Нагревание воздуха и его температура. Зависимость температуры от географической широты - Атмосфера и климаты Земли - ПРИРОДА ЗЕМЛИ И ЧЕЛОВЕК

Цели: ученики должны знать Изменение температуры и давления воздуха с высотой. Распределение тепла на поверхности Земли, средняя суточная температура, амплитуда колебаний температуры (суточная, годовая).

Ученики должны уметь: определять температуру воздуха, находить зависимость между показателями температуры и широтами земной поверхности, находить среднюю температуру, строить графики хода температур

Оборудование: термометр

(Предварительное задание: дается в начале учебного года)

1. В календаре ежедневно фиксировать показатели изменений в погоде.

Числа		4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.	12.	13.	14.	15.		16.	17.	18.	19.	20.	21.	22.	23.	24.	25.	26.	27.	28.	29.	30.	31.	32.	33.	34.
Температура
График изменений температуры воздуха	+15 +10 +5
	0 -5 -10
Направление ветра
Облачность
Осадки
Длина тени
Роза ветров:		Итоги наблюдений Самый теплый день Самый холодный день Дней с осадками Виды осадков:												Изменения в живой природе:

Ход урока

I. Оргмомент. Ребята, что мы знаем о температуре воздуха? Почему утром и вечером холоднее, чем днем, почему в тропиках теплее, чем на полюсе? Почему воздух возле поверхности Земли теплее, чем на высоте? На все эти вопросы мы с вами и ответим в ходе изучения нового материала.

II. Изучение нового материала.

В 1862 году, два англичанина, Глешер и Коксвель, решили подняться на воздушном шаре выше облаков.

Шар полетел вверх очень быстро, и, чем выше он поднимался, тем становилось холоднее. На высоте 3 км англичане достигли облаков.

Когда шар летел сквозь облака, исследователи дрожали от холода и сырости. То, что мы называем облаками, есть густой, холодный туман, в котором ничего не видно.

Кончились облака, стало светло, показалось голубое небо и солнце. Облака казались сверху белым, волнистым полем, словно его покрывал снег. Через разрывы облаков кое-где можно было видеть землю – поля, леса, города, море.

Выше облаков было еще холоднее. На высоте 5 км замерзла вода. Дышать стало трудно, в ушах шумело, сердце сильно билось. Но исследователи решили терпеть до последней возможности и не хотели опускаться. Напротив, они высыпали весь песок из корзинки, так что шар стремительно пошел вверх.

На высоте 8 км один из них почувствовал сильную слабость, он упал без памяти: воздуха стало недостаточно для дыхания.

А шар все поднимался.

Обоим смельчакам угрожала смерть. На высоте 11 км было –24 градуса мороза, а на земле в это время деревья, были покрыты зеленью и трава, пестрела цветами.

Потерявший сознание весь посинел и лежал, как мертвец. Его товарищ, едва дыша, собрал, наконец, последние силы и хотел поднять руки, чтобы взять шнурок от клапана, но они не действовали. Тогда он зубами схватил и потянул шнурок. Клапан открылся – и шар начал спускаться. Через некоторое время оба англичанина спустились на землю.

Вспомните, как был удивлен любимый детский герой Незнайка, узнав, что при подъеме на воздушном шаре становится все холоднее. Должно же быть наоборот: ведь к Солнцу — ближе?!

1. Почему на такой большой высоте низкие температуры воздуха?

2. Почему на высоте людям, находящимся на воздушном шаре, трудно было дышать?

3. На сколько изменяется температура воздуха и давления с высотой?

Вывод: Значит не только на поверхности суши, но и в горах происходят изменения температуры. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, почти не нагревают ее. Нагреваются лишь поверхность Земли и твердые и жидкие тела, до которых доходят солнечные лучи. Если бы не было атмосферы, поверхность Земли очень быстро бы отдавала тепло, полученное от Солнца. Так происходит на планетах, лишенных атмосферы: на солнечной стороне там страшная жара, а на теневой — жуткий холод. А нашу Землю защищает ее воздушная оболочка. Воздух задерживает часть тепла, уходящего от поверхности Земли, и сам при этом нагревается. А если мы начнем подниматься вверх?

Чем дальше от поверхности Земли, тем меньше тепла туда доходит, тем тоньше становится слой атмосферы, и он задерживает меньше тепла. Поэтому в горных районах холоднее. Правда, летом днем на солнце жарко, но в тени прохладно, а ночью, например, может замерзнуть вода во флягах.

1.Какие изменения с температурой происходят на суше?

2. Почему разные температуры в разных частях Земли? От чего это зависит?

3. А как в течение суток меняются температуры воздуха и почему?

4. Как меняется температура в течение года и почему?

