§ 28. Розподіл тепла на поверхні Землі

Залежність температури повітрі від географічної широти. Простежити закономірності розподілу тепла по земній поверхні можна за кліматичною картою. На цій тематичній карті за результатами багаторічних спостережень подано кілька показників, що характеризують стан атмосферного повітря, у тому числі й температуру. Для її зображення використовують спеціальні лінії – ізотерми (мал. 160). Вони сполучають точки земної поверхні, де однакові середньомісячні температури повітря: червоного кольору – найтеплішого місяця року, сині – найхолоднішого. Часто ізотерми збігаються з паралелями. Це свідчить про те, що температури закономірно зменшуються від екватора до полюсів відповідно до географічної широти. Це пояснюється різним кутом падіння променів Сонця на земну поверхню в різних широтах. Найбільше сонячного тепла надходить у районі екватора, тому що кут падіння променів Сонця тут майже постійно близький до 90°. Найменше сонячного тепла отримують райони біля полюсів, де кут падіння сонячних променів менший за 24° (мал. 161).

Мал. 160. Фрагмент кліматичної карти світу

Завдання. 1. Відшукайте на фрагменті карти ізотерми найтеплішого й найхолоднішого місяців року. 2. Визначте через скільки градусів проведені ізолінії на карті. 3. Літні чи зимові ізотерми над Євразією більше збігаються з напрямком паралелей?

Мал. 161. Розподіл сонячного тепла по земній поверхні

Завдання. За малюнком поясніть: а) як впливає кут падіння променів Сонця на земну поверхню та температуру повітря; б) яка помітна закономірність у зміні температури повітря на земній поверхні.

Особливі паралелі на карті. На всіх географічних картах і глобусі, крім проведених суцільними лініями паралелей, обов’язково наносять пунктирами ще чотири паралелі, які попарно знаходяться на однаковій відстані від екватора. Вони обмежують території, які по-різному обігріваються Сонцем протягом року під час річного обертання Землі по орбіті. Ближче до екватора лежать Північний та Південний тропіки (від дав.-грец. – поворотний круг), які мають відповідно широту 23° пн. ш. та 23° пд. ш. Інші дві паралелі, що ближче до полюсів, мають назви Північне полярне коло (66° пн. ш.) та Південне полярне коло (66° пд. ш.). Оскільки земна вісь нахилена до площини орбіти (під кутом 66°), під час річного руху планети по орбіті в різні пори року ближче до Сонця опиняється то Північна, то Південна півкулі, що істотно впливає на розподіл тепла й зміни пір року (мал. 162).

Мал. 162. Орбітальний рух Землі та зміна пір року

Завдання. 1. За малюнком з’ясуйте, які бувають пори року в північній та південній півкулях у дні сонцестояння та рівнодення. 2. Поясніть, чому не збігаються тепла й холодна пори року в північній та південній півкулях Землі.

День літнього сонцестояння. У червні, липні та серпні Земля повернута до Сонця Північною півкулею (мал. 163). Там – літо, оскільки кут падіння сонячних променів на земну поверхню більший. У Південній півкулі, відповідно, – зима. Найбільше Північна півкуля освітлюється Сонцем 21 червня. Цю дату називають днем літнього сонцестояння. У цей день промені Сонця під кутом 90 падають на лінію Північного тропіка й тут найтепліше. В Північній півкулі найдовший світловий день (наприклад, у Києві він триває 16 год.) та найкоротша ніч. У Південній півкулі навпаки – найдовша ніч і найкоротший день.

Оскільки в цей день Земля повернута в бік Сонця Північною півкулею, то під час обертання планети навколо власної осі території, що лежать на північ від лінії Північного полярного кола, цілу добу перебувають у зоні освітлення Сонцем. Це – полярний день. У самій точці Північного полюса він триває півроку, тобто Сонце лише раз на рік заходить за горизонт. Чим далі від полюса, тим полярний день коротший. У цей день у Південній півкулі на територію, що лежить на південь від Південного полярного кола, зовсім не потрапляють сонячні промені. Там – полярна ніч, яка триває у точці Південного полюса півроку.

