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La lección es "cambiar la temperatura del aire con la altitud". Cambio en la temperatura del aire con la altitud ¿Cómo cambia la temperatura del aire?

El planeta azul ...

Se suponía que este tema debía aparecer en el sitio uno de los primeros. De hecho, los helicópteros son aviones atmosféricos. Atmósfera de la tierra - su, por así decirlo, hábitat :-). Un propiedades físicas del aire solo determine la calidad de este hábitat :-). Es decir, este es uno de los conceptos básicos. Y la base siempre se escribe primero. Pero me di cuenta de esto solo ahora. Sin embargo, es mejor, como saben, más tarde que nunca ... Permítanos tocar este tema, pero sin subir a la jungla y sin dificultades innecesarias :-)

Entonces ... Atmósfera de la tierra. Este es el caparazón de gas de nuestro planeta azul. Todos conocen este nombre. ¿Por qué azul? Solo porque el componente "azul" (así como azul y violeta) de la luz solar (espectro) está más disperso en la atmósfera, por lo tanto, lo pinta en azulado-azulado, a veces con un toque de púrpura (en un día soleado, por supuesto :-)) .

La composición de la atmósfera de la Tierra.

La composición de la atmósfera es bastante amplia. No enumeraré todos los componentes en el texto, hay una buena ilustración para esto. La composición de todos estos gases es casi constante, con la excepción del dióxido de carbono (CO 2). Además, la atmósfera necesariamente contiene agua en forma de vapores, gotas suspendidas o cristales de hielo. La cantidad de agua es variable y depende de la temperatura y, en menor medida, de la presión del aire. Además, la atmósfera de la Tierra (especialmente el presente) contiene una cierta cantidad, yo diría "todo tipo de maldad" :-). Estos son SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, además hay vapor de mercurio Hg. Es cierto, todo esto está allí en pequeñas cantidades, gracias a Dios :-).

Atmósfera de la tierra Se acostumbra dividir en varias zonas sucesivas sobre la superficie de las zonas.

La primera, más cercana a la tierra es la troposfera. Esta es la capa más baja y, por así decirlo, la principal para la vida de un tipo diferente. Contiene el 80% de la masa de todo el aire atmosférico (aunque en volumen solo representa aproximadamente el 1% de toda la atmósfera) y aproximadamente el 90% de toda el agua atmosférica. La mayor parte de todos los vientos, nubes, lluvias y nieves 🙂 - a partir de ahí. La troposfera se extiende a alturas de aproximadamente 18 km en latitudes tropicales y hasta 10 km en polar. La temperatura del aire disminuye con una elevación de aproximadamente 0,65º por cada 100 m.

Zonas atmosféricas

Zona dos: la estratosfera. Debo decir que entre la troposfera y la estratosfera hay otra zona estrecha: la tropopausa. Se detiene la caída de temperatura con la altura. La tropopausa tiene un grosor promedio de 1.5-2 km, pero los límites de su difusa y su troposfera a menudo se superponen a la estratosfera.

Entonces la estratosfera tiene una altura promedio de 12 km a 50 km. La temperatura en él hasta 25 km permanece sin cambios (aproximadamente -57 ° C), luego aumenta a aproximadamente 0 ° C en algún lugar hasta 40 km y luego permanece sin cambios hasta 50 km. La estratosfera es una parte relativamente tranquila de la atmósfera terrestre. Las condiciones climáticas adversas están prácticamente ausentes. Es en la estratosfera donde se encuentra la famosa capa de ozono en altitudes de 15-20 km a 55-60 km.

Esto es seguido por una pequeña capa límite de la estratopausa, en la que la temperatura permanece a aproximadamente 0 ° C, y luego la siguiente zona de la mesosfera. Se extiende a alturas de 80-90 km, y en él la temperatura baja a aproximadamente 80 ° C. En la mesosfera, los meteoritos pequeños generalmente se vuelven visibles, que comienzan a brillar en él y arden allí.

La siguiente brecha estrecha es la mesopausia y más allá de la zona de la termosfera. Su altura es de hasta 700-800 km. Aquí la temperatura comienza a elevarse nuevamente y a altitudes del orden de 300 km puede alcanzar valores del orden de 1200 ° C. Además, permanece constante. La ionosfera se encuentra dentro de la termosfera a una altitud de unos 400 km. Aquí, el aire está altamente ionizado debido a la exposición a la radiación solar y tiene una gran conductividad eléctrica.

La siguiente y, en general, la última zona es la exosfera. Esta es la llamada zona de dispersión. Aquí se encuentran principalmente hidrógeno y helio muy rarificados (con predominio del hidrógeno). A altitudes del orden de 3000 km, la exosfera se transforma en vacío cercano al espacio.

Eso se trata de algo como esto. ¿Por qué? Porque estas capas son bastante arbitrarias. Son posibles varios cambios en altura, composición de gases, agua, temperatura, ionización, etc. Además, hay muchos más términos que determinan la estructura y el estado de la atmósfera terrestre.

Por ejemplo, la homosfera y la heteroesfera. En el primero, los gases atmosféricos están bien mezclados y su composición es bastante homogénea. El segundo se encuentra por encima del primero y prácticamente no existe tal mezcla allí. Los gases que contiene están separados por gravedad. El borde entre estas capas se encuentra a una altitud de 120 km, y se llama turbopausa.

Probablemente terminemos los términos, pero definitivamente agregaré que convencionalmente se supone que el límite de la atmósfera se encuentra a una altitud de 100 km sobre el nivel del mar. Este borde se llama Pocket Line.

Agregaré dos imágenes más para ilustrar la estructura de la atmósfera. El primero, sin embargo, está en alemán, pero es completo y fácil de entender :-). Se puede agrandar y considerar bien. El segundo muestra el cambio en la temperatura atmosférica con la altura.

La estructura de la atmósfera de la Tierra.

Cambio en la temperatura del aire con la altura.

Las modernas naves espaciales en órbita tripuladas vuelan a altitudes de aproximadamente 300-400 km. Sin embargo, esto ya no es aviación, aunque el área, por supuesto, está en cierto sentido estrechamente relacionada, y ciertamente hablaremos de ello :-).

La zona de aviación es la troposfera. Los aviones atmosféricos modernos pueden volar en las capas inferiores de la estratosfera. Por ejemplo, el techo práctico del MIG-25RB es de 23,000 m.

Vuelo en la estratosfera.

