Температура воздуха - АТМОСФЕРА

Планируемые образовательные результаты

В результате педагогического взаимодействия на уроке учащиеся смогут:

На предметном уровне

Давать определения терминов, понятий по тематике урока; объяснять закономерности изменения температуры с высотой, распределения тепла по поверхности Земли, изменения температуры во времени; устанавливать зависимость между показателями температуры и широтами точек земной поверхности, характером подстилающей поверхности, составом атмосферы; проводить инструментальные измерения температуры воздуха; рассчитывать средние значения температуры воздуха, амплитуды температур; строить и читать графики хода температуры; трансформировать географическую информацию из одного вида представления в другой; работать с тематическими картами.

На метапредметном уровне

См. метапредметные результаты по теме раздела “Атмосфера”.

На личностном уровне

Осознание целостности мира и многообразия взглядов на него; сформированность учебно-познавательного интереса к изучению географии, собственных мировоззренческих позиций; понимание закономерностей изменения температуры во времени и пространстве, влияния температуры на здоровье человека; понимание и принятие процедуры инструментального определения показателей температуры и их расчётов; принятие правил поведения при протекании стихийных бедствий в атмосфере; добровольно ограничивать себя ради пользы других.

Решаемая учебная проблема

При каких условиях в конкретной точке на поверхности Земли температура воздуха будет оставаться всегда постоянной?

Основные понятия

Температура, амплитуда температур, максимальная температура, минимальная температура, суточная амплитуда температур, годовая амплитуда температур, среднесуточная температура, среднемесячная температура, средняя многолетняя температура, среднегодовая температура.

Оборудование

Термометр.

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА УРОКА

I. Актуализация знаний

Предварительное задание даётся в начале учебного года. В календаре ежедневно фиксировать показатели изменений в погоде.

Дата

Температура, °С

График изменений температуры воздуха

+ 15 + 10 + 5 0 -5 -10

Направление ветра

Облачность

Осадки

Длина тени

— Ребята, что мы знаем о температуре воздуха? Почему утром и вечером холоднее, чем днём, почему в тропиках теплее, чем на полюсе? Почему воздух у 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 г., 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 ещё холоднее. На высоте 5 км замёрзла 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 пошёл вверх.

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

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. Им удалось достичь рекордной высоты, на которую не поднимался ни один человек: 8838 м. Мороз достигал -16 °С. Интересно, что, несмотря на сильный стресс, астронавты успешно приземлились и чувствовали себя нормально. Даже Глешер, перенёсший обморок, был вполне крепок и прошёл пешком две мили до ближайшего посёлка.

— Вспомните, как был удивлён любимый детский герой Незнайка, узнав, что при подъёме на воздушном шаре становится всё 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. Как изменяется температура воздуха и атмосферное давление с высотой?

Вывод. Значит, не только на поверхности суши, но и в горах происходят изменения температуры. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, почти не нагревают её. Нагреваются лишь поверхность Земли, твёрдые 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, лишённых атмосферы: на солнечной стороне там страшная жара, а на теневой — жуткий холод. А нашу Землю защищает её воздушная оболочка. Воздух задерживает часть тепла, уходящего от поверхности Земли, и сам при этом нагревается. А если мы начнём 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 днём на солнце жарко, а в тени прохладно, ночью же может замёрзнуть даже вода.

1. Какие изменения с температурой происходят на суше?

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

3. Как изменяются температуры воздуха в течение суток и почему?

4. Как изменяется температура воздуха в течение года и почему?

5. Что такое амплитуда колебания температуры? Как её определить?

6. Как определить среднегодовую температуру воздуха?

Вывод. Температура воздуха на поверхности Земли зависит от угла падения солнечных лучей, то есть географической широты местности.

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 ещё больше задерживается, воздух остывает медленно. Если небо ясное, то остывание идёт быстро.

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

Все мы каждый день интересуемся информацией о температуре воздуха, потому что для людей это очень важно. Вы из своего опыта знаете, что температура воздуха меняется в течение суток и в течение года.

Наиболее точные сведения об изменениях температуры в течение суток получают на метеорологических станциях. Температуру воздуха определяют с помощью термометра, помещённого в метеорологическую будку (рассматриваем термометр). Через определённые промежутки времени (через каждые 3 ч) проводят измерение температуры (в °С) для вычисления средней суточной температуры воздуха. 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 на основе среднемесячных показателей.