Мал. 163. День літнього сонцестояння

Мал. 164. День зимового сонцестояння

Завдання. За малюнками 163 та 164 з’ясуйте, у вказані дні: 1) на якій лінії Сонце в зеніті; 2) в якій півкулі літо, а в якій зима; 3) в якій півкулі найдовший день та найкоротша ніч; 4) у якій півкулі полярний день, у якій – полярна ніч.

День зимового сонцестояння. За півроку Земля здійснює півоберта навколо Сонця по орбіті й розташовується так, що його промені падають під більшим кутом на Південну півкулю (мал, 164). Тому грудень, січень та лютий – літні місяці в Південній півкулі. Для нашої Північної півкулі це – зима. 21 грудня промені Сонця прямовисно падають на лінію Південного тропіка – там найвищі температури повітря. Цю дату називають днем зимового сонцестояння. У цей час у Південній півкулі найдовший світловий день і найкоротша ніч. У Північній півкулі – навпаки. В Києві 21 грудня день триває лише 8 годин, а ніч – 16 годин. За лінією Південного полярного кола аж до точки Південного полюса в цей час – полярний день, а на північ від лінії Північного полярного кола – полярна ніч.

Дні весняного та осіннього рівнодення. 20 березня та 22 вересня Земля розташована так відносно Сонця, що рівномірно освітлюються як Північна, так і Південна півкулі (див. мал. 162). На всій планеті (крім полюсів), тривалість світлового дня дорівнює тривалості ночі. Тому ці дати називають відповідно днями весняного та осіннього рівнодення. У ці дні Сонце буває в зеніті над екватором.

Теплові пояси Землі. Тропіки та полярні кола поділяють поверхню Землі на п’ять теплових поясів, які розрізняються за кількістю тепла, що отримують від Сонця: жаркий, два помірних і два холодних (мал. 165). Тропіки обмежують жаркий тепловий пояс. Тут протягом року Сонце двічі буває в зеніті у будь-якій точці, тому температури повітря завжди високі: понад +20 °С. Опади бувають здебільшого у вигляді дощу. Між тропіками та полярними колами формуються північний та південний помірні теплові пояси. У цих широтах Сонце ніколи не буває в зеніті, тому середньорічні температури значно нижчі. Крім того, у зв’язку з нахилом земної осі відбувається зміна теплої (літо) й холодної (зима) пір року. До того ж, коли у північній півкулі літо, в південній зима й навпаки. Північний і південний холодні теплові пояси охоплюють території від полярних кіл до полюсів. Улітку тут – полярний день, проте Сонце високо над горизонтом не піднімається. Більша частина його променів відбивається білою поверхнею снігу та льоду. Зимою – полярна ніч. Майже весь рік температури повітря від’ємні, тому сніг ніколи повністю не тане.

Мал. 165. День зимового сонцестояння

Завдання. 1. За малюнком з’ясуйте, назви теплових поясів та паралелі, що їх обмежують. 2. Поясніть, які особливості річного розподілу температур повітря характерні для кожного з них й з яких причин.

«Вірю – не вірю»: перевіряємо інформацію

• З датами сонцестоянь пов’язані народні свята. На час літнього сонцестояння давні слов’яни святкували Івана Купала – язичницького Бога земних радощів. Свято насичене обрядами поклоніння силам природи та духам, зокрема, з поклонінням Сонцю, ворожбою, збиранням цілющих трав, розведення багать, обливання водою. Через використання юліанського календаря, це свято затримується на 2 тижні від дня літнього сонцестояння й припадає на 7 липня. День зимового сонцестояння вважається містичним у багатьох культурах. Слов’яни вважали цей день зародженням нового року й небезпечним через велику кількість злих духів. Щоб захиститися від зла, в будинку розвішували ялинові гілки, співали колядки, влаштовували гулянки та ярмарки, славили Сонце і день, що починає зростати. Обов’язково розпалювали велике багаття на вулиці.

