Особенностью песков является то, что температура в верхнем слое очень быстро понижается с глубиной. Верхний слой песка обычно бывает сухим. Сухость этого слоя не вызывает затраты тепла на испарение воды с его поверхности, и поглощенная песком солнечная энергия идет главным образом на его нагревание. Песок при таких условиях днем очень сильно прогревается. Этому способствует еще и его малая теплопроводность, препятствующая уходу тепла из верхнего слоя в более глубокие слои. Ночью же верхний слой песка значительно охлаждается. Такие колебания температуры песка и отражаются на температуре приземного слоя воздуха.
Из-за вращения получается, что на земле циркулирует не 2 воздушных потока, а шесть. И вот в тех местах, где воздух опускается к земле он холодный, но постепенно нагревается и приобретает возможность вбирать в себя пар и как бы "выпивает" влагу с поверхности. Планету обвивают два пояса засушливого климата – это и есть место, где зарождаются пустыни.
Жарко в пустыне – потому что сухо. Низкая влажность влияет на температуру. В воздухе нет влаги, следовательно, солнечные лучи не задерживаясь, достигают поверхности почвы и нагревают ее. Поверхность почвы нагревается очень сильно, а отдачи тепла не происходит – нет воды, чтобы испарять. Поэтому так жарко. И в глубину тепло распространяется очень медленно – из-за отсутствия все той же теплопроводной воды.
Ночью в пустыне холодно. Из-за сухости воздуха. В почве нет воды, а над землей нет облаков – значит, нечему удерживать тепло.
Задачи
1. Определить высоту уровня конденсации и сублимации поднимающегося адиабатически от поверхности Земли воздуха не насыщенного паром, если известна его температура t =30º и упругость водяных паров е = 21,2гПа.
Упругость водяного пара – основная характеристика влажности воздуха, определяемая психрометром: парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе; измеряется в Па или мм рт. ст.
В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса, т. е. без обмена теплом с окружающей средой, за счет преобразования внутренней энергии газа в работу и работы во внутреннюю энергию. Так как внутренняя энергия пропорциональна абсолютной температуре газа, происходит изменение температуры. Поднимающийся воздух расширяется, производит работу, на которую затрачивает внутреннюю энергию, и температура его понижается. Опускающийся воздух, наоборот, сжимается, затраченная на расширение энергия освобождается, и температура воздуха растет.
Сухой или содержащий водяные пары, но ненасыщенный ими воздух, поднимаясь, адиабатически охлаждается на 1° на каждые 100 м. Воздух, насыщенный водяными парами, при подъеме на 100 м охлаждается менее чем на 1°, так как в нем происходит конденсация, сопровождающаяся выделением тепла, частично компенсирующего тепло, затраченное на расширение.
Величина охлаждения насыщенного воздуха при подъеме его на 100 м зависит от температуры воздуха и от атмосферного давления и изменяется в значительных пределах. Ненасыщенный воздух, опускаясь нагревается на 1° на 100 м, насыщенный на меньшую величину, так как в нем происходит испарение, на которое затрачивается тепло. Поднимающийся насыщенный воздух обычно теряет влагу в процессе выпадения осадков и становится ненасыщенным. При опускании такой воздух нагревается на 1° на 100 м.
Так как воздух нагревается главным образом от деятельной поверхности, температура с высотой в нижнем слое атмосферы, как правило, понижается. Вертикальный градиент для тропосферы в среднем составляет 0,6° на 100 м. Он считается положительным, если температура с высотой убывает, и отрицательным, если она повышается. В нижнем, приземном слое воздуха (1,5—2 м) вертикальные градиенты могут быть очень большими.
Конденсация и сублимация. В воздухе, насыщенном водяным паром, при понижении его температуры до точки росы или увеличении в нем количества водяного пара происходит конденсация — вода из парообразного состояния переходит в жидкое. При температуре ниже 0°С вода может, минуя жидкое состояние, перейти в твердое. Этот процесс называется сублимацией. И конденсация и сублимация могут происходить в воздухе на ядрах конденсации, на земной поверхности и на поверхности различных предметов. Когда температура воздуха, охлаждающегося от подстилающей поверхности, достигает точки росы, на холодную поверхность из него оседают роса, иней, жидкий и твердый налеты, изморозь.
Чтобы найти высоту уровня конденсации, необходимо по псхрометрическим таблицам определить точку росы Т поднимающегося воздуха, вычислить на сколько градусов должна понизиться температура воздуха, чтобы началась конденсация содержащегося в нем водяного пара, т.е. определить разность. Точка росы = 4, 2460
Определяем разницу между температурой воздуха и точкой росы (t – Т) = (30 - 4,2460) = 25,754
Умножим эту величину на 100м и найдем высоту уровня конденсации = 2575,4м
Для определения уровня сублимации надо найти разницу температур от точки росы до температуры сублимации и помножить эту разницу на 200м.
Сублимация происходит при температуре - 10°. Разница = 14,24°.
Высота уровня сублимации 5415м.
2. Привести давление к уровню моря при температуре воздуха 8º С, если: на высоте 150 м давление 990,8 гПа
зенит радиация конденсация давление
На уровне моря среднее атмосферное давление составляет 1013 гПа. (760мм.) Естественно, что с высотой атмосферное давление будет уменьшаться. Высота, на которую надо подняться (или опуститься), чтобы давление изменилось на 1 гПа, называют барической (барометрической) ступенью. Она увеличивается при теплом воздухе и росте высоты над уровнем моря. У земной поверхности при температуре 0ºC и давлении 1000 гПа барическая ступень равна 8 м/гПа, а на высоте 5 км, где давление около 500 гПа, при той же нулевой температуре она возрастает до 16 м/гПа.
"Нормальным" атмосферным давлением называется давление, равное весу ртутного столба высотой 760 мм, находящегося при температуре 0°C, на широте 45° и на уровне моря. В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1013.25 мб. Основной единицей давления в системе СИ, служит паскаль [Па]; 1 Па = 1 Н/м2. В системе СИ давление 1013,25 мб эквивалентно 101325 Па или 1013,25 гПа. Атмосферное давление – очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
1 гПа = 0,75 мм рт. ст. или 1 мм рт. ст. = 1,333 гПа.
Увеличение высоты на 10 метром ведет к уменьшению давлению на 1 мм ртутного столба. Приводим давление к уровню моря, оно =1010,55 гПа (758,1 мм. рт.ст.), если на высоте 150 м, давление = 990,8 гПа (743,1 мм.)
Температура 8º С на высоте 150 метров, то на уровне моря = 9,2º.
Литература
1. Задачи по географии: пособие для учителей/ Под ред. Наумова. — М.: МИРОС, 1993
2. Вуколов Н.Г. "Сельскохозяйственная метеорология", М., 2007 г.
3. Неклюкова Н.П. Общее землеведение. М.: 1976
4. Пашканг К.В. Практикум по общему землеведению. М.: Высшая школа.. 1982