Y exactamente propiedades físicas del aire la troposfera determina cuál será el vuelo, qué tan efectivo será el sistema de control de la aeronave, cómo la turbulencia en la atmósfera lo afectará, cómo funcionarán los motores.

La primera propiedad principal es temperatura del aire. En dinámica de gases, se puede determinar en la escala Celsius o en la escala Kelvin.

Temperatura t 1 a una altura dada N en la escala Celsius se determina:

t 1 \u003d t - 6.5N donde t- temperatura del aire cerca del suelo.

La temperatura Kelvin se llama temperatura absoluta, cero en esta escala es un cero absoluto. En cero absoluto, cesa el movimiento térmico de las moléculas. El cero absoluto en la escala Kelvin corresponde a -273º en la escala Celsius.

En consecuencia, la temperatura T encima Nen la escala Kelvin se determina:

T \u003d 273K + t - 6.5H

Presión de aire. La presión atmosférica se mide en Pascales (N / m 2), en el antiguo sistema de medición atmosférica (atm.). También existe la presión barométrica. Esta es la presión medida en milímetros de mercurio usando un barómetro de mercurio. Presión barométrica (presión a nivel del mar) igual a 760 mm RT. Art. llamado estándar En física, 1 atm. solo igual a 760 mm Hg

Densidad del aire. En aerodinámica, a menudo utilizan el concepto de densidad de masa del aire. Esta es la masa de aire en 1 m 3 de volumen. La densidad del aire cambia con la altura, el aire se vuelve más enrarecido.

Humedad del aire. Muestra la cantidad de agua en el aire. Hay un concepto de " humedad relativa". Esta es la relación de la masa de vapor de agua al máximo posible a una temperatura dada. El concepto de 0%, es decir, cuando el aire está completamente seco solo puede existir en el laboratorio en general. Por otro lado, el 100% de humedad es bastante real. Esto significa que el aire ha absorbido toda el agua que podría absorber. Algo así como una "esponja completa". La humedad relativa alta reduce la densidad del aire y la baja, respectivamente, aumenta.

Debido al hecho de que los vuelos de las aeronaves ocurren en diferentes condiciones atmosféricas, sus parámetros de vuelo y aerodinámicos en un modo de vuelo pueden ser diferentes. Por lo tanto, para la correcta evaluación de estos parámetros, Atmósfera estándar internacional (ISA). Muestra el cambio en la condición del aire con un aumento a una altura.

Los parámetros principales son el estado del aire a cero humedad:

presión P \u003d 760 mm RT. Art. (101,3 kPA);

temperatura t \u003d + 15 ° C (288 K);

densidad de masa ρ \u003d 1.225 kg / m 3;

Se acepta para ISA (como se mencionó anteriormente :-)) que la temperatura desciende en la troposfera en 0.65º por cada 100 metros de altitud.

Atmósfera estándar (ejemplo hasta 10,000 m).

Las tablas ISA se utilizan para la graduación de instrumentos, así como para cálculos de navegación e ingeniería.

Propiedades físicas del aire también se incluyen conceptos como inercia, viscosidad y compresibilidad.

La inercia es una propiedad del aire, que caracteriza su capacidad para resistir cambios en el estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. . Una medida de inercia es la densidad de masa del aire. Cuanto mayor es, mayor es la fuerza de inercia y resistencia del medio cuando un avión se mueve en él.

Viscosidad Determina la resistencia al aire por fricción durante el movimiento de la aeronave.

La compresibilidad determina el cambio en la densidad del aire con la presión. A bajas velocidades de la aeronave (hasta 450 km / h), la presión no cambia cuando fluye alrededor de la corriente de aire, pero a altas velocidades comienza a aparecer el efecto de compresibilidad. Especialmente afectado por su efecto sobre supersónico. Esta es un área separada de aerodinámica y un tema para un artículo separado :-).

Bueno, hasta ahora todo parece estar ... Es hora de terminar esta enumeración un poco tediosa, pero sin la cual, sin embargo, no puedes hacer :-). Atmósfera de la tierra, sus parámetros, propiedades físicas del aire tan importante para la aeronave como los parámetros del dispositivo en sí, y era imposible no mencionarlos.

Adiós, hasta las próximas reuniones y temas más interesantes 🙂 ...

P.S. Para el postre, sugiero ver un video filmado desde la cabina del piloto MIG-25PU durante su vuelo hacia la estratosfera. Filmado, aparentemente, un turista que tiene dinero para esos vuelos :-). Sobre todo disparó a través del parabrisas. Presta atención al color del cielo ...

Lección abierta

historia natural a las 5

clase correccional

Cambio en la temperatura del aire desde las alturas

Ha desarrollado

maestra Shuvalova O.T.

Objetivo de la lección:

Desarrolle conocimiento sobre la medición de la temperatura del aire con la altitud, introduzca el proceso de formación de nubes, tipos de precipitación.

Leccion

1. Momento organizacional

La presencia de un libro de texto, libro de trabajo, diario, bolígrafo.

2. Prueba de conocimiento del estudiante

Estudiamos el tema: aire

Antes de comenzar a estudiar el nuevo material, recordemos el material cubierto, ¿qué sabemos sobre el aire?

Encuesta frontal

Composición del aire

¿De dónde vienen estos gases en el aire, nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, impurezas?

Propiedad del aire: ocupa espacio, compresibilidad, elasticidad.

Peso del aire?

Presión atmosférica, cambiándola con la altura.

Calefacción de aire.

3. Aprendiendo nuevo material

Sabemos que el aire caliente se eleva. ¿Y qué pasa con el aire caliente más, lo sabemos?

¿Crees que la temperatura del aire disminuirá con la altura?

Tema de la lección: cambio en la temperatura del aire con la altura.

El propósito de la lección: descubrir cómo cambia la temperatura del aire con la altura y cuáles son los resultados de estos cambios.

Un extracto del libro del escritor sueco "El maravilloso viaje de Niels con gansos salvajes" sobre el troll tuerto, que decidió "Construiré una casa más cerca del sol, déjame calentar". Y el troll se puso a trabajar. Recogió piedras por todas partes y las apiló una encima de la otra. Pronto la montaña de sus piedras se elevó casi hasta las nubes.

Suficiente ahora! - dijo el troll. Ahora construiré una casa para mí en la cima de esta montaña. Viviré cerca del sol mismo. ¡Ya cerca del sol no me congelaré! Y el troll subió la montaña. Solo que? Cuanto más alto sube, más frío se pone. Llegué a la cima.

"Bueno, piensa," ¡está a tiro de piedra de aquí! " Y del frío mismo, un diente no cae sobre un diente. Este troll era terco: si ya se mete en su cabeza, no lo vencerás. Decidió construir una casa en la montaña, y construyó. El sol parece estar cerca, pero el frío aún llega a los huesos. Entonces este estúpido troll y se congeló.

Explica por qué el terco troll se congeló.

Conclusión: cuanto más cerca está el aire de la superficie terrestre, más cálido está y con la altura se vuelve más frío.

Al elevarse a una altura de 1500 m, la temperatura del aire aumenta en 8 grados. Por lo tanto, por la borda a una altitud de 1000 m, la temperatura del aire es de 25 grados y, al mismo tiempo, el termómetro muestra 27 grados cerca de la superficie de la tierra.

¿Cuál es el problema aquí?

Las capas inferiores de aire, que se calientan, se expanden, reducen su densidad y, al elevarse, transfieren calor a las capas superiores de la atmósfera. Esto significa que el calor proveniente de la superficie de la tierra está mal conservado. Es por eso que no se está calentando, sino más frío por la borda, por eso el terco troll se congeló.

Exhibición: montañas bajas y altas.

¿Qué diferencias ves?

¿Por qué los picos de las altas montañas están cubiertos de nieve, pero al pie de las montañas no hay nieve? La aparición de glaciares y nieves eternas en las cimas de las montañas se asocia con un cambio en la temperatura del aire con la altitud, el clima se vuelve duro y el mundo vegetal está cambiando en consecuencia. En la cima, cerca de las altas cumbres, el reino del frío, la nieve y el hielo. Los picos de las montañas y en los trópicos están cubiertos de nieve eterna. Los límites de las nieves eternas en las montañas se llaman la línea de nieve.

Mesa de demostración: montañas.

Mire la tarjeta con la imagen de varias montañas. ¿Es la línea de nieve igual en todas partes? ¿Cuál es la razón de esto? La altura de la línea de nieve es diferente. En las regiones del norte es más bajo, y en el sur es más alto. Esta línea no está dibujada en la montaña. Lo que podemos definir es el concepto de "línea de nieve".

Una línea de nieve es una línea por encima de la cual la nieve no se derrite incluso en verano. Debajo de la línea de nieve pasa una zona caracterizada por una vegetación escasa, luego se produce un cambio regular en la composición de la vegetación a medida que se acerca al pie de la montaña.

¿Qué vemos en el cielo todos los días?

¿Por qué se forman nubes en el cielo?

El aire calentado, ascendente, transporta el vapor de agua que no es visible para el ojo a una capa más alta de la atmósfera. A medida que te alejas de la superficie de la Tierra, la temperatura del aire disminuye, el vapor de agua se enfría y se forman pequeñas gotas de agua. Su acumulación conduce a la formación de nubes.

TIPOS DE NUBES:

Cirro

En capas

Cúmulo

Demostración de una tarjeta con vistas a las nubes.

Las nubes cirrus son las más altas y delgadas. Flotan muy por encima del suelo, donde siempre hace frío. Estas son nubes hermosas y frías. Un cielo azul brilla a través de ellos. Parecen largas plumas de pájaros fabulosos. Por lo tanto, se llaman cirros.

Las nubes en capas son sólidas, de color gris pálido. Cubren el cielo con una manta gris uniforme. Tales nubes traen mal tiempo: nieve, llovizna durante varios días.

Cúmulos de lluvia: grandes y oscuros, corren uno tras otro como una raza. A veces el viento los lleva tan bajos que las nubes parecen tocar los techos.

Las nubes cúmulos raras son las más bellas. Se parecen a las montañas con deslumbrantes picos blancos. Y es interesante verlos. Divertidas nubes cúmulos corriendo por el cielo, cambiando constantemente. Son como animales, luego personas, o algún tipo de criaturas fabulosas.

Demostración de una tarjeta con diferentes tipos de nubes.

¿Determinar qué nubes se muestran?

Bajo ciertas condiciones atmosféricas, la precipitación cae de las nubes.

¿Qué precipitación sabes?

Lluvia, nieve, granizo, rocío y otros.

Las gotas más pequeñas de agua que forman las nubes, fusionándose entre sí, aumentan gradualmente, se vuelven pesadas y caen al suelo. Llueve en verano, nieva en invierno.

¿De qué está hecha la nieve?

La nieve consiste en cristales de hielo de varias formas: copos de nieve, principalmente estrellas de seis puntas, que caen de las nubes a temperaturas del aire inferiores a cero grados.

A menudo, durante la estación cálida, el granizo cae durante la lluvia, es decir, precipitación en forma de trozos de hielo, la mayoría de las veces de forma irregular.

¿Cómo se forma el granizo en la atmósfera?

Gotas de agua, que caen a gran altura, se congelan, crecen cristales de hielo sobre ellas. Al caer, chocan con gotas de agua sobreenfriada y aumentan de tamaño. El granizo es capaz de causar grandes daños. Noquea los cultivos, expone los bosques, derriba el follaje, destruye las aves.

4. Esta lección

¿Qué hay de nuevo en la lección de aire?

1. Disminución de la temperatura del aire con la altura.

2. Línea de nieve.

3. Tipos de precipitación.

5. Tarea.

Aprende notas en un cuaderno. Observación de nubes con sus bocetos en un cuaderno.

6. Asegurar el pasado.

Trabajo independiente con el texto. Rellene los espacios en blanco del texto con palabras de referencia.

inversión

aumento de la temperatura del aire con la altitud en lugar de la disminución habitual

Descripciones alternativas

Un estado excitado de la materia en el que el número de partículas a una energía más alta. nivel excede el número de partículas en un nivel inferior (física)

La dirección inversa del campo magnético de la Tierra se observa a intervalos de tiempo de 500 mil años a 50 millones de años.

Cambiar la posición normal de los elementos, su disposición en el orden inverso.

Término lingüístico para cambiar el orden habitual de las palabras en una oración.

Orden inverso, inverso

Operación lógica "no"

Reordenamiento cromosómico asociado con la rotación de secciones individuales del cromosoma 180

Transformación conforme de un plano o espacio euclidiano.

Reordenamiento en matemáticas

Una técnica dramática que demuestra el resultado del conflicto al comienzo de la obra.

