные площади ледников.
Итак, распределение температуры воздуха над поверхностью Земли зависит от широты места, распределения суши и воды, морских течений, от высоты места над уровнем моря и удаленности от моря.
Наглядно распределение тепла на земной поверхности можно проследить по картам изотерм. Изотермы - линии, соединяющие места с одинаковой средней температурой. В учебной практике чаще пользуются изотермами июля (самого теплого месяца для северного полушария) и января (самого холодного).
Если бы распределение тепла зависело только от широты места, то изотермы были бы параллельны экватору. Посмотрев на карту январских изотерм, можно увидеть изгибы, а в отдельных местах замкнутые кривые. Так, в пределах Восточной Сибири замкнутые изотермы -50°, -40°, -30°. Это самые холодные места в северном полушарии. Изгибы изотерм есть и над океанами (северная часть Атлантического и Тихого океанов). Океаны зимой теплее, чем материки, так как они зимой меньше охлаждаются и температура воздуха над ними выше.
В южном полушарии ход изотерм более плавный, это связано с тем, что подстилающая поверхность здесь более однородна - вода океанов. Самые высокие температуры (+ 30°) наблюдаются на материках: в Австралии, Южной Америке. Это самые теплые места в январе.
Июльские изотермы показывают распределение тепла в самый теплый месяц для северного полушария и холодный - для южного.
Замкнутые изотермы +30°, +32° (самые высокие температуры) ограничивают Северную Африку, Аравию, Центральную Азию, на территории нашей страны Среднюю Азию. По средней части России проходит изотерма +20°. Примечательна изотерма +10°, ее ход совпадает с южной границей тундры. Океаны в июле холоднее, чем материки.
Вспомните
- С помощью какого прибора измеряют температуру воздуха? Какие виды вращения Земли вам известны? Почему на Земле происходит смена дня и ночи?
Как нагревается земная поверхность и атмосфера. Солнце излучает огромное количество энергии. Однако атмосфера пропускает к земной поверхности только половину солнечных лучей. Часть их отражается, часть поглощается облаками, газами и частицами пыли (рис. 83).
Рис. 83. Расход солнечной энергии, поступающей на Землю
Пропуская солнечные лучи, атмосфера от них почти не нагревается. Нагревается же земная поверхность, и сама становится источником тепла. Именно от нее нагревается атмосферный воздух. Поэтому у земной поверхности воздух тропосферы теплее, чем на высоте. При подъеме вверх па каждый километр температура воздуха понижается на 6 "С. Высоко в горах из-за низкой температуры накопившийся снег не тает даже летом. Температура в тропосфере меняется не только с высотой, но и в течение определенных промежутков времени: суток, года.
Различия в нагревании воздуха в течение суток и года. Днем солнечные лучи освещают земную поверхность и прогревают ее, от нее нагревается и воздух. Ночью поступление солнечной энергии прекращается, и поверхность вместе с воздухом постепенно остывает.
Солнце наиболее высоко стоит над горизонтом в полдень. В это время поступает больше всего солнечной энергии. Однако самая высокая температура наблюдается через 2-3 ч после полудня, так как на передачу тепла от поверхности Земли к тропосфере требуется время. Самая низкая температура бывает перед восходом солнца.
Температура воздуха изменяется и по сезонам года. Вы уже знаете, что Земля движется вокруг Солнца по орбите и земная ось постоянно наклонена к плоскости орбиты. Из-за этого в течение года на одной и той же территории солнечные лучи падают на поверхность по-разному.
Когда угол падения лучей более отвесный, поверхность получает больше солнечной энергии, температура воздуха повышается и наступает лето (рис. 84).
Рис. 84. Падение солнечных лучей на земную поверхность в полдень 22 июня и 22 декабря
Когда солнечные лучи наклонены сильнее, поверхность нагревается слабо. Температура воздуха в это время понижается, и наступает зима. Самый теплый месяц в Северном полушарии - июль, а самый холодный - январь. В Южном полушарии - наоборот: самый холодный месяц года - июль, а самый теплый - январь.
По рисунку определите, как отличается угол падения солнечных лучей 22 июня и 22 декабря на параллелях 23,5° с. ш. и ю. ш.; на параллелях 66,5° с. ш. и ю. ш.
Подумайте, почему самые теплые и холодные месяцы - не июнь и декабрь, когда солнечные лучи имеют наибольший и наименьший углы падения на земную поверхность.
Рис. 85. Средние годовые температуры воздуха Земли
Показатели изменений температуры. Чтобы выявить общие закономерности изменения температуры, используют показатель средних температур: средних суточных, средних месячных, средних годовых (рис. 85). Например, для вычисления средней суточной температуры в течение суток несколько раз измеряют температуру, суммируют эти показатели и полученную сумму делят на количество измерений.
Определите:
- среднюю суточную температуру по показателям четырех измерений за сутки:-8°С, -4°С,+3°С,+1°С;
- среднюю годовую температуру Москвы, используя данные таблицы.
Таблица 4
Определяя изменение температуры, обычно отмечают ее самые высокие и самые низкие показатели.
Разница между самыми высокими и самыми низкими показателями называется амплитудой температур.
Амплитуду можно определять для суток (суточная амплитуда), месяца, года. Например, если наибольшая температура за сутки равна +20°С, а наименьшая - +8°С, то суточная амплитуда составит 12°С (рис. 86).
Рис. 86. Суточная амплитуда температур
Определите, на сколько градусов годовая амплитуда в Красноярске больше, чем в Санкт-Петербурге, если средняя температура июля в Красноярске +19°С, а января- -17°С; в Санкт-Петербурге +18°С и -8°С соответственно.
На картах распределение средних температур отражают при помощи изотерм.
Изотермы - это линии, соединяющие точки с одинаковой средней температурой воздуха за определенный промежуток времени.
Обычно показывают изотермы самого теплого и самого холодного месяцев года, т. е. июля и января.
Вопросы и задания
- Как происходит нагревание воздуха атмосферы?
- Как изменяется температура воздуха в течение суток?
- От чего зависит разница в нагревании поверхности Земли в течение года?