Глава 2. Основные физические хара ктеристики атмосф еры

 

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗД УХА И МЕТОДАХ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ

 

Температура воздуха х арактеризует тепловое состояние ат мосферы и является мерой средней кинетической э нергии движения молекул и атомов, сост авляющих атмосферный воздух. Для разных слоев ат мосферы понят ие температ уры имеет неод инаковый смысл.

 

На высотах до 90…100 км (в гомосфере), частота ст олкновения молекул об еспечивает перераспред еление и выравнивание кинетической энергии между молекулами. В результат е сохраняется равновесное состояние, при котором все направления движения молекул равноправны. Температура, характ еризующая равновесное состояние, назы вается кинетической (Т)

 

T = 1 m n

 

 

, (2.1)

3 k

 

где: m -масса;

n2 - средняя квадратичная скорость движения молекул;

k - постоянная Больцмана (k = 1,38 × 10-23 Дж/к).

 

На высотах более 90…100 км (в гетеросфер е) плотность воздуха становится наст олько малой, что частота столкновения молекул не обеспечивает перераспределение и выравнивание их энергий. Поэт ому вводится понятие м оля рной т емпературы (T m)

 

m

T m= 0 T, (2.2)

m

 

где: m 0 - молярный вес возд уха на уровне моря;

m – молярный вес возд уха на любой высоте.

 

В гомосфере

m 0 = m = const и

T = T m.

В гет еросфере молярной.

m < m 0 и

T m> T, т.е. кинетическая температура не соответствует

Температура возд ух а не является непосредственно измеряемой величиной. Ее значение

определяется по изменению какого-либо, удобного для измерения, свойства термометричес- кого вещ ества. Она измеряется т ермометрами со шкалами, в которых в качестве реперных (начальных) точек используются температуры таяния льда и кипения вод ы. Д ля количественной характеристики температуры воздух а приняты следующие шкалы (т абл. 2.1).

 

 

Таблица 2.1. Ш калы для измерения температ уры воздуха

 

Название шкалы	Точка таяния льда	Точка кипения воды	Число градусов на шкале
Цельсия (° С)
Фаренгейта (° F)
Кельвина (К)

В б ольшинстве стран мира использует ся ш кала Цельсия. В США, Англии и некот орых д ругих странах пользуют ся шкалой Фаренгейта. Переход от шкалы Цельсия к шкале Фаренгейта и наоборот проводится по формулам (2.3 и 2.4) или по таблицам (т абл. 2.2), рассчитанным по ним:

 

t ° C = 5 (t ° F -32)

 

t ° F = 9 t ° C +32

 

 

(2.3)

 

(2.4)

 

При т еорет ических расчет ах об ычно используется абсолют ная ш кала Кельвина, в

кот орой 273,15 К соответст вует 0° С, 373 К – 100° С. Нуль абсолютной шкалы

TК = 0°

соответствует t =-273° C

и называется абсолютным нулем т емперат уры. Переход от шкалы

Кельвина к шкале Цельсия и наоборот проводит ся по формулам (2.5 и 2.6).

 

Таб лица 2.2. Таб лица перевода градусов Цельсия (°С) в градусы Фаренгейт а (°F)

 

°F	°С	°F	°С	°F	°С	°F	°С	°F	°С
-22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -02 -01 +01 +02 +03 +04	-30 -29 -29 -28 -28 -27 -27 -26 -26 -25 -24 -24 -23 -23 -22 -22 -21 -21 -20 -19 -19 -18 -18 -17 -17 -16 -16	+05 +06 +07 +08 +09 +10 +11 +12 +13 +14 +15 +16 +17 +18 +19 +20 +21 +22 +23 +24 +25 +26 +27 +28 +29 +30 +31	-15 -14 -14 -13 -13 -12 -12 -11 -11 -10 -09 -09 -08 -08 -07 -07 -06 -06 -05 -04 -04 -03 -03 -02 -02 -01 -01	+32 +33 +34 +35 +36 +37 +38 +39 +40 +41 +42 +43 +44 +45 +46 +47 +48 +49 +50 +51 +52 +53 +54 +55 +56 +57 +58	+01 +01 +02 +02 +03 +03 +04 +04 +05 +06 +06 +07 +07 +08 +08 +09 +09 +10 +11 +11 +12 +12 +13 +13 +14 +14	+59 +60 +61 +62 +63 +64 +65 +66 +67 +68 +69 +70 +71 +72 +73 +74 +75 +76 +77 +78 +79 +80 +81 +82 +83 +84 +85	+15 +16 +16 +17 +17 +18 +18 +19 +19 +20 +21 +21 +22 +22 +23 +23 +24 +24 +25 +26 +26 +27 +27 +28 +28 +29 +29	+86 +87 +88 +89 +90 +91 +92 +93 +94 +95 +96 +97 +98 +99 +100 +101 +102 +103 +104 +105 +106 +107 +108 +109 +110 +111 +112	+30 +31 +31 +32 +32 +33 +33 +34 +34 +35 +36 +36 +37 +37 +38 +38 +39 +39 +40 +41 +41 +42 +42 +43 +43 +44 +44

TK = t ° C + 273, (2.5)

 

t ° C = TK - 273. (2.6)

 

На метеорологических станциях температура воздуха измеряется т ермомет рами, уст ановленными в психрометрических будках на высоте 2 м над подстилающей поверхност ью. Точность изменения ± 0,1°С. При э том определяет ся температ ур а воздуха в момент наблюд ения, а также минимальная и максимальная температура за определенный промежуток времени. На картах погоды указывается т емпература возд уха в момент наблюдения в градусах Цельсия, с точностью д о десятых долей. Относительно кружка станции температура наносится следующим образом:

 

ТТТ 247

 

 

t = 24,7°C

-03

 

 

t = - 0,3°C

- 152

 

 

t = -15,2°C