5. Что такое амплитуда температур? Как ее найти?

6. Как найти среднегодовую температуру воздуха?

Вывод: Температура воздуха на поверхности Земли зависит от угла падения солнечных лучей.

Суша разогревается и остывает быстрее, чем водная поверхность.

Какую долю земного тепла задерживает воздух? Это зависит, прежде всего, от его свойств. Влажный воздух задерживает больше идущего от Земли тепла, чем сухой. Если на небе облака, то тепло еще больше задерживается, воздух остывает медленно. Если небо ясное, то остывание идет быстро

Температура воздуха в тропосфере с высотой понижается примерно на 6 °С на каждый километр высоты.

Все мы каждый день интересуемся температурой воздуха, потому что для людей это очень важно. Вы из своего опыта знаете, что температура воздуха меняется в течение суток. Почти на всем земном шаре она меняется и по мере смены времен года.

Наиболее точные сведения об изменениях температуры в течение суток получают на метеорологических станциях. Температуру воздуха определяют с помощью термометра, помещенного в метеорологическую будку (рассматриваем термометр). Через определенные промежутки времени (через 3 ч) проводят измерение температуры (в °С), а затем из собранных показателей находят среднее арифметическое значение. Это и есть средняя суточная температура. Точно так же находят средние значения за месяц или за год.

Кроме того, значения температур в разное время суток используют для составления графиков суточного хода температуры. Графики годового хода температуры строят па основе среднемесячных значений.

Определим среднюю суточную температуру воздуха.

Измерение температуры на метеорологических станциях производят в строго определенное время и записывают в журнал.

1. Для примера рассмотрим готовую таблицу суточного хода температур.

3 ч	6 ч	9 ч	12 ч	15 ч	18 ч	21 ч	24 ч
+9 °С	+8 °С	+ 12 °С	+ 14 °С	+ 17 °С	+15 °С	+ 12 °С	+6 °С

2. Определим общую сумму температур. В нашем примере она равна +99° C

3. Разделим полученную сумму температур на число измерений: +99 °С : 8 = +12 °С. Это средняя суточная температура воздуха.

4. Если в течение суток наблюдались как положительные, так и отрицательные температуры, следует сложить их отдельно и из большего числа вычесть меньшее. Полученную сумму температур делим на число измерений, сохраняя знак делимого. Рассчитайте среднесуточную температуру. У вас должно получиться -2 °С.

3 ч	6 ч	9 ч	12 ч	15 ч	18 ч	21 ч	24 ч
-7 °С	-6 °С	-3 °С	0 °С	+2 °С	+3 °С	-1 °С	-4 °С

Посмотрим ваши дневники наблюдения за погодой. Возьмем самый первый месяц, когда вы только начали вести наблюдения – сентябрь.

Выпишем все значения температур этого месяца с положительным знаком (+17°, +18°, +15°, +13°, +12°, +10°, +8°, +9°, +5°, +7°, +8°, +10°, +6°, +6°, +4°, +4°, +6°, +4°, +6°, +4°, +3°, 0°). Сложим их между собой (+175°).

Теперь выпишем отрицательные значения температур (-1°, -1°, -2°, -4°, -2°, -3°, -3°, -5°), сложим их между собой (-21°).

Теперь сложим положительные и отрицательные значения (+175° + -21° = +154°).

Разделим получившуюся цифру на количество дней измерений (154° : 30 =5,1°).

Таким образом, мы высчитали среднюю температуру воздуха для сентября.

Для того чтобы найти среднюю температуру года необходимо сложить все среднемесячные температуры и разделить на 12 месяцев.

Например:

месяц

Я

Ф

М

А

М

И

И

А

С

О

Н

Д

t0

-15

-10

-8

0

+10

+15

+20

+15

+10

0

-5

-10

-15° + (-10°) + (-8°) + 0° + 10° + 15° + 20° + 15° + 10° + 0° + (-5°) + (-10°) = 23°

23° : 12 = +2 °С - среднегодовая температура воздуха.

Используя эти статические данные, мы можем построить график, на котором наглядно видно изменение температуры в течение года:

При графическом изображении годового хода температуры воздуха по вертикали откладываем среднемесячные температуры, а по горизонтали названия месяцев. Затем, при помощи перпендикуляров находим точки и соединяем плавной линией – это и будет график изменения температуры воздуха в течение года.

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.

- По климатической карте определите среднюю температуру января и июля для городов: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Верхоянск, Волгоград и заполните таблицу.

	t° января	t° июля
Москва
Санкт-Петербург
Новосибирск
Верхоянск
Волгоград

Также по дневнику наблюдения мы выяснили, что температура в течение суток меняется. Разность между самой высокой и самой низкой температурой в течение суток называют суточной амплитудой температуры.