ОЦІНЮЄМО СВОЇ ДОСЯГНЕННЯ • усього 12 балів

1 бал • 1. Які паралелі називаються тропіками та полярними колами? 2. Для чого на картах проводять лінії тропіків та полярних кіл? 2 бали • 3. Поясніть, чому кількість сонячного тепла, що надходить на Землю, закономірно зменшується від екватора до полюсів. 4. Які дати року називають днями сонцестояння та рівнодення? Порівняйте закономірності освітлення Землі в дні літнього та зимового сонцестояння. 3 бали • 5. Поміркуйте, чому межами теплових поясів є лінії тропіків та полярних кіл? Порівняйте температурний режим різних теплових поясів. 6. Як ви поясните той факт, що значні народні свята припадають на дні сонцестояння та рівнодення? Чому люди по-особливу відзначають ці дні?

§ 3. Температура

Тепловий стан тіла. Для людини важливо вміти правильно оцінювати тепловий стан тіл. Якщо необережно доторкнутися до посудини на розігрітій плиті, можна отримати опіки; якщо залишити залізне відро з водою на морозі — воно може деформуватись; якщо залишити морозиво в теплій кімнаті — воно розтане.

Ми можемо оцінити теплові стани деяких тіл за власними відчуттями: чашка із щойно приготованою кавою є гарячою, сніг — холодним. Але відчуття тепла або холоду є суб’єктивними. Наприклад, зануримо на кілька хвилин одну руку в гарячу воду, а іншу — в холодну. Після цього зануримо обидві руки в посудину з водою кімнатної температури і спробуємо за своїм відчуттям встановити, яка в ній вода — холодна чи гаряча? На диво, ми це не зможемо зробити, оскільки рука, що була в гарячій воді, відчуватиме холод, і навпаки, рука, що була в холодній воді, відчуватиме тепло.

Щоб однозначно визначити тепловий стан тіла, треба знати фізичну величину, за якою можна об’єктивно встановити, яке з тіл і на скільки є теплішим чи холоднішим від іншого. Для характеристики теплового стану тіла використовують поняття температури. З цим поняттям ви вже знайомі. Спробуємо пояснити його з точки зору молекулярно-кінетичного вчення про будову речовини.

Тепловий стан тіла визначається тепловим рухом його мікрочастинок: чим більшою є швидкість хаотичного руху мікрочастинок тіла, тим більш нагрітим воно буде, і навпаки. Пригадайте, підтвердженням цього є спостереження за явищем дифузії: при збільшенні температури речовини швидше проникають одна в одну.

Швидкість руху молекул і температура тіла взаємопов’язані: чим вищою є температура тіла, тим більш інтенсивно рухаються його молекули. Проте, як виявилося, не лише швидкість руху молекул речовини впливає на її температуру. За нормальних умов у частинок із порівняно малими масами (наприклад, атоми або молекули водню, гелію) швидкості теплового руху більші, ніж у частинок з більшою масою (наприклад, молекули кисню або води). Тому величина, з якою пов’язана температура — це не швидкість, а кінетична енергія руху молекул: чим вищою є температура тіла, тим більша середня кінетична енергія руху його мікрочастинок, і навпаки.

Таким чином, з точки зору молекулярно-кінетичного вчення, температура тіла характеризує середню кінетичну енергію руху часток речовини, з якої воно складається.

Температура — це фізична величина, що характеризує тепловий стан речовини і визначається середньою кінетичною енергією хаотичного руху частинок речовини.

Теплова рівновага. З досвіду ми знаємо, що чайник з окропом, щойно знятий із плити, ставлять на спеціальну підставку, щоб не зіпсувати поверхню столу внаслідок її нагрівання. Гарячий чайник передає своє тепло поверхні, на якій стоїть. Якщо цей самий чайник поставити на сніг, то він швидко охолоне, а сніг під ним розтане.

Досліди показують, що у природі існує важлива закономірність теплових процесів. Якщо тіла мають різну температуру, то обмін теплотою між ними відбувається в чітко визначеному напрямі: від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою. Під час контакту більш нагріті тіла віддають тепло менш нагрітим і при цьому охолоджуються, а менш нагріті тіла приймають тепло й нагріваються. До того ж, під час такого теплового контакту можуть змінюватися й інші властивості тіл: вони можуть стати більшими або меншими за розмірами, почати краще або гірше проводити електричний струм, змінити свій агрегатний стан, випромінювати світло тощо.

