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. Пропуская солнечные лучи, атмосфера от них почти не нагревается. Нагревается земная поверхность, и сама становится источником тепла. Именно от нее нагревается атмосферный воздух. Поэтому у земной поверхности воздух тропосферы теплее, чем на высоте.
Температура воздуха – величина, отражающая степень его нагревания. Температура воздуха — один из самых изменчивых показателей состояния воздуха. Ее измеряют в градусах с помощью специального прибора — термометра (от греч. термо — тепло, метрон — мера). Для этого используют жидкостные термометры — ртутные или спиртовые, так как при температуре -38 °С ртуть замерзает. По данным наблюдений вычисляют средние (за сутки, неделю, месяц, год), максимальные и минимальные температуры, а также амплитуды температур.
Средняя температура — среднее арифметическое значение всех измеренных в течение определенного времени значений температуры.
Максимальная температура — наивысшее значение температуры воздуха, наблюдаемое в течение определенного промежутка времени (суток, месяца, года).
Минимальная температура - наименьшее значение температуры воздуха, наблюдаемое в течение определенного промежутка времени (суток, месяца, года).
Суточная амплитуда — разность между самой высокой и самой низкой температурой воздуха в течение суток.
Годовая амплитуда — разница между среднемесячными температурами самого теплого и самого холодного месяца.
Средняя температура = (T я + T ф + T м + T а + T м + T и + T и + T а + T с + T о + T н + T д )/12 = (-19,0 +(-17,6)+ (-10,1)+ 2,8+11,4+17,1+18,9+15,8+10,6+1,9+(-8,5)+ ( -16,0))/12 = 7,3/12=0,6°С
Максимальная температура – 18,9°С
Минимальная температура - -19,0°С
Годовая амплитуда 18,9-( -19,0) = 37,9 °С
Максимальная средняя годовая температура (+34,4 °С) зарегистрирована в 1960 г. на метеостанции Даллол во впадине Данакиль (северо-восток Эфиопии, близ границы с Эритреей).
Минимальная средняя годовая температура (–57,8 °С) зарегистрирована в 1958 г. на полюсе Недоступности (Антарктида).
Количество солнечного тепла, получаемого земной поверхностью, зависит от угла падения солнечных лучей, продолжительности освещения, характера поверхности (суша, вода) и других факторов. Известно, что чем выше находится Солнце над горизонтом, тем больше угол падения солнечных лучей и тем сильнее нагревается воздух в приземном слое .
В течение суток температура воздуха повышается с рассвета до 12 часов и достигает максимума в 14-15 часов. Далее температура постепенно снижается и достигает своего минимума перед Восходом Солнца.
Наименьшая суточная амплитуда температуры наблюдается в экваториальных широтах (2-4° С), наибольшая – в тропических широтах (до 40 °С).
Температура воздуха изменяется в зависимости от широты. Это связано с углом падения солнечных лучей.
Из-за шарообразности Земли при движении от экватора к полюсам уменьшается угол падения солнечных лучей. Чем ближе к экватору, тем выше над горизонтом стоит полуденное солнце. С увеличением широты места угол падения солнечных лучей уменьшается. Каждая единица площади получает все меньше и меньше солнечного света и тепла.
В северном полушарии самая низкая температура в январе, самая высокая – в июле. В Южном полушарии наоборот – самая высокая в январе, самая низкая в июле. Над Мировым океаном минимум и максимум температур наблюдается на месяц позже (в феврале и в августе), так как вода остывает и нагревается медленнее.
Наименьшая годовая амплитуда температур наблюдается в экваториальных широтах (1-2 °С), а наибольшая – в умеренных и полярных широтах ( до 60 °С).
Температура воздуха постепенно убывает в направлении от экватора к полюсам. На основании различий в освещенности солнечными лучами и температуре воздуха земная поверхность разделена на 7 тепловых поясов: жаркий, два умеренных, два холодных и два пояса мороза. Условными границами тепловых поясов являются изотермы + 20 °С, +10 °С и 0 °С.
Изотермы – это линии, соединяющие точки с одинаковой средней температурой воздуха за определенный промежуток времени.
Из-за неоднородности подстилающей поверхности и рельефа границы тепловых поясов оказались неровными и не везде совпадают с границами поясов освещенности.
Нагретый от земной поверхности воздух становится легче и поэтому поднимается вверх. При этом он охлаждается и его температура понижается. Установлено, что с высотой температура воздуха понижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м, т. е. на 6 °С на каждый километр.
Эта закономерность позволяет определять температуру воздуха на заданной высоте. Например, если температура воздуха у подножия горы высотой 6000 м равна +24 °С, то на вершине горы она составит -12 °С . И наоборот, зная температуру у подножия и на вершине, можно вычислить высоту. Так, если температура воздуха у подножия +24 °С, а на вершине -12 °С, то высота горы равна 6000 м .