Определяя изменение температуры, обычно отмечают ее самые высокие и самые низкие показатели. Разница между максимальной и минимальной среднемесячной температурой за год называется сезонной (или годовой) амплитудой температур. (А°)

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).

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.

Самая высокая температура воздуха зафиксирована в Ливии, в районе г. Триполи (Африка): +58 °С; самая низкая — на российской станции «Восток» в Антарктиде: -89 °С (а также на северо-востоке Сибири - около -71 °С).

- Найдем эти значения на климатической карте.

Самые высокие и самые низкие показатели температур на климатических картах обозначаются парой цифр, стоящих друг над другом: +45° - 32°.

Самую высокую температуру отмечают цифрой красного цвета, а самую низкую – цифрой черного цвета.

- Почему утром и вечером холоднее, чем днем?

Каждый день Солнце всходит, поднимается до максимальной высоты, затем снижается и, наконец, скрывается за горизонтом. Утром, днем и вечером солнечные лучи падают па поверхность Земли под разными углами. Поэтому одно и то же количество тепла приходится на разную площадь поверхности. Максимальный нагрев поверхности происходит в солнечный день — когда Солнце достигает наибольшей высоты над горизонтом. Однако па нагревание воздуха от поверхности Земли нужно время, поэтому наибольшие температуры в течение суток отмечаются обычно через два часа после полудня.

Разница между температурами воздуха в течение суток может сильно меняться. Над океанами и морями она невелика — всего 1—2 °С. Над засушливыми степями и пустынями достигает 20 °С и более. Наличие понижений в рельефе (котловины, горные долины) увеличивает величину суточных колебаний температуры, а растительность (особенно лесная) и облачность уменьшают. Вспомните, что иногда в прогнозе погоды вы слышите: «В течение дня температура воздуха существенно не изменится». Так бывает в облачные пасмурные дни, потому что облака задерживают излучение тепла от поверхности Земли — воздух охлаждается значительно медленнее.

Над морями и океанами разница между утренними, дневными и вечерними температурами невелика.

- Почему в тропиках теплее, чем на полюсе?

Вы уже знаете достаточно, чтобы самим ответить на этот вопрос.

Рассмотрим рисунок 84 на стр. 92 вашего учебника. Вспомните, как Солнце освещает нашу планету: его лучи «упираются» в экватор и «скользят» у полюсов. Рассуждаем последовательно.

— Чем дальше от экватора и чем ближе к полюсам, тем ниже стоит Солнце над горизонтом.

Угол падения солнечных лучей зависит от широты местности.

— Чем ниже стоит Солнце над горизонтом, тем меньше угол падения солнечных лучей на поверхность Земли.

— Чем меньше угол падения лучей, тем меньше солнечной энергии — света и тепла — приходится на единицу площади поверхности Земли.

В дни равноденствия на всей Земле день равен ночи. Поэтому количество солнечной энергии, приходящейся на единицу площади, зависит в этот день в основном от широты местности (от высоты Солнца). В другие дни играет роль и продолжительность солнечного сияния: ведь на разных широтах разная длина светового дня.

Солнце над Москвой никогда не поднимется так высоко, как над Гаваной, а над Мурманском — как над Москвой. А в Москве никогда не бывает таких длинных дней (летом) и ночей (зимой), как в Мурманске, а в Гаване — как в Москве. Это потому, что продолжительность светового дня меняется на разных широтах.

По направлению от тропиков к полярным широтам угол падения солнечных лучей уменьшается. Наиболее высока среднегодовая температура воздуха в тропических широтах (около +25 °С); к полюсам она понижается. В зависимости от количества тепла, поступающего на земную поверхность на планете выделяют жаркий, два умеренных и два холодных тепловых пояса (рисунок 85 на стр. 93)

Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше тепла поступает на Землю.

- Вспомните, почему происходит смена времен года?

В каждой точке земной поверхности температура воздуха изменяется не только в течение суток и года. Существует также постепенное понижение температуры от экватора к полюсам. Это обусловлен шарообразной формой Земли (рис. 87). На области вокруг полюсов за год приходится в 10 раз меньше тепла, чем на области близ экватора. Из-за слабого нагревания поверхности меньше нагревается и атмосфера, что ведет к понижению температуры воздуха. Средняя годовая температура близ экватора +25—26 °С. В самых же холодных местах Земли — в Антарктиде, в Гренландии, на севере Евразии она ниже -10 °С (см. рис. 85).

ПОЯСА ОСВЕЩЕННОСТИ. Из-за наклона земной оси разные широты земного шара неравномерно освещаются Солнцем (рассмотрим см. рис. 87, стр. 95 учебника).

