Что такое воздух? Влажность и температура воздуха. Как изменяется температура с высотой

Вопрос 1. От чего зависит распределение тепла по поверхности Земли?

Распределение температуры воздуха над поверхностью Земли зависит от следующих четырех основных факторов: 1) широты, 2) высоты поверхности суши, 3) типа поверхности, в особенности от расположения суши и моря, 4) переноса тепла ветрами и течениями.

Вопрос 2. В каких единицах измеряется температура?

В метеорологии и в быту в качестве единицы измерения температуры используется шкала Цельсия или градусы Цельсия.

Вопрос 3. Как называется прибор для измерения температуры?

Термометр - прибор для измерения температуры воздуха.

Вопрос 4. Как изменяется температура воздуха в течение суток, в течение года?

Изменение температуры зависит от вращения Земли вокруг оси и соответственно от изменения количества солнечного тепла. Поэтому температура воздуха повышается или понижается в зависимости от расположения Солнца на небе. Изменение температуры воздуха в течение года зависит от положения Земли на орбите при вращении вокруг Солнца. Летом земная поверхность хорошо нагревается из-за прямого падения солнечных лучей.

Вопрос 5. При каких условиях в конкретной точке на поверхности Земли температура воздуха будет оставаться всегда постоянной?

Если Земля не будет вращаться вокруг солнца и своей оси и не будет переноса воздуха ветрами.

Вопрос 6. По какой закономерности меняется температура воздуха с высотой?

При подъёме над поверхностью Земли температура воздуха в тропосфере понижается на 6 С на каждом километре подъёма.

Вопрос 7. Какая существует связь между температурой воздуха и географической широтой места?

Количество света и тепла, получаемое земной поверхностью, постепенно убывает в направлении от экватора к полюсам из-за изменения угла падения солнечных лучей.

Вопрос 8. Как и почему меняется температура воздуха в течение суток?

Солнце встаёт на востоке, поднимается всё выше и выше, а затем начинает опускаться, пока не зайдёт за горизонт до следующего утра. Суточное вращение Земли приводит к тому, что угол падения солнечных лучей на поверхность Земли меняется. А значит, меняется и уровень нагрева этой поверхности. В свою очередь, и воздух, который нагревается от поверхности Земли, получает в течение дня разное количество тепла. А ночью количество тепла, получаемое атмосферой, ещё меньше. Вот в чём причина суточной изменчивости. В течение суток температура воздуха повышается с рассвета до двух часов дня, а потом начинает понижаться и достигает минимума за час до рассвета.

Вопрос 9. Что такое амплитуда температур?

Разность самой высокой и самой низкой температуры воздуха за какой-либо промежуток времени называется амплитудой температур.

Вопрос 11. Почему самая высокая температура наблюдается в 14 ч, а самая низкая - в «предрассветный час»?

Потому что в 14 часов Солнце максимально нагревает землю, а в предрассветный час Солнце еще не взошло, а за ночь температура все время опускалась.

Вопрос 12. Всегда ли можно ограничиться знаниями только о средних значениях температуры?

Нет, так как в определенных ситуациях необходимо знать точную температуру.

Вопрос 13. Для каких широт и почему характерны самые низкие средние значения температуры воздуха?

Для полярных широт, поскольку солнечные лучи доходят до поверхности под наименьшим углом.

Вопрос 14. Для каких широт и почему характерны самые высокие средние значения температуры воздуха?

Самые высокие средние значения температуры воздуха характерны для тропиков и экватора, так как там самый большой угол падения солнечных лучей.

Вопрос 15. Почему температура воздуха с высотой уменьшается?

Потому, что воздух прогревается от поверхности Земли, когда она имеет плюсовую температуру и получается чем выше воздушный слой, тем меньше он прогревается.

Вопрос 16. Как вы думаете, какой месяц года отличается минимальными средними температурами воздуха в Северном полушарии? В Южном полушарии?

Январь в среднем, самый холодный месяц года на большей части Северного полушария Земли, и самый теплый месяц года на большей части Южного полушария. Июнь в среднем, самый холодный месяц года на большей части Южного полушария.

Вопрос 17. На какой из перечисленных параллелей высота полуденного солнца будет наибольшей: 20° с. ш., 50° ю. ш., 80 с. ш.?

Вопрос 18. Определите температуру воздуха на высоте 3 км, если у поверхности Земли она составляет +24 °С?

tн=24-6,5*3=4,5 ºС

Вопрос 19. Рассчитайте среднее значение температуры по данным, представленным в таблице.

