Як знайти амплітуду температур

Амплітудою називається різниця між екстремальними значеннями тієї чи іншої величини, в даному випадку температури. Це важлива характеристика клімату тієї чи іншої місцевості. Вміння обчислювати цей показник необхідно також медикам, оскільки сильні коливання температури протягом доби можуть вказувати на наявність певних захворювань. З подібним завданням постійно стикаються біологи, хіміки, фізики-ядерники та представники багатьох інших галузей науки і техніки.

Вам знадобиться

• – термометр або термограф;
• – календар спостережень;
• – годинник з секундоміром.

Інструкція

1. Визначте інтервал часу для вимірювання. Він залежить від мети дослідження. Наприклад, для визначення коливання температури зовнішнього повітря необхідно вимірювати її протягом 24 годин. На метеостанціях спостереження зазвичай записують через кожні 3 години. Найбільш точними будуть вимірювання, якщо проводити їх за астрономічним часом.

галузяхнауки2. В інших використовується інша періодичність. При дослідженні роботи двигуна внутрішнього згоряння потрібен вимір температури в інтервалах, рівних часу такту роботи двигуна, а це тисячні частки секунди. У цих випадках або застосовують електронні реєстратори, або температурні зміни визначаються за амплітудою інфрачервоного випромінювання. Для палеонтологів і геологів важливим є розкид температур протягом цілих геологічних епох, а це мільйони років.

3. Різність температур можна визначити або методом проб, або термографічним способом. У першому випадку необхідний проміжок часу розділіть на рівні відрізки. Вимірюйте температуру в ці моменти і записуйте результати. Цей спосіб хороший, коли рахунок йде на роки, місяці або години.

4. За зазначеними даними знайдіть найвищу температуру і найнижчу. Вирахуйте з другої першу. Ви отримаєте числове значення амплітуди. Необхідно проводити вимірювання одним і тим же повіреним термометром.

5. Дуже часто потрібно визначити амплітуду не тільки абсолютних значень, але і середніх величин. Для цього необхідні тривалі спостереження і обчислення середніх температур за місяць або рік. Для визначення середньодобової температури зовнішнього повітря проведіть ряд спостережень, запишіть результати, складіть їх і розділіть на кількість спостережень. Точно так само обчислюйте середньодобову температуру весь місяць. Знайдіть найбільше і найменше значення, вирахуйте з першого друге. Таким чином, ви отримаєте амплітуду середньодобових температур за даний період.

6. Якщо період становить частки секунди, необхідно використовувати термограф. Він повинен бути в шкільному кабінеті фізики або географії. У цьому випадку в механічному приладі відбувається безперервний запис даних про температуру на рухому стрічку або обертовий барабан. На стрічці механічного термографа є координатна сітка, на якій відображаються як інтервали часу, так і численні значення температур. В електронних приладах запис йде на різні носії, в тому числі цифрові.

7. В обох випадках коливання температури графічно виглядають як крива з піками і западинами, розташованими поперек тимчасової осі. На цій кривій можна взяти будь-який інтервал і вирахувати в ньому амплітуду. Електронні прилади дозволяють досягти більшої швидкодії при вимірюваннях, а отже і більшої точності. Крім того, цифрові дані можуть бути безпосередньо використані програмою обробки, яка автоматично обчислює амплітудні значення. Такий метод застосовується на довготривалих автоматичних метеостанціях, а також для вимірювань в умовах, непридатних для перебування людини. Наприклад, при вимірах в активній зоні ядерного реактора. Незалежно від того, чи самі ви проводите обчислення або це робить за вас прилад, спосіб залишається тим же самим, що і у випадку з дискретним варіантом вимірювань.