Проте передача теплоти продовжується не безкінечно. Будь-яке тіло або система тіл, що перебувають в обмеженому просторі, з часом самочинно переходять у стан, у якому всі частини тіла або всі тіла системи мають однакову температуру, тобто у стан теплової рівноваги.

З’ясуємо, у чому причина такого явища. Молекули гарячого тіла мають більшу кінетичну енергію, тому рухаються швидше, ніж молекули холодного тіла. Під час контакту тіл (дотику твердих тіл або змішування рідин і газів) більш швидкі молекули гарячого тіла співударяються з повільнішими молекулами холодного тіла й віддають їм частину своєї кінетичної енергії. У результаті швидкі молекули починають рухатися повільніше, а повільні — швидше. Гаряче тіло поступово охолоджується, а холодне — нагрівається. З точки зору молекулярно-кінетичного вчення, у стані теплової рівноваги в усіх тіл, що контактують між собою, середня кінетична енергія хаотичного руху частинок речовини, а отже і температура, є однаковою.

Температура всіх тіл у стані теплової рівноваги набуває однакового значення.

Вимірювання температури. Термометри. Тіла, що перебувають у стані теплової рівноваги, мають однакову температуру. Це й покладено в основу її вимірювання. Прилад для вимірювання температури називають термометром. Щоб виміряти температуру певного тіла, його приводять у контакт із термометром і чекають, поки теплообмін між тілом і термометром припиниться. Термометр фіксує власну температуру, що дорівнює температурі тіла, з яким він перебуває в тепловій рівновазі.

Вимірювання температури має деякі особливості: для температури не існує еталона, з яким би ми могли її порівнювати, як, наприклад, для маси чи довжини. Про зміну температури тіла судять за зміною інших фізичних параметрів тіл: об’єму, тиску, електричного опору тощо.

Усі термометри складаються з вимірювального елемента і температурної шкали. В основу дії вимірювального елемента покладено певну його властивість, що залежить від температури. Наприклад, для рідинних термометрів (мал. 17, а) — це залежність об’єму рідини від температури, для електричних термометрів (мал. 17, б) — залежність сили струму від температури, для біметалевих (мал. 17, в) — залежність ступеня деформації металевої пластинки від температури.

Мал. 17. Термометри різних конструкцій: а — рідинні; б — електричний; в — біметалевий

Найчастіше на практиці використовують залежність об’єму рідини (ртуті або спирту) від зміни температури. Такий спосіб вимірювання температури запропонував у 1742 р. шведський учений Андерс Цельсій. Для того щоб кількісно визначити температуру тіла, необхідно встановити одиницю температури і проградуювати температурну шкалу.

Андерс Цельсій

Видатний шведський фізик та астроном. У 1742 р. сконструював перший рідинний термометр

Для градуювання рідинного термометра скляний балон, що переходить у капіляр і заповнений зафарбованим спиртом або ртуттю, опускають у лід, який тане за нормальних умов (t = 0 °С, р = 1,01 • 10 5 Па = 760 мм рт. ст.). Після того як між термометром і льодом наступає теплова рівновага, рух рідини в капілярі припиняється. Навпроти цього рівня на шкалі роблять позначку 0 °С. Після цього термометр переносять у киплячу дистильовану воду за нормального тиску. Після припинення підняття рідини в капілярі термометра роблять позначку 100 °С, потім відрізок між нанесеними поділками ділять на 100 рівних відрізків. Це так звана температурна шкала Цельсія.

Температуру за цією шкалою позначають малою літерою t. Одиницю температури позначають символом °С (градус Цельсія).

Вільям Томсон, лорд Кельвін

Видатний англійський фізик, відомий фундаментальними працями з термодинаміки

Абсолютна шкала температур. Поряд зі шкалою Цельсія у фізиці застосовують абсолютну шкалу температур, запропоновану англійським ученим Вільямом Томсоном, лордом Кельвіном (мал. 18, с. 24).

Мал. 18. Температурні шкали: а — Цельсія; б — Кельвіна (абсолютна)

Нуль цієї шкали є умовною точкою відліку й відповідає такому тепловому стану тіла, за якого припинився б тепловий рух атомів і молекул. Теоретично доведено, що це було б можливо за температури -273,15 °С. Цю температуру називають абсолютним нулем температури. Одиницею такої шкали є 1 К (кельвін). Міжнародною системою одиниць 1 К визнано основною одиницею температури.

Зауважимо, що зміна температури, виміряна за шкалою Цельсія і шкалою Кельвіна, є однаковою. Наприклад, кімнатна температура t = 20 °С. За абсолютною шкалою температур це значення відповідає 293,15 К. Переведення температури з однієї шкали в іншу здійснюється за формулою: Т = t + 273,15. Якщо температура в кімнаті підвищилась на 5 °С і становить 25 °С, то за абсолютною шкалою температур це значення відповідатиме 298,15 К, тобто збільшилось на 5 К.

У побуті ми, як правило, користуємось температурною шкалою Цельсія, оскільки вона зручніша для вимірювання температури в межах значень, що є звичними для життєдіяльності людини (погодні умови, температура людського тіла тощо). У фізичних дослідженнях частіше користуються шкалою Кельвіна.

Ви, можливо, чули, що існують й інші температурні шкали, наприклад, шкала Фаренгейта, яку використовують у побуті в англомовних країнах.

Підбиваємо підсумки

Температура — це фізична характеристика теплового стану речовини, з якої складається тіло, що визначається середньою кінетичною енергією хаотичного руху частинок речовини.

У природі теплові процеси підпорядковуються закону теплової рівноваги: тіла з більш високою температурою віддають теплоту менш нагрітим тілам, з якими контактують, допоки їхні температури із часом стануть однаковими. Температура у стані теплової рівноваги набуває для всіх тіл однакового значення.

Температуру вимірюють термометрами. У побуті користуються термометрами, проградуйованими за шкалою Цельсія.

Я знаю, вмію й розумію

• 1. Чому безладний рух молекул називають тепловим?
• 2. Що характеризує температура тіла?
• 3. Що таке теплова рівновага?
• 4. Як вимірюють температуру?
• 5. За яким принципом проградуйована температурна шкала Цельсія?
• 6. Що є одиницею температурної шкали Цельсія?
• 7*. Що є одиницею абсолютної шкали температур? Як вона пов’язана з градусом Цельсія?

• 1. Поясніть, що означає теплова рівновага з точки зору молекулярно-кінетичного вчення про будову речовини.
• 2. Який фізичний зміст вкладають у поняття: «гаряче» тіло, «холодне» тіло?
• 3. Чому, якщо подихати собі на руку, отримуємо відчуття тепла, а якщо подути — відчуття холоду?
• 4. Чому в сильні морози небезпечно торкатись металевих поверхонь голими руками? Поясніть це з фізичної точки зору.

Фізика навколо нас

Температурні рекорди у природі й техніці

Найхолодніше місце на Землі знаходиться на Південному полюсі нашої планети. Тут 10 серпня 2010 р. за допомогою обладнання космічного супутника Landsat-8 було зафіксовано температуру -93,2 °С. Для порівняння: одним із найхолодніших місць у Сонячній системі є темний кратер на Місяці (-238 °С).

Найхолодніший об’єкт, що відомий ученим, розташований у сузір’ї Кентавра на відстані 5000 світлових років від Землі. Температура там становить усього 1 Кельвін, або -272,15 °С, що на один градус вище абсолютного нуля. За цієї температури замерзає навіть водень — найлегший із усіх відомих газів.

За низьких та наднизьких температур речовини мають унікальні властивості, що збільшує перспективи їхнього використання в сучасній науці й техніці. Отримання речовин за наднизьких температур та дослідження їхніх властивостей здійснюють у кріогенних лабораторіях.

В Україні дослідження речовин в умовах наднизьких температур розпочалося у створеному в Харкові в 1928 р. Українському фізико-технічному інституті (УФТІ). Завдяки першому директору УФТІ І. В. Обреїмову було засновану одну з найпотужніших у Європі кріогенну лабораторію. У 1930 р. лабораторію очолив Л. В. Шубніков. За часів його керівництва розпочато дослідження проблем надпровідності, магнетизму, термодинамічних властивостей речовин в умовах наднизьких температур. Уже в 1930 р. співробітники лабораторії розробили технологію отримання рідкого азоту, у 1931-му — рідкого водню, у 1932-му — рідкого гелію.

Найвищі температури

Найвища температура на Землі — в пустелі на півдні Ірану, де у 2005 р. температура піднялася до 70,7 °С.

На глибині 30-50 км надра Землі нагріті до 1000-1200 °С.

Установлено, що поміж зірок найвища температура — на так званих блакитних зорях, температура їх поверхні 10 000 – 30 000 °С. У надрах зорі мають ще вищу температуру. За підрахунками вчених, ця температура становить кілька мільйонів градусів Цельсія.

Як не дивно, але температурний рекорд із найвищих температур у Всесвіті (близько 10 трильйонів °С) було встановлено 7 листопада 2011 р. в Швейцарії під час експерименту на Великому адронному колайдері (найпотужнішому прискорювачеві найдрібніших часток).

Шкала температур

Температура й людський організм

Середня температура людського тіла зазвичай коливається в діапазоні між 36,5 і 37,2 °С.

Критично високою є температура тіла 42 °С, за неї відбувається порушення обміну речовин у тканинах мозку.

Вважається, що організм людини краще пристосований до холоду. Наприклад, зниження температури тіла до 32 °С викликає озноб, але не становить серйозної небезпеки. За температури тіла 27 °С настає кома, відбувається порушення серцевої діяльності та дихання. Температура тіла нижче 25 °С є критичною. Проте відомі випадки, коли деяким людям вдалося вижити, перебуваючи тривалий час у сніговому заметі.

Виявлено, що за короткотривалого контакту з дуже низькими температурами організм людини миттєво мобілізує свої захисні сили, прискорює обмінні процеси й запускає механізми самолікування. Таку процедуру здійснюють у кріосаунах, де використовується повітряно-азотна суміш, що має температуру -140 °С. Триває ця процедура близько 2-3 хвилин.

Дівчатка можуть хизуватися термолаком для нігтів. Він має властивість змінювати свій колір залежно від температури. За його відтінками можна оцінити температуру рук. Якщо відтінок світлий — руки теплі, якщо темний — руки потрібно зігріти.

Температура тіла теплокровних тварин

У кажанів у стані сплячки — 13 °С

у золотистого хом’яка — 35 °С

Яка середня температура Землі?

Земля — єдина планета в нашій Сонячній системі, на якій, як відомо, існує життя. Зверніть увагу на використання слова «відомий», що свідчить про те, що наші знання про Сонячну систему все ще знаходяться в зародковому стані, і пошук життя триває. Однак за всіма ознаками, які можна спостерігати, Земля є єдиним місцем у нашій Сонячній системі, де життя може існувати і існує на поверхні.

Це пов’язано з рядом факторів, серед яких положення Землі відносно Сонця. Перебуваючи в «Зоні Златовласки» (він же. житлова зона ), і існування атмосфери (і магнітосфери), Земля здатна підтримувати стабільну середню температуру на своїй поверхні, що дозволяє існувати на її поверхні тепла, проточна вода та умови, сприятливі для життя.

Варіації:

Середня температура на поверхні Землі залежить від ряду факторів. Вони включають час доби, пору року та місце, де проводяться вимірювання температури. З огляду на те, що Земля має сидеричний обертання приблизно 24 години – що означає, що одна сторона ніколи не звернена до Сонця – температура вдень підвищується, а ввечері знижується, іноді значно.

І враховуючи, що Земля має похилу вісь (приблизно 23° до екватора Сонця), Північна та Південна півкулі Землі нахилені до Сонця або від нього протягом літнього та зимового сезонів відповідно. А враховуючи, що екваторіальні регіони Землі розташовані ближче до Сонця, а деякі частини світу відчувають більше сонячного світла і менше хмар, температура по всій планеті коливається в широких межах.

Однак не кожен регіон на планеті відчуває чотири пори року. На екваторі температура в середньому вища, і регіон не відчуває холодних і спекотних сезонів так само, як Північна і Південна півкулі. Це пов’язано з тим, що кількість сонячного світла, яке досягає екватора, змінюється дуже мало, хоча в сезон дощів температура дещо змінюється.