En metrología, un cambio anormal en un parámetro

Un estado de la materia en el que los niveles de energía más altos de sus partículas constituyentes están más "poblados" por partículas que los más bajos

En química orgánica, el proceso de descomposición de un sacárido

Reordenar palabras en una oración

Reordenar para mejorar la expresividad

Blanco rastro del avión

Reordenar

Orden inverso de elementos

Cambiar el orden habitual de las palabras en una oración para mejorar la expresividad del habla

En las primeras secciones, nos encontramos en términos generales con la estructura vertical de la atmósfera y con los cambios de temperatura con la altura.

Aquí consideramos algunas características interesantes del régimen de temperatura en la troposfera y en las esferas suprayacentes.

Temperatura y humedad en la troposfera.La troposfera es la esfera más interesante, ya que aquí se forman procesos de formación de rocas. En la troposfera, como ya se mencionó en el capítulo I, la temperatura del aire disminuye con la altura en un promedio de 6 ° cuando aumenta por kilómetro, o en 0.6 ° por 100 mEste valor del gradiente de temperatura vertical se observa con mayor frecuencia y se define como el promedio de muchas mediciones. De hecho, el gradiente de temperatura vertical en las latitudes templadas de la Tierra es variable. Depende de las estaciones del año, la hora del día, la naturaleza de los procesos atmosféricos y en las capas inferiores de la troposfera, principalmente de la temperatura de la superficie subyacente.

En la estación cálida, cuando la capa de aire adyacente a la superficie de la tierra se calienta lo suficiente, es característica una disminución de la temperatura con la altura. Con un fuerte calentamiento de la capa de aire superficial, el valor del gradiente de temperatura vertical supera incluso 1 ° por cada 100 mlevantamiento

En invierno, con un fuerte enfriamiento de la superficie terrestre y la capa superficial del aire, en lugar de bajar, se observa un aumento de la temperatura con la altura, es decir, se produce una inversión de temperatura. Las inversiones más fuertes y más potentes se observan en Siberia, especialmente en Yakutia en invierno, donde prevalece un clima claro y tranquilo, lo que contribuye a la radiación y al enfriamiento posterior de la capa de aire superficial. Muy a menudo la inversión de temperatura aquí se extiende a una altura de 2-3 kmy la diferencia entre la temperatura del aire en la superficie de la tierra y el límite superior de la inversión es a menudo 20-25 °. Las inversiones también son características de las regiones centrales de la Antártida. En invierno, visitan Europa, especialmente en su parte oriental, Canadá y otras áreas. Las condiciones climáticas y los tipos de movimientos del aire en dirección vertical dependen en gran medida de la magnitud del cambio de temperatura con la altura (gradiente vertical de temperatura).

Atmósfera sostenible e inestable.El aire en la troposfera se calienta desde la superficie subyacente. La temperatura del aire varía con la altitud y dependiendo de la presión atmosférica. Cuando esto sucede sin intercambio de calor con el medio ambiente, este proceso se llama adiabático. El aire ascendente produce trabajo debido a la energía interna, que se gasta en superar la resistencia externa. Por lo tanto, al subir, el aire se enfría, y al bajarlo se calienta.

Los cambios de temperatura adiabáticos ocurren durante adiabático secoy leyes adiabáticas húmedas.

En consecuencia, también se distinguen los gradientes verticales de cambio de temperatura con la altura. Gradiente adiabático secoes el cambio de temperatura del aire insaturado seco o húmedo por cada 100 msubirlo y bajarlo en 1 °, pero gradiente adiabático húmedoes una disminución en la temperatura del aire húmedo saturado por cada 100 melevaciones de menos de 1 °.

Al subir o bajar el aire seco o insaturado, su temperatura cambia de acuerdo con la ley adiabática seca, es decir, cae o aumenta 1 ° cada 100 mEste valor no cambia hasta que el aire, al ascender, alcanza un estado de saturación, es decir. nivel de condensaciónvapor de agua Por encima de este nivel, debido a la condensación, comienza a liberarse el calor latente de vaporización, que se utiliza para calentar el aire. Este calor adicional reduce la cantidad de aire de enfriamiento cuando se levanta. El aumento del aire saturado ya se produce de acuerdo con la ley adiabática húmeda, y su temperatura no disminuye de 1 ° a 100 mpero menos Dado que el contenido de humedad del aire depende de su temperatura, cuanto mayor es la temperatura del aire, más calor se libera durante la condensación, y cuanto menor es la temperatura, menos calor. Por lo tanto, el gradiente adiabático húmedo en aire cálido es menor que en frío. Por ejemplo, a una temperatura superficial de aire saturado ascendente de + 20 ° en la superficie de la tierra, el gradiente adiabático húmedo en la troposfera inferior es 0.33-0.43 ° por 100 my sus valores oscilan entre 0.78 ° y 0.87 ° a 100 m

El gradiente adiabático húmedo también depende de la presión del aire: cuanto menor es la presión del aire, menor es el gradiente adiabático húmedo a la misma temperatura inicial. Esto ocurre porque a baja presión la densidad del aire también es menor, por lo tanto, el calor de condensación liberado se usa para calentar una masa de aire más pequeña.

La Tabla 15 muestra los valores promedio del gradiente adiabático húmedo a diferentes temperaturas y valores.

presión 1000, 750 y 500 mbque corresponde aproximadamente a la superficie de la tierra y las alturas de 2.5-5.5 km

En la estación cálida, el gradiente de temperatura vertical es en promedio 0.6-0.7 ° por 100 mlevantamiento

Conociendo la temperatura en la superficie de la tierra, es posible calcular los valores aproximados de temperatura a varias alturas. Si, por ejemplo, en la superficie de la tierra, la temperatura del aire es de 28 °, entonces, suponiendo que el gradiente de temperatura vertical es en promedio 0.7 ° por 100 mo 7 ° por kilómetro, lo obtenemos a una altitud de 4 kmla temperatura es de 0 °. El gradiente de temperatura en invierno en latitudes medias sobre la tierra rara vez excede 0.4-0.5 ° por 100 m:Hay casos frecuentes cuando en capas separadas de aire la temperatura casi no cambia con la altura, es decir, se produce una isotermia.

Por la magnitud del gradiente vertical de la temperatura del aire, se puede juzgar la naturaleza del equilibrio de la atmósfera, estable o inestable.

En equilibrio constantelas atmósferas de masa de aire no muestran una tendencia a los movimientos verticales. En este caso, si mueve una cierta cantidad de aire hacia arriba, volverá a su posición original.

El equilibrio estable ocurre cuando el gradiente de temperatura vertical del aire insaturado es menor que el gradiente adiabático seco, y el gradiente de temperatura vertical del aire saturado es menor que el gradiente adiabático húmedo. Si, bajo esta condición, un volumen pequeño de aire insaturado se eleva a cierta altura por influencias externas, entonces tan pronto como cese la fuerza externa, este volumen de aire volverá a su posición anterior. Esto sucede porque el volumen elevado de aire, después de haber gastado energía interna en su expansión, se enfrió 1 ° por cada 100 m(según la ley adiabática seca). Pero como el gradiente vertical de la temperatura ambiente era menor que el adiabático seco, resultó que el volumen elevado de aire a una altura dada tenía una temperatura menor que el aire circundante. Al tener una mayor densidad en comparación con la densidad del aire circundante, debería bajar hasta alcanzar su estado original. Mostramos esto con el ejemplo.

Suponga que en la superficie de la tierra la temperatura del aire es de 20 °, y el gradiente de temperatura vertical en la capa considerada es de 0.7 ° por 100 mCon este gradiente, la temperatura del aire a una altura de 2 Kmserá igual a 6 ° (Fig. 19, a)Bajo la influencia de una fuerza externa, el volumen de aire seco o insaturado elevado desde la superficie de la tierra a esta altitud, enfriado por la ley adiabática seca, es decir, en 1 ° por 100 m, se enfría en 20 ° y toma una temperatura igual a 0 °. Este volumen de aire será 6 ° más frío que el aire circundante y, por lo tanto, más pesado debido a la mayor densidad. Por lo tanto él comenzará

hundirse, tratando de alcanzar el nivel inicial, es decir, la superficie de la tierra.

Se obtendrá un resultado similar en el caso de un aumento en el aire saturado, si el gradiente vertical de la temperatura ambiente es menor que el humidiabático. Por lo tanto, con un estado estable de la atmósfera en una masa de aire homogénea no hay una formación rápida de cúmulos y nubes de cumulonimbos.

El estado más estable de la atmósfera se observa con valores pequeños del gradiente de temperatura vertical, y especialmente con inversiones, ya que en este caso, el aire más cálido y más ligero se encuentra por encima del aire frío más bajo y, por lo tanto, pesado.

En ambiente inestableel volumen de aire elevado desde la superficie de la tierra no vuelve a su posición original, sino que continúa subiendo a un nivel en el que las temperaturas del aire ascendente y del aire circundante están alineadas. El estado inestable de la atmósfera se caracteriza por grandes gradientes verticales de temperatura, causados \u200b\u200bpor el calentamiento de las capas inferiores de aire. En este caso, las masas de aire calentadas debajo, como las más ligeras, se apresuran.

Supongamos, por ejemplo, que el aire insaturado en las capas inferiores a una altura de 2 km estratificado inestable, es decir, su temperatura

con altura disminuye en 1.2 ° por cada 100 my por encima del aire, saturándose, tiene una estratificación estable, es decir, su temperatura disminuye en 0.6 ° por cada 100 mlevantamiento (Fig. 19, b). Una vez en dicho entorno, el volumen de aire seco insaturado aumentará de acuerdo con la ley adiabática seca, es decir, se enfriará 1 ° por 100 m Entonces, si su temperatura cerca de la superficie de la tierra es de 20 °, entonces a una altura de 1 kmse convierte en 10 °, mientras que la temperatura ambiente es de 8 °. Siendo más cálido en 2 ° y, por lo tanto, más ligero, este volumen se precipita más alto. En altura 2 kmserá más cálido que el ambiente ya a 4 °, ya que su temperatura alcanzará los 0 ° y la temperatura ambiente es de -4 °. Al ser más ligero nuevamente, el volumen de aire en cuestión continuará aumentando a una altura de 3 kmdonde su temperatura se vuelve igual a la temperatura ambiente (-10 °). Después de eso, se detendrá la elevación libre del volumen de aire asignado.

En los diagramas superiores, se trazan las familias. secoy adiabats mojadoses decir, curvas que representan gráficamente el cambio en el estado del aire durante los procesos adiabáticos secos y adiabáticos húmedos.

La figura 20 muestra dicho diagrama. Aquí, las isobaras se muestran verticalmente, las isotermas (líneas horizontales de igual presión de aire) se muestran horizontalmente, las líneas continuas oblicuas son adiabatas secas, las líneas discontinuas oblicuas son adiabatas húmedas, las líneas punteadas son humedad específicaEl siguiente diagrama muestra las curvas de temperatura del aire con una altura de dos puntos en el mismo tiempo de observación: 15 horas el 3 de mayo de 1965. A la izquierda está la curva de temperatura según los datos de una radiosonda liberada en Leningrado, a la derecha, en Tashkent. De la forma de la curva izquierda de temperatura con altura se deduce que en Leningrado el aire es estable. En este caso, a una superficie isobárica 500 mbel gradiente de temperatura vertical es en promedio 0.55 ° por 100 mEn dos capas pequeñas (en superficies 900 y 700 mb)isoterma registrada Esto indica que sobre Leningrado a alturas de 1.5-4.5 kmhay un frente atmosférico que separa las masas frías de aire en el kilómetro inferior y medio del aire térmico ubicado arriba. La altura del nivel de condensación, determinada por la posición de la curva de temperatura con respecto al adiabat húmedo, es aproximadamente 1 km(900 mb).

En Tashkent, el aire tenía una estratificación inestable. Hasta altura 4 kmel gradiente de temperatura vertical fue cercano a adiabático, es decir, por cada 100 mel aumento de la temperatura disminuyó 1 ° y más, a 12 km- Más adiabático. Debido a la sequedad del aire, no se produjo la formación de nubes.

Sobre Leningrado, la transición a la estratosfera tuvo lugar a una altitud de 9 km(300 mb)y más de Tashkent es mucho más alto, alrededor de 12 km(200 mb).

Con un estado estable de la atmósfera y suficiente humedad, se pueden formar nubes en capas y nieblas, y con un estado inestable y un alto contenido de humedad atmosférica conveccion termicaconducen a la formación de cúmulos y cumulonimbos. El estado de inestabilidad está asociado con la formación de chubascos, tormentas eléctricas, granizo, pequeños vórtices, ráfagas, etc.

n. La llamada "charla" de un avión, es decir, los lanzamientos de aviones durante el vuelo, también es causada por un estado inestable de la atmósfera.

En verano, la inestabilidad de la atmósfera en la tarde es habitual, cuando se calientan las capas de aire cercanas a la superficie terrestre. Por lo tanto, las lluvias torrenciales, turbonadas y fenómenos climáticos peligrosos similares se observan con mayor frecuencia en la tarde, cuando surgen fuertes corrientes verticales debido a la inestabilidad de ruptura. ascendentey descendiendomovimiento de aire Por esta razón, los aviones que vuelan por la tarde a una altitud de 2-5 kmpor encima de la superficie de la tierra, están más expuestos a la "charla" que durante el vuelo nocturno, cuando su estabilidad aumenta debido al enfriamiento de la capa superficial del aire.

La humedad también disminuye con la altura. Casi la mitad de toda la humedad se concentra en el primer kilómetro y medio de la atmósfera, y en los primeros cinco kilómetros se contiene casi 9/10 de todo el vapor de agua.

Para ilustrar la naturaleza diaria observada de los cambios de temperatura con la altura en la troposfera y la estratosfera inferior en diferentes regiones de la Tierra, la Figura 21 muestra tres curvas de estratificación a una altura de 22-25 kmEstas curvas se trazaron a partir de observaciones de radiosondas a las 3 pm: dos en enero - Olekminsk (Yakutia) y Leningrado, y la tercera en julio - Takhta-Bazar (Asia Central). La primera curva (Olekminsk) se caracteriza por la presencia de inversión de superficie, caracterizada por un aumento de temperatura de -48 ° en la superficie de la tierra a -25 ° a una altitud de aproximadamente 1 kmEn este momento, la tropopausa sobre Olekminsk estaba a una altitud de 9 km(temperatura -62 °). Se observó un aumento de la temperatura con la altitud en la estratosfera, cuyo valor está en el nivel de 22 km acercándose a -50 °. La segunda curva, que representa el cambio de temperatura con la altitud en Leningrado, indica la presencia de una pequeña inversión de superficie, luego isotermia en una capa grande y una disminución de la temperatura en la estratosfera. En el nivel 25 kmla temperatura es de -75 °. La tercera curva (Takhta-Bazar) es muy diferente del punto norte: Olekminsk. La temperatura en la superficie de la tierra es superior a 30 °. Tropopause se encuentra a una altitud de 16 kmy por encima de 18 km Un aumento típico de la temperatura con la altura ocurre en el sur del verano.

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Los rayos del sol que caen sobre la superficie de la tierra la calientan. El calentamiento del aire se produce de abajo hacia arriba, es decir, desde la superficie de la tierra.

La transferencia de calor desde las capas inferiores de aire hacia la superior se produce principalmente debido al aumento del aire caliente y calentado y a la disminución del frío. Este proceso de calentamiento de aire se llama conveccion.

En otros casos, la transferencia de calentamiento se produce debido a la dinámica turbulencia. Los llamados vórtices aleatorios que surgen en el aire debido a su fricción en la superficie de la tierra durante el movimiento horizontal o durante la fricción de diferentes capas de aire entre sí.

La convección a veces se llama turbulencia térmica. La convección y la turbulencia a veces se combinan con un nombre común: intercambio.

El enfriamiento de la atmósfera inferior se produce de manera diferente al calentamiento. La superficie de la Tierra pierde continuamente calor a su atmósfera circundante a través de la emisión de rayos térmicos invisibles para el ojo. El enfriamiento se vuelve especialmente fuerte después del atardecer (en la noche). Debido a la conductividad térmica, las masas de aire adyacentes al suelo también se enfrían gradualmente, luego transfieren este enfriamiento a las capas de aire suprayacentes; mientras que las capas más bajas se enfrían más intensamente.

Dependiendo del calentamiento solar, la temperatura de las capas inferiores del aire cambia durante el año y el día, alcanzando un máximo de aproximadamente 13-14 horas. La variación diaria de la temperatura del aire en diferentes días para el mismo lugar es inestable; Su valor depende principalmente de las condiciones climáticas. Por lo tanto, los cambios en la temperatura de las capas inferiores del aire están asociados con cambios en la temperatura de la superficie de la tierra (subyacente).

Los cambios en la temperatura del aire también ocurren por sus movimientos verticales.

Se sabe que el aire se expande durante la expansión y, cuando se calienta, se calienta. En la atmósfera durante un movimiento ascendente, el aire, que cae en la región de menor presión, se expande y se enfría, y, por el contrario, durante un movimiento descendente, el aire se calienta y se comprime. Los cambios en la temperatura del aire durante sus movimientos verticales determinan en gran medida la formación y destrucción de las nubes.

La temperatura del aire generalmente cae con la altitud. El cambio en la temperatura promedio con altitud sobre Europa en verano e invierno se da en la tabla "Temperatura promedio del aire sobre Europa".

La disminución de la temperatura con la altura se caracteriza por vertical gradiente de temperatura. Esto se llama cambio de temperatura por cada 100 m de altura. Para cálculos técnicos y aeronáuticos, el gradiente vertical de temperatura se toma igual a 0.6. Hay que tener en cuenta que este valor es variable. Puede suceder que en cualquier capa de aire la temperatura no cambie con la altura.

Tales capas se llaman capas de isotermia.

Muy a menudo en la atmósfera hay un fenómeno cuando en una determinada capa la temperatura incluso aumenta con la altura. Tales capas atmosféricas se llaman capas de inversión. Las inversiones surgen de varias causas. Uno de ellos es enfriar la superficie subyacente mediante radiación por la noche o en invierno con un cielo despejado. A veces, en el caso de viento tranquilo o ligero, los elefantes superficiales del aire también se enfrían y se vuelven más fríos que las capas suprayacentes. Como resultado, el aire es más cálido en altitud que debajo. Tales inversiones se llaman radiación. Por lo general, se observan fuertes inversiones de radiación sobre la capa de nieve y especialmente en las cuencas de las montañas, y también bajo calma. Las capas de inversión se extienden a una altura de varias decenas o cientos de metros.

Las inversiones también surgen debido al movimiento (advección) de aire caliente sobre una superficie subyacente fría. Estos son los llamados inversiones advectivas. La altura de estas inversiones es de varios cientos de metros.

Además de estas inversiones, se observan inversiones frontales e inversiones de compresión. Inversiones frontales ocurren cuando el aire caliente fluye hacia los más fríos. Inversiones de compresión ocurren al bajar el aire de la atmósfera superior. En este caso, el aire que cae a veces se calienta tan fuerte que sus capas subyacentes son más frías.

Las inversiones de temperatura se observan a diferentes alturas de la troposfera, con mayor frecuencia a altitudes de aproximadamente 1 km. El grosor de la capa de inversión puede variar de varias decenas a varios cientos de metros. La diferencia de temperatura durante la inversión puede alcanzar 15-20 °.

Las capas de inversiones juegan un papel importante en el clima. Debido al hecho de que el aire en la capa de inversión es más cálido que la capa subyacente, el aire de las capas inferiores no puede subir. Por lo tanto, las capas de inversión inhiben los movimientos verticales en la capa de aire subyacente. Cuando se vuela bajo una capa de inversión, generalmente se observan golpes ("charla"). Por encima de la capa de inversión, el vuelo de la aeronave generalmente ocurre normalmente. Bajo las capas de inversiones, se desarrollan las llamadas nubes onduladas.

La temperatura del aire afecta la técnica de pilotaje y el funcionamiento del material. A temperaturas cercanas al suelo por debajo de -20 °, el aceite se congela, por lo que debe verterse en estado caliente. En vuelo a bajas temperaturas, el agua se enfría intensamente en el sistema de enfriamiento del motor. A temperaturas elevadas (superiores a + 30 °), el motor puede sobrecalentarse. La temperatura del aire también afecta el rendimiento de la tripulación del avión. A bajas temperaturas, que alcanzan hasta -56 ° en la estratosfera, se requieren uniformes especiales para la tripulación.

La temperatura del aire es muy importante para el pronóstico del tiempo.

La medición de la temperatura del aire durante un vuelo en un avión se realiza utilizando termómetros eléctricos conectados al avión. Al medir la temperatura del aire, debe tenerse en cuenta que debido a las altas velocidades de los aviones modernos, los termómetros dan errores. Las altas velocidades de la aeronave causan un aumento en la temperatura del termómetro en sí, debido a la fricción de su tanque contra el aire y la influencia del calentamiento debido a la compresión del aire. El calentamiento por fricción con un aumento en la velocidad de vuelo de la aeronave aumenta y se expresa mediante los siguientes valores:

Velocidad en km / h .............. 100 200 Z00 400 500 600

Calentamiento por fricción ....... 0 °, 34 1 °, 37 3 ° .1 5 °, 5 8 °, 6 12 °, b

El calentamiento por compresión se expresa mediante las siguientes cantidades:

Velocidad en km / h .............. 100 200 300 400 500 600

Calentamiento por compresión ........ 0 °, 39 1 °, 55 3 °, 5 5 °, 2 9 °, 7 14 °, 0

La distorsión de las lecturas de un termómetro instalado en un avión durante el vuelo en las nubes es un 30% menor que los valores anteriores, debido al hecho de que parte del calor generado por la fricción y la compresión se gasta en la evaporación del agua condensada en forma de gotas en el aire.

Temperatura del aire Unidades de medida, cambio de temperatura con la altura. Inversión, isotermia, tipos de inversiones, proceso adiabático.

Temperatura del aireEs una cantidad que caracteriza su estado térmico. Se expresa en grados Celsius (ºС en una escala centígrada o en Kelvin (K) en una escala absoluta. La transición de la temperatura en Kelvin a la temperatura en grados Celsius se lleva a cabo de acuerdo con la fórmula

t \u003d T-273º

La atmósfera inferior (troposfera) se caracteriza por una disminución de la temperatura con una altitud de 0,65 ° C por cada 100 m.

Este cambio de temperatura con una altura de 100 m se denomina gradiente de temperatura vertical. Conociendo la temperatura en la superficie de la tierra y utilizando el valor del gradiente vertical, puede calcular la temperatura aproximada a cualquier altura (por ejemplo, a una temperatura en la superficie de la tierra + 20ºС a una altitud de 5000 m, la temperatura será igual a:

20º- (0.65 * 50) \u003d - 12., 5.

El gradiente vertical γ no es una constante y depende del tipo de masa de aire, la hora del día y la estación, la naturaleza de la superficie subyacente y otras razones. Con una temperatura decreciente con una altura, γ  se considera positivo, si la temperatura no cambia con la altura, entonces las capas γ \u003d 0  se llaman isotérmico.  Capas de la atmósfera donde la temperatura aumenta con la altura (γ< 0), называются inversión. Dependiendo de la magnitud del gradiente de temperatura vertical, el estado de la atmósfera puede ser estable, inestable o indiferente al aire seco (no saturado) o saturado.

Bajar la temperatura del aire cuando sube adiabáticamente, es decir, sin intercambio de calor de partículas de aire con el medio ambiente. Si una partícula de aire se eleva, entonces hay una expansión de su volumen, mientras que la energía interna de la partícula disminuye.

Si una partícula cae, se comprime y su energía interna aumenta. De esto se deduce que con un movimiento ascendente del volumen de aire, su temperatura disminuye y con un movimiento descendente aumenta. Estos procesos juegan un papel importante en la formación y desarrollo de nubes.

El gradiente horizontal es la temperatura expresada en grados a una distancia de 100 km. Al pasar de frío a cálido y de cálido a frío, puede superar los 10º por cada 100 km.

Tipos de inversiones.

Las inversiones son capas que detienen, suprimen los movimientos verticales del aire, debajo de ellos hay una acumulación de vapor de agua u otras partículas sólidas que afectan la visibilidad, la formación de niebla y varias formas de nubes. Las capas de inversión también son capas de frenado para movimientos de aire horizontales. En muchos casos, estas capas son superficies de un rompevientos. Las inversiones en la troposfera se pueden observar en la superficie de la tierra y a grandes altitudes. Una capa poderosa de inversión es la tropopausa.

Dependiendo de las causas, se distinguen los siguientes tipos de inversiones:

1. Radiación: el resultado de enfriar la capa de aire superficial, generalmente de noche.

2. Advectivo: cuando mueve aire caliente a una superficie subyacente fría.

3. Compresión o disminución: se forman en las partes centrales de los anticiclones sedentarios.

1. Temperatura del aire, su cambio con la altura. Capa de inversión. Capa de isotermia. Impacto en el trabajo de la aviación.

2. Tormenta eléctrica. La razón de la ocurrencia. Etapas de desarrollo y estructura de las nubes tormentosas. Condiciones sinópticas y climáticas de su formación.