Вследствие этого на Земле выделяют пояса освещенности. Широты, где можно наблюдать Солнце в зените, лежат в жарком поясе освещенности. Он находится между Северным и Южным тропиками. Широты, где наблюдается полярный день и полярная ночь, называются холодными поясами. Их два: северный холодный пояс расположен севернее Северного полярного круга, а южный холодный пояс соответственно лежит южнее Южного полярного круга. Пояса между тропиками и полярными кругами называются северным умеренным и южным умеренным. В них наблюдаются самые большие различия в высоте Солнца над горизонтом зимой и летом, а, следовательно, ярко выражены четыре сезона года.

Из-за неравномерного распределения поступающего от Солнца света и тепла земную поверхность разделяют на пять поясов освещенности (рис. 88). Границами между ними служат тропики и полярные круги.

Северный и Южный тропики— это параллели 23,5° с. ш. и 23,5° ю. ш., на каждой из которых солнечные лучи падают отвесно по одному разу в год — 22 июня и 22 декабря. Северный и Южный полярные круги — это параллели 66,5° с. ш. и 66,5° ю. ш., на которых по одному разу в год (22 декабря и 22 июня) бывает полярный день и полярная ночь.

Жаркий пояс занимает 2/5 земной поверхности. Здесь солнце всегда высоко стоит над горизонтом, а по два дня в году на каждой параллели его лучи в полдень падают на поверхность отвесно.

В умеренных поясах поверхность получает намного меньше тепла и света. Угол падения солнечных лучей здесь никогда не бывает отвесным. Летом он значительно больше, чем зимой, В этих поясах четко выражена смена четырех сезонов года: двух основных (зима и лето) и двух переходных (осень и весна). По сезонам года меняется продолжительность дня и ночи: летом длин нее день, зимой — ночь.

Холодные пояса отличаются наличием полярных дней и ночей. Летом во время полярного дня солнце не скрывается за горизонтом, но его лучи лишь скользят по поверхности, слабо нагревая ее. Зимней полярной ночью солнце вообще не появляется над горизонтом (см. рис. 84). Продолжительность полярных дней и ночей увеличивается от полярных кругов к полю сам. На самих полярных кругах она равна одним суткам, а на полюсах — шести месяцам.

Из-за наличия поясов освещенности на Земле от экватора по направлению к полюсам меняется не только температура воздуха, но и все природные условия.

Высота солнца над горизонтом в полдень изменяется по временам года. В умеренных широтах Северного полушария, где расположена большая часть территории России, выше всего над горизонтом оно стоит летом, а ниже всего зимой.

III. Закрепление

1. Найдите на карте города: Москва, Мурманск, Гавана. Определите их географические координаты.

2. Как нагревается воздух атмосферы?

3. Как изменяется температура воздуха с высотой?

4. Как узнать суточную амплитуду температуры воздуха?

5. Почему утром и вечером холоднее, чем днем?

6. Почему в тропиках теплее, чем на полюсе?

7. При какой погоде — облачной или безоблачной — суточная амплитуда температуры бывает выше? Почему?

8. Какое из утверждений является верным:

а) температура воздуха с высотой повышается;

б) температура воздуха с высотой понижается?

9. Температура воздуха определяется с помощью:

а) барометра;

б) термометра;

в) флюгера.

10. Проанализируйте свой календарь погоды за месяц. Подберите эпиграф (высказывание, фрагмент стихотворения), характеризующий месяц. Сделайте вывод:

а) какие температуры преобладали в месяце;

б) выясните среднемесячную температуру месяца;

в) постройте график «Температура воздуха за месяц»;

г) запишите ваши собственные наблюдения или наблюдения родных, характеризующие ход температуры исследуемого месяца.

11. В аэропорту города Сочи температура воздуха +26 °С. Самолет поднялся в воздух и взял направление на Москву. Определите высоту, на которой летит самолет, если температура воздуха за его бортом -12 °С.

12. Какой месяц в году является в Москве самым теплым? А когда бывает самый длинный день в году? Сразу ли после начала сокращения светового дня остывает земля или с некоторым запозданием?

13. Какой месяц в году является в Москве самым холодным? А когда бывает самый короткий день в году? Сразу ли после начала увеличения светового дня прогревается земля или с некоторым запозданием?

14. Как изменяется количество тепла, получаемое земной поверхностью с изменением широты?

15. Назовите пять поясов освещенности. По каким широтам проходят и; границы?

16. Где можно наблюдать полярный день и полярную ночь?

17. Почему в Санкт-Петербурге в начале лета бывают белые ночи?

IV. Домашнее задание: § 24-25, ответить на вопросы в конце параграфов.