§ 26. Річний хід температури повітря, причини його коливання. Середні температури, амплітуди температури

Земля, рухаючись по своїй орбіті, підставляє Сонцю то північну, то південну півкулю таким чином, що територія між тропіками отримує найбільшу кількість тепла. Протягом року кут падіння сонячних променів тут найвищий, а в певні дні він становить 90°. Зрештою, що таке тропіки? Це умовні лінії, на яких Сонце лише один раз у рік буде перебувати під кутом 90°: на Північному тропіку це буде в полудень 22 червня, а на Південному — в полудень 22 грудня. На екваторі Сонце в зеніті буде двічі: 21 березня і 23 вересня. Температура повітря в цей час сягає +30 +40°С. Отже, за кількістю отриманої сонячної енергії цю територію ми можемо прирівняти з територією України хіба що в обідню літню пору. Тому цей тепловий пояс отримав назву жаркий (мал. 41). Цікаво, що в екваторіальних широтах (до 10° пн. і пд. ш.) температура повітря залишається майже незмінною протягом року — в середньому +27°С. Тому тут лише одна пора року — вічне літо. В тропічних широтах вже спостерігається коливання температури: влітку — до 40°С і вище, а взимку — до 20°С. Вночі в пустелях можуть бути заморозки.

Мал. 91. Пояси освітлення, тропіки та полярні кола

Чим ближче до полюсів, тим буде менший кут падіння сонячних променів протягом року: влітку більший, взимку менший. Таким чином, між тропіками і полярними колами утворилися два помірні пояси, де температура влітку не така висока, як на екваторі, лише 20-30°С. А взимку — не така низька, як на полюсах, лише -10° +10°С. Чітко простежуються чотири пори року і сезонні зміни в природі. При цьому різниця в температурах між сезонами суттєво відрізняється.

Рухаємося ближче до полюсів. Території навколо Північного і Південного полюсів називають приполярними. Тут влітку Сонце світить під дуже низьким кутом, залишаючись над горизонтом від однієї доби на полярному колі до пів року на самих полюсах. І хоч Сонце не заходить за горизонт по кілька місяців (ми називаємо це явище полярним днем), проте його проміння світить під гострим кутом, ковзаючи по поверхні землі і не зігріваючи її. Тому влітку температура повітря тут близька до нуля, часті заморозки і постійно дмуть холодні вітри. Коли ж приходить полярна ніч, Сонце не виходить із-за горизонту по кілька тижнів і місяців: територія дуже охолоджується, дмуть сильні вітри, приходять великі морози, до -40-50°С. Території за полярними колами назвали полярними або холодними тепловими поясами. А самі полярні кола — це межі поширення полярного дня і полярної ночі. Зрозуміло, що в обох полярних поясах простежуються лише дві пори року: холодне полярне літо і дуже холодна полярна зима.

Отже, кут падіння сонячних променів на кулясту поверхню Землі протягом року постійно змінюється. Основною причиною цього є орбітальний рух Землі навколо Сонця, а також: куляста форма Землі та нахил земної осі до орбіти Землі. І все ж, певні широти, такі як екваторіальні та тропічні, отримують багато сонячної енергії, а інші, приполярні, — дуже мало.

Пізнаймо більше

Де на Землі були зареєстровані максимальні та мінімальні температури?

В Україні максимальні температури були зареєстровані на сході України, в м. Луганську: -41,9°С взимку, +42,0°С влітку. У світі найвищі температури були зареєстровані в пустелі Деште-Лут (Іран): +70,7°С. Найнижчі температури реєструють в Антарктиді: -98,6°С.

Практикуймо

Приклад 1. Спробуємо вирахувати середньодобову температуру, провівши спостереження через кожні чотири години: о 8:00, о 12:00, о 16:00, о 20:00, о 24:00 і о 4:00. Додаємо всі температурні показники і ділимо отриману суму на 6 — кількість спостережень за добу. Отримуємо середньодобову температуру. Це зробити досить легко, якщо всі температури були лише додатними або від’ємними. А якщо температури і додатні, і від’ємні?

Приклад 2. Визначення середньодобової температури при додатних і від’ємних показниках: