Температура воздуха. Задачи

Мы уже говорили, что в тропосфере температура воздуха не остается постоянной, а по мере подъема довольно равномерно понижается. Установлено, что при подъеме на каждые 1 000 м высоты температура убывает примерно на одно и то же количество градусов. Величина убывания температуры на каждые 1 000 м (или на каждые 100 м) называется температурным градиентом (латинск. gradentis — шагающий).

В наших широтах, по среднегодовым данным, температура убывает приблизительно на 6,5° на каждые 1 000 м (или на 0,65° на каждые 100 м). Это так называемый среднегодовой температурный градиент.

Если мы знаем температуру воздуха у поверхности земли (в данном пункте и в данное время), то нетрудно приблизительно определить температуру на любой высоте над этим пунктом (в данное же время). Пусть, например, температура у земли + 18^о и надо узнать температуру на высоте 4 км.

Температурный градиент (для 1 км) равен 6,5°; следовательно, до высоты 4 км температура упадет на 6,5 х 4 = 26^о. Для того чтобы найти температуру на высоте 4 км (обозначим ее через t₄). надо, очевидно, вычесть из температуры у земли найденное изменение температуры до высоты 4 км. Таким образом t₄ = 18^o – 26^o = -8^o

Если мы обозначим высоту в километрах через Н, искомую температуру на этой высоте t_h и температуру у земли t₀, то, исходя из нашего примера, получим следующую общую формулу для определения температуры на высоте: t_H = t₀ – 6,5 ∙ H.

Если высота дана в метрах (обозначим ее через h), то температурный градиент следуем брать 0,65°. Нетрудно сообразить, что в этом случае формула примет такой вид: t_h = t₀ – 6,5 ∙ h/100.

Заметим, что летом убывание температуры с высотой больше, чем зимой; поэтому в аэронавигации при подсчетах берут не среднегодовой, а средний летний и средний зимний температурные градиенты. Для наших широт средний летний температурный градиент составляет 10° на каждые 1000 м (1° на 100 м), а средний зимний 5° на 1 000 м (0,5° на 100 м).

Понижение температуры с увеличением высоты—явление нормальное. Однако иногда наблюдается и обратное явление: с увеличением высоты температура не понижается, а, наоборот, повышается. Такое аномальное распределение температуры по высоте (вместо понижения — повышение) называется инверсией температуры (латинск. Inversio — переворачиваю).

Инверсия наблюдается чаще всего зимой, в ясную погоду, независимо от времени дня. Летом инверсия наблюдается тоже в ясную погоду, но главным образом в вечерние часы или ночью. Весной—в период таяния снега.

Причины образования инверсий очень сложны. Здесь мы скажем лишь, что большое влияние на образование инверсий оказывает резкое охлаждение земной поверхности (зимние и весенние инверсии; летние ночные) и сильное ее нагревание (летние дневные и вечерние инверсии). Обычно инверсия связана также с резким изменением влажности и ветра.

Примерные задачи. 1. При вылете с аэродрома температура воздуха была + 30^о. Какая была температура, когда летчик поднялся на высоту 5 000 м над аэродромом (температурный градиент 10^о)? Отв. t = — 20^о.

2. При вылете с аэродрома температура воздуха была — 12°. Определить температуру на высоте 2 600 м (температурный градиент 0,5°)? Отв. t = — 25°.

Примечание. В действительности температура часто бывает выше, чем получаемая по вышеприведенной формуле (вследствие инверсий).