Практическая работа

“Определение средней суточной температуры воздуха”

Измерение температуры воздуха на метеорологических станциях производят в строго определённое 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 +93 °С.

3. Разделим полученную сумму температур на число измерений: +99 °С : 8 = +11,6°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. Получаем результат -2 °С.

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

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

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

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

Сложим положительные и отрицательные значения (+175 °С+ (-21 °С) = +154 °С).

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

Таким образом, мы высчитали среднюю температуру воздуха для сентября.

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

Например:

Месяц

Я

Ф

М

А

М

И

И

А

С

О

Н

Д

t, °С

-15

-10

-8

0

+10

+ 15

+20

+ 15

+10

0

-5

-10

-15 °С + (-10 °С) + (-8 °С) + 0 °С +10°С +15 °С +20 °С + 15 °С + 10 °С + 0 °С + (-5 °С) + (-10 °С) = +22 °С.

+22 °С : 12 = +1,8 °С — среднегодовая температура воздуха.

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

Алгоритм построения графика

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 их плавной линией — это и будет график изменения температуры воздуха в течение года.

На картах распределение средних температур воздуха показывают с помощью изотерм. Изотермы — это линии, соединяющие точки с одинаковой средней температурой воздуха за определённый промежуток времени.

На карте показывают изотермы самого тёплого и самого холодного месяца года, то есть июля и января.

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

Город	t, °С (январь)	t, °С (июль)
Москва
Санкт-Петербург
Новосибирск
Верхоянск
Волгоград

По данным дневника наблюдений за погодой 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 её самые высокие и самые низкие показатели. Разница между максимальной и минимальной среднемесячной температурой за год называется сезонной (или годовой) амплитудой температур (А, °С).

Амплитуду можно определять для суток (суточная амплитуда), месяца, года. Например, если наибольшая температура в течение суток равна +20 °С, а наименьшая — +8 °С, то суточная амплитуда составит +12 °С.

Задание. 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).

— Найдём эти значения на климатической карте.

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

Самую высокую температуру отмечают цифрой красного цвета, а самую низкую — чёрного цвета.

— Почему утром и вечером холоднее, чем днём?

Каждый день солнце восходит, поднимается до максимальной высоты, затем снижается и наконец скрывается за горизонтом. Утром, днём и вечером солнечные лучи падают на поверхность Земли под разными углами. Максимальный нагрев поверхности происходит в солнечный день, когда солнце достигает наибольшей высоты над горизонтом. Однако на 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 она 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.

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 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: 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.

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

— Вспомните, почему происходит смена времён 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 обусловлено шарообразной формой Земли. В год на полярные широты приходится в 10 раз меньше тепла, чем на экваториальные. Из-за слабого нагревания поверхности меньше нагревается и атмосфера, что ведёт 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.

Пояса освещённости. Из-за наклона земной оси разные широты земного шара неравномерно освещаются Солнцем.

Вследствие этого на Земле выделяют пояса освещённости. Широты, где можно наблюдать солнце в зените, лежат в жарком поясе освещённости. Он находится между Северным и Южным тропиками. Широты, где наблюдается полярный день и полярная ночь, называются холодными поясами. Их два: северный и южный, они находятся за линиями Северного и Южного полярных кругов. 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. Таким образом, главной причиной неравномерной освещённости поверхности Земли является неравномерное поступление солнечного света. Границами поясов освещённости служат линии тропиков и полярных кругов.

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 (Северное полушарие) и 22 декабря (Южное полушарие). 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 чётко выражена смена четырёх сезонов года: двух основных (зима и лето) и двух переходных (осень и весна). По сезонам года меняется продолжительность дня и ночи: летом длиннее день, зимой — ночь.

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

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 — зимой.

III. Закрепление

1. Найдите на карте города: Москвы, Лондона, Вашингтона. 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 днём?

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 данный месяц. Сделайте вывод.

а) Какие температуры преобладали в месяце;

б) определите среднемесячную температуру месяца;

в) постройте график изменения температуры воздуха за месяц;

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

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

12. Какой месяц в году является в Москве самым тёплым? Какой день в году самый продолжительный? Сразу ли после начала сокращения светового дня остывает земная поверхность 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 земная поверхность или с некоторым запозданием?

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

15. Назовите пять поясов освещённости. По каким широтам проходят их границы?

16. Где можно наблюдать полярный день и полярную ночь?

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

IV. Домашнее задание

§ 16, ответить на вопросы в конце параграфа.