Вимірювання:

Середня температура поверхні Землі приблизно 14°C; але, як уже зазначалося, це різниться. Наприклад, найвища температура, коли-небудь зареєстрована на Землі, була 70,7°C (159°F), яка була знята в пустелі Лут в Ірані. Ці вимірювання були частиною глобального дослідження температури, проведеного вченими в Обсерваторія Землі НАСА протягом літа 2003–2009 років. Протягом п’яти із семи досліджуваних років (2004, 2005, 2006, 2007 та 2009) пустеля Лут була найгарячішою точкою на Землі.

Проте це не було найгарячішим місцем для кожного року в опитуванні. У 2003 році супутники зафіксували температуру 69,3°C (156,7°F) – другу найвищу температуру за семирічний аналіз – у чагарниках Квінсленда, Австралія. А в 2008 році Палаюча гора отримала свою належну річну максимальну температуру 66,8°C (152,2°F), зафіксовану в сусідньому басейні Турпан на заході Китаю.

Тим часом на радянській станції «Схід» на Антарктичному плато виміряли найнижчу температуру, коли-небудь зареєстровану на Землі. Використовуючи наземні вимірювання, 21 липня 1983 року температура досягла історичного мінімуму -89,2°C (-129°F). Аналіз супутникових даних показав, що ймовірна температура становить близько -93,2°C (-135,8°F; 180,0). K), також в Антарктиді, 10 серпня 2010 року. Однак це показання не було підтверджено наземними вимірюваннями, і, таким чином, попередній рекорд залишається.

Усі ці вимірювання були засновані на показаннях температури, які були виконані відповідно до Стандарт Всесвітньої метеорологічної організації . Згідно з цими правилами, температура повітря вимірюється від прямих сонячних променів, оскільки матеріали всередині термометра і навколо нього можуть поглинати випромінювання і впливати на тепловідчуття, а термометри повинні розташовуватися на відстані 1,2-2 метра від землі.

Порівняння з іншими планетами:

Незважаючи на коливання температури залежно від часу доби, сезону та місця розташування, температура Землі надзвичайно стабільна в порівнянні з іншими планетами Сонячної системи. Наприклад, на Меркурії температура коливається від розплавленої до надзвичайно холодної через його близькість до Сонця, відсутність атмосфери та повільне обертання. Коротше кажучи, температура може досягати до 465 °C на стороні, зверненій до Сонця, і знижуватися до -184 °C на стороні, зверненій від нього.

Венера, завдяки своїй щільній атмосфері з вуглекислого газу та діоксиду сірки, є найгарячішою планетою нашої Сонячної системи. У найспекотніший період він може досягати температури до 460 °C на регулярній основі. Між тим, середня температура поверхні Марса становить -55 °C, але Червона планета також відчуває деяку мінливість: температура коливається від 20 °C на екваторі в обідню пору до -153 °C на полюсах.

Але в середньому він набагато холодніший за Землю, оскільки знаходиться на зовнішньому краю зони, придатної для проживання, і через свою тонку атмосферу – якої недостатньо для збереження тепла. Крім того, температура його поверхні може змінюватися на 20 °C через ексцентричну орбіту Марса навколо Сонця (це означає, що він ближче до Сонця в певних точках своєї орбіти, ніж в інших).

Оскільки Юпітер є газовим гігантом і не має твердої поверхні, точна оцінка його «температури поверхні» неможлива. Але вимірювання, зроблені з вершини хмар Юпітера, вказують на температуру приблизно -145°C. Так само Сатурн – досить холодна газова планета-гігант із середньою температурою -178 °C. Але через нахил Сатурна південна і північна півкулі нагріваються по-різному, що спричиняє сезонні коливання температури.

Уран є найхолоднішою планетою в нашій Сонячній системі, з найнижчою зареєстрованою температурою -224°C, тоді як температура у верхніх шарах атмосфери Нептуна досягає -218°C. Коротше кажучи, Сонячна система керує гамбітом від надзвичайно холодного до надзвичайно спекотного, з великою кількістю дисперсій і лише в кількох місцях, які достатньо помірні для підтримки життя. І з усього цього лише планета Земля, здається, досягає ретельного балансу, необхідного для його постійного підтримання.