(5+0+3+4+7+10+5) : 6 = 4,86; (-3 + -1) : 2 = -2; 4,86 - 2 = 2,86

Ответ: средняя температура = 2,86 градусов.

Вопрос 20. Используя приведённые в задании 2 табличные данные, определите амплитуду температур за указанный период.

Амплитуда температур за указанный период составит 13 градусов.

Прежде чем говорить о воздействии высоких температур воздуха на организм человека и состояниях, возникающих при этом воздействии необходимо дать определение нормы, то есть теплового комфорта.

Тепловой комфорт — это метеорологические условия, обеспечивающие оптимальный уровень физиологических функций,.в том числе терморегуля-торных при субъективном.ощущении комфорта.

В состоянии теплового комфорта система терморегуляции человека находится в состоянии незначительного напряжения. При этом наблюдаются небольшие периодические колебания температуры кожи (для кожи туловища — 33-35 °С), отсутствует активная деятельность потовых желез (теплоотдача испарением составляет 20-30 % от общих потерь тепла). Наблюдается нормальное соотношение процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга, оптимальный уровень всех остальных физиологических функций и высокая работоспособность. Имеется субъективное ощущение теплового комфорта.

Состояние теплового комфорта поддерживается за счет работы системы терморегуляции.

Терморегуляция.

Цель терморегуляции — поддержание постоянной температуры тела при изменяющихся условиях внешней среды. В основе терморегуляции лежат два противоположных процесса — теплопродукция и теплоотдача.

Основную роль в регуляции теплообмена играет теплоотдача. Она осуществляется следующими путями:

• 1. Конвекция — нагревание воздуха, прилегающего к поверхности тела или к поверхности одежды. Одежда нагревается методом теплопередачи или теплоироведения при контакте с телом. Потеря тепла методом теплоотдачи также возможна при непосредственном контакте с предметами окружающей среды, имеющими более низкую температуру, чем тело человека. Отдача тепла методом конвекции возможна только в том случае, если температура окружающего воздуха ниже, чем температура тела. Составляет примерно 20 % от всей теплоотдачи. Высокая влажность воздуха увеличивает потери тепла путем конвекции.
• 2. Излучение — составляет самую большую часть (56 %). Осуществляется только в том случае, если температура воздуха и окружающих предметов ниже температуры тела.
• 3. Испарение составляет 24 %. Отличается тем, что протекает при любой температуре окружающей среды. Является единственным методом теплоотдачи в том случае, когда температура окружающей среды выше температуры тела. Чем выше скорость движения воздуха и ниже влажность, тем быстрее идет процесс испарения. Неподвижный воздух и высокая влажность, напротив, сильно затрудняют отдачу тепла путем испарения.

Влияние высокой температуры воздуха на организм

При повышении температуры окружающего воздуха происходит увеличение активности системы терморегуляции, что выражается в усилении процессов теплоотдачи. Это необходимо для того, чтобы сохранить тепловой баланс на фоне увеличившегося притока тепла извне.

При этом необходимо отметить, что отдача тепла путем конвекции и излучения снижается пропорционально росту температуры воздуха, прекращаясь при сравнивании температуры поверхности тела и окружающей среды.

Поэтому естественно, что с увеличением температуры воздуха все больше и больше тепла отдается путем испарения за счет увеличения потоотделения (при умеренном напряжении системы терморе1уляции потеря тепла испарением может составлять 40-45 %, а при сильном напряжении терморегуляции — свыше 50 %).

В том случае если система терморегуляции в условиях нагревающего микроклимата не справляется со своей функцией происходит перегревание (гипертермия), то есть повышение температуры тела по сравнению с нормой. Перегревание чаще всего происходит при высокой температуре окружающей среды в сочетании с высокой влажностью и низкой скоростью движения воздуха, так как при наличии последних двух условий резко снижается отдача тепла путем испарения. Кроме того, перегреванию способствуют такие эндогенные факторы как гипертиреоз, ожирение, вегетососудистая дистония и тд.

При длительном пребывании в условиях нагревающего микроклимата повышается температура тела, учащается пульс, понижается компенсаторная способность сердечно-сосудистой системы, функциональная активность ЖКТ и др.

К группе патологических состояний , возникающих при перегре-

вании (тепловых поражений) относятся: тепловой удар, тепловой обморок, судорожная болезнь, питьевая болезнь, нервные расстройства, тепловое истощение.

