Почему бывает холодно или тепло?

      Привет на Thoughts-about-life.ru. Все мы по собственному опыту знаем, как резко может меняться температура воздуха. Например, зимой с утра может быть сильный мороз, а к вечеру оттепель. Летом часто бывает, что днём мы изнываем от жары, а вечером надеваем пальто. От чего бывают такие перепады температуры?

Почему бывает холодно или тепло?

      Все колебания температуры можно свести к двум основным видам.

      Существуют правильные её изменения, периодические, которые повторяются всегда в одно и то же время. Так, например, температура всегда понижается от лета к зиме и всегда повышается от зимы к лету. Такие периодические колебания от сезона к сезону называют годовым ходом температуры.

      Кроме того, можно заметить, что температура обычно понижается ото дня к ночи и затем снова возрастает от утра ко дню. Эти изменения уже не так регулярны, как годовой ход температуры (иногда ночью может быть теплее, чем днём, или наоборот). Изменения температуры в течение суток называют суточным её ходом.

      Но бывают ещё и совершенно нерегулярные потепле­ния и похолодания. Вот эти-то непериодические изменения важнее всего предсказать заранее.

      Всё тепло, поступающее на Землю, приходит от Солнца. Атмосфера поглощает лишь незначительную часть солнечных лучей. Большая часть этого тепла бес­препятственно достигает земной поверхности и нагревает её. Земля в свою очередь нагревает соприкасающиеся с ней нижние слои воздуха. Тёплые нижние слои перемеши­ваются с холодными, отдавая им запас своего тепла, так что Солнце, как это ни странно покажется на первый взгляд, нагревает атмосферу снизу, а не сверху. Чем выше стоит Солнце над горизонтом, тем больше солнечных лучей попадает на одну и ту же пло­щадку земной поверхности (рис. ниже). В полдень, когда Солнце стоит высоко, оно нагревает поверхность Земли сильнее, вечером и утром — слабее.

      Что же происходит ночью, когда Солнце находится за горизонтом?

Нагревание земной поверхности солнечными лучами.

      Чтобы ответить на этот вопрос, читателю следует на­помнить о процессах лучевой передачи тепла. Между всеми неодинаково нагретыми телами происходит обмен теплом при помощи видимых световых (если тело раска­лено) или невидимых лучей. Эти тела стремятся вырав­нять свою температуру — более холодные нагреться, а более тёплые охладеть. Действие видимых тепловых лу­чей мы ощущаем у открытой дверцы горящей печи, а не­видимые лучи идут от тёплой, но тёмной стенки этой печи.

      Температура Солнца измеряется колоссальными цифрами тысяч градусов. Если учесть, кроме того, огромные размеры Солнца, то станет вполне понятно, по­чему та часть Земли, которая в данный момент осве­щена Солнцем, сильно нагревается солнечными лучами, несмотря на громадное расстояние, отделяющее Землю от Солнца, и непрерывную потерю тепла земным шаром.

      Но на «теневой» стороне земного шара дело обстоит совсем иначе: здесь солнечные лучи не восполняют от­дачи Землей тепла межпланетному пространству, в ко­тором царит вечный мороз, и в результате земная по­верхность охлаждается. При отсутствии дневного солнеч­ного нагревания Земля охлаждалась бы до тех пор, пока ее температура не сравнялась бы с температурой межпланетного пространства. Мы, правда, не наблю­даем такого непрерывного охлаждения атмосферы в Арктике, где во время зимней полярной ночи Солнце в течение нескольких месяцев не появляется из-за гори­зонта. Но это объясняется постоянным притоком тёплого воздуха из областей, согреваемых Солнцем: благодаря такому притоку воздуха температура не может опу­ститься слишком низко.

      Атмосфера играет огромную роль в сохранении тепла Землёй. Днём она почти беспрепятственно пропускает солнечные лучи до земной поверхности, но ночью как бы прикрывает Землю одеялом и очень сильно задерживает невидимые тепловые лучи, идущие от Земли в мировое пространство. В этом отношении атмосферу можно срав­нить со стёклами оранжереи, которые пропускают сол­нечные лучи внутрь оранжереи, но препятствуют теплу выходить наружу.

      Это «оранжерейное» свойство атмосферы объясняется ее различным отношением к видимым и к невидимым тепловым лучам. Для лучей видимого света атмосфера почти совершенно прозрачна, но невидимые тепловые лучи она не пропускает, а поглощает их и лишь посте­пенно отдаёт тепло в мировое пространство.

      Итак, когда Солнце находится за горизонтом, земная поверхность и атмосфера постепенно охлаждаются, отда­вая накопленное за день тепло в мировое пространство. Так возникает суточный ход температуры.

     Облака вносят большие изменения в лучевую пере­дачу тепла. При пасмурной погоде основная масса сол­нечных лучей поглощается и отражается облаками, не достигая земной поверхности, но в то же время облака задерживают и те тепловые лучи, которые идут от по­верхности Земли. Поэтому в пасмурный летний день обычно более прохладно, чем в ясный,— дневные облака препятствуют нагреванию. Зато в ясную ночь бывает хо­лоднее, чем в пасмурную: ночные облака ослабляют охлаждение, и при ясной погоде суточный ход темпера­туры наиболее резок.

      К осени дни становятся короче, ночи длиннее, и даже в полдень Солнце стоит всё ниже и ниже над горизон­том. Дневное нагревание ослабевает, а ночное охлажде­ние усиливается. Воздух день ото дня становится холод­нее. Наконец, наступает зима. Весной наблюдается обрат­ный ход явлений, и температура день ото дня повы­шается. Так возникает годовой ход температуры.

      Совсем другие обстоятельства вызывают непериоди­ческие изменения температуры. Их причина лежит в пе­реносе огромных масс воздуха из более тёплых районов земного шара в более холодные и, наоборот, из холод­ных районов в тёплые (Почему дует ветер?).

      Поверхность земного шара всегда нагрета неодина­ково. Во-первых, потому, что в странах, расположенных у экватора, Солнце днём круглый год стоит очень вы­соко и сильно нагревает Землю; в Арктике, наоборот, зимой в течение нескольких месяцев царит полярная ночь, а летом Солнце стоит очень низко и слабо греет. Это вызывает резкое различие в нагреве между южными и северными странами.

      Во-вторых, вода и суша нагреваются и охлаждаются различно. Суша быстро нагревается и быстро остывает, а моря и океаны нагреваются очень медленно, но зато сохраняют своё тепло надолго. Поэтому над морем почти совсем не заметен суточный ход температуры воздуха. (Что такое атмосферное давление и сколько весит воздух?) Летом, когда суша сильно нагрета, море ещё остаётся холодным; зимой же, наоборот, суша уже успела сильно охладиться, а море ещё тёплое. Так что летом и зимой разница в температуре моря и суши как раз противоположная; летом суша теплее, а море холоднее; зимой суша холоднее, а море теплее.

      Территория нашей страны занимает громадные про­странства суши, и летом оказывается значительно теплее окружающих морей, а зимой, наоборот, гораздо холод­нее их. Поэтому воздушные течения летом по большей части приносят к нам с морей прохладу и смягчают действие солнечного нагревания. Зимой перенос воздуха с морей ослабляет морозы и иногда сопровождается оттепелями.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Рейтинг@Mail.ru