Варіації в історії:

Оцінки середньої температури поверхні Землі дещо обмежені через те, що температури реєструвалися лише за останні двісті років. Таким чином, протягом історії зафіксовані максимуми і мінімуми значно відрізнялися. Яскравим прикладом цього може бути рання історія Сонячної системи, приблизно 3,75 мільярда років тому.

У цей час Сонце було приблизно на 25% слабкіше, ніж сьогодні, і атмосфера Землі все ще була в процесі формування. Тим не менш, згідно з деякі дослідження Вважається, що первісна атмосфера Землі – через концентрацію метану та вуглекислого газу – могла підтримувати температуру поверхні вище нуля.

За останні 2,4 мільярда років Земля пережила п’ять великих льодовикових періодів, включаючи той, у якому ми зараз живемо. Авторство: Студія наукової візуалізації НАСА Годдарда

Земля також зазнала періодичних кліматичних змін протягом останніх 2,4 мільярдів років, включаючи п’ять основних льодовикових періодів – відомих як гуронський, кріогенський, андсько-сахарський, кару та пліоцен-четвертинний періоди відповідно. Вони складалися з льодовикових періодів, коли накопичення снігу та льоду збільшувало альбедо поверхні, більша частина енергії Сонця відбивалася в космос, а планета підтримувала нижчу атмосферну та середню температуру поверхні.

Ці періоди були розділені «міжльодовиковими періодами», коли збільшення парникових газів, наприклад тих, що виділяються внаслідок вулканічної діяльності, підвищувало глобальну температуру та викликало відлигу. Цей процес, який також відомий як «глобальне потепління», став джерелом суперечок у сучасну епоху, коли людська діяльність стала домінуючим фактором зміни клімату. Тому деякі геологи використовують термін « Антропоцен ” щодо цього періоду.

Завдяки збільшенню концентрації CO² та інших парникових газів, які утворюються в результаті діяльності людини, середні температури поверхні були знижені. неухильно збільшується з середини 20 ст . Протягом останніх кількох десятиліть NASA веде діаграми середня температура поверхні підвищується через обсерваторію Землі.

Ця карта відображає глобальні температурні аномалії, усереднені з 2008 по 2012 рік. Авторство: Інститут космічних досліджень НАСА Годдарда/Студія наукової візуалізації НАСА Годдарда.

Внутрішні температури:

Говорячи про температуру планет, існує велика різниця між тим, що вимірюється на поверхні, і тими, які умови існують всередині планети. По суті, температура стає нижчою, чим далі від ядра планети, що пов’язано з тим, що внутрішній тиск планети постійно знижується. І хоча вчені ніколи не посилали зонд до ядра нашої планети, щоб отримати точні вимірювання, були зроблені різні оцінки.

Наприклад, вважається, що температура внутрішнього ядра Землі досягає 7000 °C, тоді як зовнішнього ядра вважається від 4000 до 6000 °C. Тим часом, мантія, область, що лежить трохи нижче зовнішньої кори Землі, оцінюється приблизно в 870 °C. І, звичайно, температура продовжує стабільно знижуватися, коли ви піднімаєтеся в атмосфері.

Зрештою, температура на кожній планеті нашої Сонячної системи значно різниться через безліч факторів. Але з того, що ми можемо сказати, Земля єдина в тому, що вона відчуває коливання температури, достатньо невеликі, щоб досягти певного ступеня стабільності. По суті, це єдине місце, про яке ми знаємо, яке достатньо тепло і досить прохолодно, щоб підтримувати життя. Скрізь просто занадто екстремально!

У Universe Today є статті про температура Землі і температура планет . Ось деякі з них цікаві факти про планету Земля , а ось стаття про чому на Землі є пори року .

Якщо ви хочете більше інформації про Землю, перегляньте Посібник NASA із дослідження Сонячної системи на Землі . А ось посилання на Обсерваторія Землі НАСА .

Щоб отримати додаткову інформацію, спробуйте Температурний трекер Землі і сезонні температурні цикли.

Ми також записали епізод Astronomy Cast про планету Земля. Слухай сюди, Епізод 51: Земля .