Тепловой удар. Возникает вследствие острой недостаточности терморегуляции, чаще у здоровых молодых людей при интенсивной физической работе в условиях высокой температуры окружающей среды. Клинические проявления: резкое увеличение температуры тела (до 42°С и выше), гиперемия кожных покровов и слизистых, сухость слизистых, увеличение частоты дыхания, тахикардия, слабость. Характерно прекращение потоотделения за несколько часов до наступления теплового удара. Кроме того наиболее ранним признаком начинающейся гипертермии является необычное поведение человека (это обусловлено тем, что нервная система очень чувствительна к повышению температуры тела). Тепловой удар опасен своей высокой летальностью.

Тепловой шок — коллапс (острое нарушение гемодинамики)

Солнечный удар. Может наблюдаться при интенсивной солнечной радиации в жаркую погоду. Обусловлен перегреванием непосредственно ЦНС (головного мозга). Профи,шктика — головной убор.

Тепловое истощение. Связано с потерей воды, солей, витаминов, белков.

Судорожная болезнь. Связана с тем, что с потом выводятся минеральные вещества — хлориды натрия и калия и возникают судороги...

Питьевая болезнь. Связана с компенсаторным увеличением потребления воды человеком (из-за обезвоживания). При этом могут возникать дисбакте-риозы, хронические диспепсии, энтероколиты, стойкая альбуминурия.

Нервные расстройства. Нервная система наиболее чувствительна к повышению температуры тела, поэтому перегревание может вести к ее функциональным нарушениям.

Тепловой отек голени- и стопы. Связан с нарушением водно-солевого обмена.

К общим мерам профилактики перечисленных состояний можно отнести следующие:

• 1. Акклиматизация
• 2. Поддержание нормального водно-солевого обмена.
• 3. Рациональный режим труда и отдыха в нагревающем микроклимате

Высокая температура воздуха (свыше 22˚С) вызывает быструю утомляемость работающего, перегрев организма и большое потовыделение. Это приводит к снижению внимания, вялости и может оказаться причиной возникновения несчастного случая. Установлено, что с повышением температуры воздуха от 22 до 26˚С работоспособность человека падает на 16%, а с ростом ее до 30˚С на 40 - 50%.

При высокой температуре воздуха кровеносные сосуды кожи расширяются, при этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела, и теплоотдача в окружающую среду значительно увеличивается.

В горнодобывающей промышленности (горном деле) различают следующие понятия: геотермическая ступень и геотермический градиент.

Геотермическая ступень – это интервал глубины земной коры в метрах, на котором температура повышается на 1˚С. Колеблется в зависимости от глубины и месторождения от 5м до 150 м (в пределах, допустимых непосредственному измерению).

Геотермический градиент – это величина, на которую повышается температура горных пород в земной коре с увеличением глубины залегания на каждые 100 м. В среднем величина геотермического градиента приблизительно равна 3˚С.

В производственных помещениях температура воздуха повышается на 1-2˚С и более на каждый метр их высоты и может достигать вверху 40-50˚С.

При такой температуре и более, большая часть теплоты отдается путем испарения с поверхности кожи. В этих условиях организм человека теряет кроме определенного количества влаги и минеральные соли, которые играют важную роль в жизнедеятельности организма. Поэтому в шахтах и горячих цехах рабочим дают подсоленную и газированную воду.

Максимальная температура воздуха, которую может выдержать человек, при кратковременном дыхании без применения СИЗ, составляет 116 град С.

Низкая температура воздуха (ниже 13˚С) может вызвать местное и общее охлаждение организма и стать причиной ряда простудных заболеваний (ангины, катара верхних дыхательных путей и др.).

При понижении температуры воздуха реакция человеческого организма такая: кровеносные сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется, и отдача теплоты конвекцией и излучением уменьшается. Таким образом, для теплового самочувствия человека важно определенное сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха на рабочих местах.

Переносимость человеком температуры в значительной мере зависит от влажности и скорости движения окружающего воздуха

2. Влажность воздуха оказывает существенное влияние на тепловое состояние и терморегуляцию организма.

Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев организма.

Терморегуляцией называется способность организма человека регулировать теплообмен с окружающей средой и сохранять температуру тела на постоянном нормальном уровне 36,6˚С (в границах ±0,5˚С) независимо от внешних условий и тяжести выполняемой работы.

Основным фактором, способствующим терморегуляции, является способность организма увеличивать или уменьшать приток крови к периферийным кровеносным сосудам.

Различают следующие понятия при оценке влажности:

1) Максимальная влажность (точка росы) характеризуется максимальным количеством влаги, которое мажет находиться в воздухе при определенной температуре.

2) Абсолютная влажность характеризуется фактическим количеством влаги, находящейся в воздухе при определенной температуре.

Абсолютной влажностью называется количество водяных паров в граммах на 1м³ воздуха.

3) Относительная влажность – отношение в % абсолютной влажности к максимальной влажности при данных температурных условиях. Относительная влажность принята как показатель в санитарных нормах и ПБ.

Источниками избыточного влаговыделения могут быть производственные установки, в которых происходит испарение влаги (всевозможные ванны, моечные машины и др.). Особо интенсивное выделение влаги происходит при нагреве воды или механическом ее перемещении. Еще одним источником выделения влаги является организм работающего. Количество выделяемой влаги находится в зависимости от характера работы и температуры в помещении.

Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность (φ › 85%) при температуре окружающей среды более 30 о С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При дальнейшем повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую температуру. Слишком низкая влажность воздуха (φ < 20%) также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхание и растрескивание, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30 ... 70%.

Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от недостатка воды в организме или от чрезмерного ее потребления.

У человека, работающего в течение 3-х часов без питья, образуется только на 8% меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги. При потреблении воды вдвое больше потерянного количества наблюдается увеличение потовыделения всего на 6% по сравнению со случаем, когда вода возмещалась на 100%.

Считается допустимым для человека снижение его веса (массы) на 2...3% путем испарения влаги – обезвоживание организма.

Обезвоживание организма на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения.

Обезвоживание организма на 15...20% приводит к смертельному исходу.

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1%, в т.ч. 0,4...0,6 NaCl). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8 – 10 л за смену и, в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NaCl). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.

Для восстановления водного баланса работающим в горячих цехах и в других помещениях с высокой температурой воздуха устанавливают пункты подпитки подсоленой (около 0,5% NaCl) газированной питьевой водой из расчета 4...5 л на человека в смену.

3. Скорость воздуха на рабочих местах в горных выработках и в производственных помещениях имеет большое значение для создания благоприятных условий труда.

В жарком помещении движение воздуха способствует увеличению отдачи теплоты организмом и улучшает его состояние, но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре воздуха в холодный период года.

Минимальная скорость движения воздуха, осуществляемая человеком, составляет 0,15 – 0,2 м/с. В зимнее время скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 – 0,5 м/с, а летом – 0,2 – 1,0 м/с. В горячих цехах допускается увеличение скорости обдува рабочих (воздушное душирование) до 3,5 м/с. Причем, если эти воздушные потоки имеют температуру до 36˚С, организм человека ощущает освежающее действие, а при температуре свыше 40˚С они действуют угнетающе.

4. Тепловое излучение от нагретых поверхностей играет немаловажную роль в создании неблагоприятных микроклиматических условий в производственных помещениях.

Наибольшую опасность возникновения лучистого тепла представляет расплавленный или нагретый до высоких температур металл, а в шахтах – пожары.

Лучистое тепло действует на весь организм. В организме человека возникают биохимические изменения, наступают нарушения в сердечно-сосудистой и нервной системах. При длительном воздействии инфракрасных лучей возникает катаракта глаз (помутнение кристаллика).

Лучистая энергия может вызвать тепловые ожоги, которые по степени поражения подразделяются на 3 вида.

Ожоги 1-ой степени сопровождаются покраснением и значительной припухлостью кожи. На пораженном участке кожи ощущается сильное жжение;

Ожоги 2-ой степени характеризуются отслаиванием верхнего слоя кожи и образованием пузырей, наполненных светлой жидкостью;

Ожоги 3-ей степени характеризуются омертвлением ткани, поражением мышц, кровеносных сосудов, возможно и костей. Такие ожоги имеют тяжелые последствия.

Ожоги любой степени очень опасны, особенно которые захватывают большую поверхность кожи. На пораженном участке кожи нарушаются ее жизненные функции, происходит отравление организма продуктами распада.

При любом ожоге необходимо создать на поверхности пораженной кожи защитный покров, закрыть обоженные места стерильной тканью или бинтом, пропитанными 10%-ным раствором марганцевого калия.

Боли утихают, на обожженной коже образуется защитная пленка с темной окраской.

5. Атмосферное (барометрическое) давление влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха (кислорода и азота), а, следовательно, и на процесс дыхания.

Жизнедеятельность человека может проходить в довольно широком диапазоне давлений 734 – 1267 гПа (550-950 мм рт. ст.). Однако здесь необходимо учитывать, что для здоровья человека опасно быстрое изменение давления, а не сама величина этого давления. Например, быстрое снижение давления всего на несколько гектопаскалей по отношению к нормальной величине 1013 гПа (760 мм рт. ст.) вызывает болезненное ощущение.

Все рассмотренные параметры микроклимата действуют на организм человека взаимосвязано.

При одновременном воздействии на человека определенной температуры воздуха, влажности и скорости ее движения ощущение человека можно выразить в условных единицах, называемых эффективно-эквивалентной температурой.

Термический режим воздуха формируется под влиянием разного масштаба. К макромасштабным факторам следует отнести атмосферную циркуляцию, радиационный режим и характер подстилающей поверхности, определяемые широтой местности, степенью континентальности и макрорельефом. Кроме макромасштабных факторов, на термический режим оказывают влияние местные условия: мезо- и микрорельеф, характер растительности и почв, близость водоемов и т.д. Размеры страны, неоднородность подстилающей поверхности и возникающее в этих условиях разнообразие циркуляционных процессов приводит к сложной картине пространственно-временного распределения температуры воздуха.

Распределение годовых температур воздуха складывается в основном под влиянием зимнего характера распределения температур, т.к. период времени, свойственный естественному зимнему периоду, на большей части территории страны более длителен. Границами естественных климатических сезонов служат даты наступления (прекращения) устойчивых морозов и заморозков. Очевидно, что длительность этих сезонов в различных физико-географических условиях неодинакова. Продолжительность сезонов определяется широтой и высотой места над уровнем моря, степенью континентальности климата, и т.п. Огромное значение имеют и особенности циркуляции, влияние которой нередко перекрывает значение широты места.

На Европейской части России годовые температуры воздуха, в основном, положительны. Только в предгорьях , внутренних районах и в бассейне реки Печоры они ниже нуля на 1–3°С. Самые высокие годовые температуры воздуха отмечаются на Черноморском побережье Кавказа и южных побережьях Дагестана (10 –11° C).

На Азиатской части России наиболее холодными являются центральные и восточные районы Республики Саха (Якутия). В долинах рек Яны и Индигирки средняя годовая температура составляет –15…–16° C Низкие годовые температуры и в Арктическом бассейне. Здесь наиболее высокие средние годовые температуры (–1…–5°С) отмечаются на крайнем западе , а наиболее низкие (–13…–14° C) на побережьях и островах и Восточно — Сибирского. В годовые температуры немного выше (–10…–11° C), а в Беринговом проливе они достигают –6…–7° C Средние годовые температуры –6…–7°С характерны и для центральной части Восточно-Сибирского плоскогорья и севера . Положительные годовые температуры на Азиатской части России отмечаются на юге Западной Сибири, в и Приморском краях, на юге Сахалина и Камчатки. Самые высокие их значения наблюдаются на юге Приморского края и составляют 5–6°С.

Амплитуда годового хода температуры воздуха зависит как от степени континентальности климата, так и от характера рельефа. От географической широты она зависит мало. Наибольшую зависимость величина амплитуды испытывает от степени континентальности климата.

Наименьшие годовые амплитуды на территории России составляют 8–10°С и наблюдаются на западном побережье , где они обусловлены относительно теплой зимой и прохладным летом. На побережьях , при высоких зимних температурах, очень высоки и летние, поэтому значениеамплитуд здесь возрастает до 18°С. Такой же порядок имеют значения годовых амплитуд на Дальнем Востоке, в районе Командорских островов и на юге полуострова . В , где влияние зимнегомуссона преобладает над летним, годовые амплитуды увеличиваются до 25–30°С. По мере продвижения в глубь территории России величина амплитуд годового хода температур увеличивается. На Европейской части России их значения изменяются от 25–26°С на западных до 30°С в Пред- уралье, а на Азиатской части – от 30–40°С в Западной Сибири до 40–50°С в Восточной Сибири. В Тувинской котловине Саян значения годовых амплитуд достигают 50–52°С Максимальные амплитуды (до 63°С) отмечаются в Восточной Сибири в районе и обуславливают резким контрастом между теплым летом и очень холодной зимой.

Суточный ход температуры воздуха обуславливается ходом , который, в свою очередь, зависит от высоты солнца, продолжительности дня, режима и т.п. В многолетнем суточном ходе минимальные средние часовые температуры на большей части территории России отмечаются перед восходом солнца и смещаются с 7-8 часов зимой до 3-5 в летнее время. В Арктических районах, в условиях полярной ночи, изменения температуры воздуха в течение суток в среднем не превышают 0,1–0,3° C в течение суток. Здесь суточный ход температуры воздуха в темное время года противоположен обычному, т.е. максимум температуры отмечается в полночь, а минимум – в околополуденные часы, что связано со своеобразным суточным ходом скоростей ветра в полярных широтах с октября по февраль с максимумом ночью и минимумом днем. Время наступления среднего часового максимума зависит от местоположения станций. В континентальных районах максимальная температура отмечается зимой в 13-14 часов, а летом – в 15-16 часов. На побережьях, как правило, самые высокие температуры наблюдаются в 13-14 часов в течение всего года, но на южных побережьях Приморья, Сахалина и Камчатки зимний суточный максимум наблюдается около 14-15 часов, а летом смещается на более ранние сроки – 13-14 часов.

Январь – самый холодный месяц на большей части территории России. Наиболее низкая температура января на Европейской части России (до –20°С) отмечается на северо-востоке, в долинах рек Уса и Щугур, где в отдельные годы она может понижаться до –30°С, что связано с застаиванием холодных масс воздуха перед Уральским хребтом. Относительно высокие температуры в январе – на Черноморском побережье Краснодарского края (Новороссийск +1, 5°С, Сочи +4°С), что обусловлено близостью моря и закрытостью побережья от холодных северо-восточных ветров горными хребтами. На территории Западной Сибири в январе преобладает ясная антициклональная погода. Температура января изменяется по территории от –15…–20°С на юге до –28…–30°С на севере. Здесь наиболее теплым является район на Алтае, где средняя месячная температура января не ниже –10°С. Зимы Восточной Сибири исключительно суровы. Область наиболее низких средних январских температур в мире (–42…–45°С) охватывает междуречье рек Лены и Колымы, а в районе Оймяконской котловины и Янской межгорной впадины расположен «полюс холода» с температурами января до –48…–50°С. Самые высокие на Азиатской части России зимние температуры отмечаются на островах Курильской гряды. Здесь влияние зимнего муссона заметно ослабевает и температура самого холодного месяца - февраля - составляет –6 –7°С.

Характерной особенностью распределения зимних температур является инверсионное повышение их значений с высотой в горных районах. По количеству и глубине сильных инверсий первое место в мире занимают районы центральной и северо-восточной Якутии. Радиационное выхолаживание и антициклональное нисходящее движение воздуха в этих районах создают благоприятные условия для инверсий со скачком более 10°C а иногда и до 20°С.

Календарные сроки прихода весны не совпадают с границами весеннего сезона, определяемыми как дата устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С. На Европейской части России переход через 0°С в среднем происходит на юге во второй декаде марта, в центральных областях и на – во второй декаде апреля, а в Архангельской области и Республике Коми он задерживается еще на декаду. В целом можно говорить о переходе к безморозному периоду на Европейской части России к концу апреля. Здесь только в районах Атлантической Арктики до конца мая сохраняется температура ниже 0°С. В Сибирском Арктическом поясе переход температуры через 0°С отстает еще примерно на 1-2 недели. В более южных районах время перехода в западной и восточной частях России примерно совпадает.

В апреле средние температуры на большей части территории России еще отрицательны. Очень низкие температуры сохраняются в Арктике. На Европейской территории России нулевая изотерма проходит по границе Мурманской и Архангельской областей, Республики Коми и, огибая , спускается вдоль южной границы Западно-Сибирской равнины к предгорьям Алтая. На Азиатской части России в Западной Сибири наблюдается прогиб изотерм к югу, связанный с более медленным прогреванием сильно выхоложенных центральных районов Восточной Сибири. В восточных областях только на юге Хабаровского края, в Амурской области и на островах Курильской гряды наблюдаются положительные температуры.

Время наступления летнего максимума температуры воздуха зависит от степени континентальности района. В материковой части максимальная средняя месячная температура воздуха, преимущественно, отмечается в июле, а на побережьях – в августе, что связано с ослаблением к концу лета охлаждающего влияния моря.

В июле окончательно устанавливается широтное распределение температуры воздуха. Самые низкие температуры июля отмечаются в Арктике. Хотя за исключением центральной части полярного бассейна температуры июля в Арктике положительны, значения их не превышают 4 – 5°С, а в районе лишь немногим выше 0°С. По мере продвижения на юг температура быстро повышается вследствие трансформации арктических воздушных масс над континентом. Самые высокие температуры в июле отмечаются в Прикаспии и в Республике Дагестан. Здесь континентальный воздух умеренных широт, проходя над засушливыми степями юго-востка и раскаленными песками Прикаспия, сильно нагревается и трансформируется в тропический. Высокие летние температуры (до 17°–19°С) отмечаются в центральных районах Якутии. Такие значения июльских температур на Европейской части прослеживаются южнее, в районах Центрального . При продвижении от центральной Якутии на восток к побережьям происходит нарушение широтного хода изотерм. Здесь из-за охлаждающего влияния Охотского и , а также ввиду действия летнего муссона, июльские температуры достигают лишь 12–14°С, а на Курильских островах составляют 8–10°С.

Осенью понижение температуры подчиняется тем же закономерностям, что и рост весенних температур: наиболее интенсивен он в центральных областях страны, замедлен на побережьях. В годовом ходе средних месячных температур весна в океаническом климате холоднее осени, в отличие от континентальных районов, где осень, напротив, холоднее весны.

В октябре начинает происходить перестройка поля температуры по зимнему типу: на Европейской части России и в Западной Сибири понижение температуры с запада на восток более интенсивное, чем с севера на юг. Только в восточной Сибири сохраняется широтное распределение температуры воздуха. Понижение температуры от сентября к октябрю составляет от 5–6°С на Европейской части России до12–14°С в Восточной Сибири. Наиболее интенсивное понижение температуры характерно для центральной Якутии и внутренних районов Магаданской области (15–16°С).

На большей части Европейской части России еще сохраняются положительные температуры. Только на северо-востоке Европейской территории России и во внутренних районах Кольского полуострова средние месячные температуры октября понижаются до –1…–4°С. На юге удерживаются достаточно высокие температуры от 8–9°С на широте Ростовской области до 14–16°С на побережьях Черного и . На Азиатской части России положительные температуры воздуха в октябре сохраняются на юге Западной Сибири, юго-западном побережье Камчатки, на и в Приморском крае. Для Восточной Сибири в октябре характерны низкие температуры, равные –8…–12°С, а на северо-востоке Якутии они достигают –15°С и ниже.

В течение суток температура воздуха меняется. Самая низкая температура наблюдается перед восходом Солнца, самая высокая — в 14-15 часов.

Чтобы определить среднесуточную температуру, надо измерять температуру четыре раза в сутки: в 1 час ночи, в 7 часов утра, в 1 час дня, в 7 часов вечера. Среднее арифметическое этих измерений и является среднесуточной температурой.

Температура воздуха меняется не только в течение суток, но и в течение года (рис. 138).

Рис. 138. Головой ход температуры воздуха на широте 62° с. ш.: 1 — Торсхавн Дания (морской тин), средняя годовая температура 6,3 °С; 2- Якутск (континентальный тип) — 10.7 °С

Среднегодовая температура — это среднее арифметическое температур за все месяцы года. Она зависит от географической широты, характера подстилающей поверхности и переноса тепла из низких широт в высокие.

Южное полушарие в целом холоднее Северного из-за покрытой льдом и снегом Антарктиды.

Самый теплый месяц в году в Северном полушарии — это июль, а самый холодный — январь.

Линии на картах, соединяющие пункты с одинаковой температурой воздуха, называются изотермами (от греч. isos — равный и therme — тепло). Об их сложном расположении можно судить по картам январских, июльских и годовых изотерм.

Климат на соответствующих параллелях Северного полушария теплее аналогичных параллелей Южного полушария.

Самые высокие годовые температуры на Земле наблюдаются на так называемом термическом экваторе. Он не совпадает с географическим экватором и находится на 10° с. ш. Это объясняется тем, что в Северном полушарии большую площадь занимает суша, а в Южном полушарии, наоборот, — океаны, которые затрачивают тепло на испарение, а кроме этого, сказывается влияние покрытой льдом Антарктиды. Среднегодовая температура на параллели 10° с. ш. составляет 27 °С.

Изотермы не совпадают с параллелями несмотря на то, что солнечная радиация распределяется зонально. Они изгибаются, переходя с материка на океан, и наоборот. Так, в Северном полушарии в январе над материком изотермы отклоняются к югу, а в июле — к северу. Это связано с неодинаковыми условиями нагревания суши и воды. Зимой суша охлаждается, а летом нагревается быстрее, чем вода.

Если анализировать изотермы в Южном полушарии, то в умеренных широтах их ход очень близок к параллелям, поскольку там мало суши.

В январе самая высокая температура воздуха наблюдается на экваторе — 27 °С, в Австралии, Южной Америке, центральной и южной частях Африки. Самая низкая температура января отмечена на северо-востоке Азии (Оймякон, -71 °С) и на Северном полюсе -41 °С.

Самой «теплой параллелью июля» является параллель 20° с.ш. с температурой 28 °С, а самое холодное место в июле — южный полюс со средней месячной температурой -48 °С.

Абсолютный максимум температуры воздуха зарегистрирован в Северной Америке (+58,1 °С). Абсолютный минимум температуры воздуха (-89,2 °С) был отмечен на станции «Восток» в Антарктиде.

Наблюдения выявили существование суточных и годовых колебаний температуры воздуха. Разность между наибольшими и наименьшими значениями температуры воздуха в течение суток называется суточной амплитудой, а в течение года - годовой амплитудой температуры.

Суточная амплитуда температуры зависит от ряда факторов:

• широты местности — уменьшается при движении из низких в высокие широты;
• характера подстилающей поверхности — она выше на суше, чем над океаном: над океанами и морями суточная амплитуда температуры равна всего 1-2 °С, а над степями и пустынями достигает 15-20 °С, так как вода нагревается и остывает медленнее, чем суша; кроме этого, она возрастает в районах с оголенной почвой;
• рельефа местности — вследствие опускания в долину холодного воздуха со склонов;
• облачности — с ее увеличением суточная амплитуда температуры уменьшается, так как облака не позволяют земной поверхности сильно нагреваться днем и остывать ночью.

Величина суточной амплитуды температуры воздуха — один из показателей континентальности климата: в пустынях ее значение намного больше, чем в районах с морским климатом.

Годовая амплитуда температуры имеет закономерности, сходные с суточной амплитудой температуры. Она зависит главным образом от широты местности и близости океана. Над океанами годовая амплитуда температуры чаще всего не больше 5-10 °С, а над внутренними районами Евразии — до 50-60 °С. Вблизи экватора средние месячные температуры воздуха мало отличаются друг от друга на протяжении года. В более высоких широтах годовая амплитуда температур возрастает, и в районе Москвы она составляет 29 °С. На одной и той же широте годовая амплитуда температуры увеличивается с удалением от океана. В зоне экватора над океаном годовая амплитуда температуры равна всего Г, а над континентами — 5-10°.

Различные условия нагревания воды и суши объясняются тем, что теплоемкость воды в два раза больше, чем суши, и при одинаковом количестве тепла суша нагревается вдвое быстрее воды. При охлаждении происходит обратное. Кроме этого, вода при нагревании испаряется, при этом расходуется значительное количество тепла. Немаловажным является и то, что на суше тепло распространяется практически только в верхнем слое почвы, а в глубину передастся лишь небольшая его часть. В морях и океанах же идет нагрев значительной толщи. Этому способствует вертикальное перемешивание воды. В результате океаны накапливают тепла гораздо больше, чем суша, удерживают его дольше и расходуют более равномерно, чем суша. Океаны медленнее нагреваются и медленнее охлаждаются.

Годовая амплитуда температуры в Северном полушарии составляет 14 °С, а в Южном — 7 °С. Для земного шара средняя годовая температура воздуха у земной поверхности составляет 14 °С.

Тепловые пояса

Неравномерность распределения тепла на Земле в зависимости от широты места позволяет выделить следующие тепловые пояса, границами которых являются изотермы (рис. 139):

• тропический (жаркий) пояс расположен между годовыми изотермами + 20 °С;
• умеренные пояса Северного и Южного полушарий — между годовыми изотермами +20 °С и изотермой самого теплого месяца +10 °С;
• полярные (холодные) пояса обоих полушарий расположены между изотермами самого теплого месяца +10 °С и О °С;
• пояса вечного мороза ограничены изотермой 0 °С самого теплого месяца. Это царство вечных снегов и льдов.

Рис. 139. Тепловые пояса Земли