3. Características de los servicios meteorológicos para operaciones aéreas.

1. Temperatura del aire – grado de calentamiento o caracterización del estado térmico del aire. Es proporcional a la energía de movimiento de las moléculas de aire, medida en grados en la escala Celsius (0 C) o Kelvin (0 K) en la escala absoluta. (La escala Fahrenheit (0 F) se usa en Inglaterra y los EE. UU.)

t 0 C \u003d (t 0 F -32) x5 / 9

Para medir la temperatura, se utilizan termómetros, que se dividen en:

según el principio de acción: líquido (mercurio y alcohol), metal (termómetros de resistencia, placas bimetálicas y espirales), semiconductores (termistores):

con cita previa: urgente, máxima y mínima.

En los sitios meteorológicos, los termómetros se instalan en cabinas meteorológicas a una altura de 2 m de la superficie de la tierra. La cabina meteorológica debe estar bien ventilada y proteger los dispositivos instalados en ella de la exposición a la luz solar.

Variación diaria de temperatura. En la capa superficial, la temperatura cambia durante el día. La temperatura mínima generalmente se observa en el momento del amanecer: en julio, aproximadamente 3 horas, en enero, aproximadamente 7 horas en el tiempo solar promedio local. La temperatura máxima se observa alrededor de 14-15 horas.

La amplitud de las fluctuaciones de temperatura puede variar de varios grados a decenas. Depende de la temporada, la latitud del lugar, su altura sobre el nivel del mar, la topografía, la naturaleza de la superficie subyacente, la presencia de nubes y el desarrollo de turbulencias. La mayor amplitud ocurre en latitudes bajas, en cuencas con suelo arenoso o rocoso en días sin nubes. Por encima de los mares y océanos, la variación de temperatura diaria es insignificante.

Variación anual de temperatura. Durante el año, la temperatura máxima del aire en la capa superficial sobre los continentes se observa a mediados del verano, sobre los océanos, a fines del verano, la temperatura mínima, a mediados o al final del invierno.

La amplitud del curso anual depende de la latitud del lugar, la proximidad del mar y la altura sobre el nivel del mar. La temperatura mínima se observa en la zona ecuatorial, la máxima, en áreas con un clima fuertemente continental.

También observado en la naturaleza cambios de temperatura no periódicos. Están asociados con un cambio en la situación meteorológica (el paso de ciclones y anticiclones, frentes atmosféricos, la invasión de masa de aire cálido o frío).

Cambio de temperatura con altura.

Dado que la parte inferior de la atmósfera se calienta principalmente desde la superficie terrestre, en la troposfera, la temperatura del aire generalmente disminuye.

Para tener una idea clara de la distribución de la temperatura con una altura por encima de un punto, puede construir un gráfico de "temperatura - altura", que se llama curva de estratificación. (Ver Apéndice Fig.5., Fig.5a.)

Para cuantificar la variación espacial de un elemento meteorológico dado (por ejemplo, temperatura, presión, viento), el concepto de gradiente - cambio en el valor del elemento meteorológico por unidad de distancia.

En meteorología, se utilizan gradientes de temperatura vertical y horizontal.

Gradiente de temperatura verticalγ - cambio de temperatura por cada 100 m de altura. Con temperatura decreciente con una altura de γ\u003e 0 (distribución de temperatura normal); con temperatura creciente con la altura ( inversión) - γ < 0; y si la temperatura del aire no cambia con la altura ( isotermia), entonces γ \u003d 0.

Inversiones están retrasando las capas, amortiguan el movimiento vertical del aire; debajo de ellos se producen acumulaciones de vapor de agua o impurezas que afectan la visibilidad, se forman nieblas y diversas formas de nubes. Las capas de inversión son capas inhibitorias para los movimientos horizontales del aire.

En muchos casos, estas capas son las superficies de la ruptura del viento (arriba y abajo de la inversión), hay un cambio brusco en la velocidad de la dirección del viento.

Dependiendo de las causas, se distinguen los siguientes tipos de inversiones:

Inversión de radiación - la inversión que ocurre cerca de la superficie de la tierra debido a la radiación (radiación) de una gran cantidad de calor. Este proceso ocurre en cielos despejados en el cálido medio año por la noche y en el frío durante todo el día. En la estación cálida, su grosor vertical no excede varias decenas de metros. A medida que sale el sol, tales inversiones generalmente colapsan. En invierno, estas inversiones tienen una gran potencia vertical (a veces 1-1.5 km) y se mantienen durante varios días e incluso semanas.

Inversión advectiva Se forma cuando el aire caliente se mueve (advección) a lo largo de una superficie subyacente fría. Las capas inferiores se enfrían, y este enfriamiento se transfiere mediante mezcla turbulenta a las capas superiores. En la capa de una fuerte disminución de la turbulencia, se observa un cierto aumento de la temperatura (inversión). La inversión advectiva ocurre a una altura de varios cientos de metros de la superficie de la tierra. La potencia vertical es de varias decenas de metros. Muy a menudo en la mitad fría del año.

Inversión de compresión o subsidencia. Se forma en el área de alta presión (anticiclón) como resultado de la reducción (sedimentación) de las capas superiores de aire y el calentamiento adiabático de esta capa en 10 ° C por cada 100 m. El aire calentado que cae no se extiende hasta el suelo, sino que se extiende a cierta altura, formando una capa con una temperatura elevada (inversión). Esta inversión tiene una gran extensión horizontal. La capacidad vertical es de varios cientos de metros. Muy a menudo, estas inversiones se forman a una altura de 1-3 km.

Inversión frontal Está conectado con las secciones frontales, que son capas de transición entre las masas de aire frío y cálido. En estas secciones, el aire frío siempre se encuentra debajo en forma de cuña afilada, y el aire caliente es más alto que el frío. La capa de transición entre ellos se llama zona frontal y es una capa de inversión de varios cientos de metros de espesor.

Las inversiones observadas en la capa superficial complican las condiciones climáticas, creando dificultades para el despegue y el aterrizaje de la aeronave, así como para vuelos a baja altitud.

Bajo inversiones, se forma neblina, niebla, empeorando la visibilidad horizontal y una baja capa de nubes, lo que impide el despegue y aterrizaje visual de los aviones.

Las inversiones observadas en las alturas (a grandes altitudes, la capa de tropopausa) están asociadas con muchas formas de nubes, cuyo espesor a veces alcanza varios kilómetros. Las olas pueden aparecer en la superficie de las inversiones (como el mar, pero con una amplitud mucho mayor, los rotores). Cuando vuela a lo largo de tales olas y rotores y en su intersección, el avión experimenta una vibración.

En las primeras secciones, nos encontramos en términos generales con la estructura vertical de la atmósfera y con los cambios de temperatura con la altura.

Aquí consideramos algunas características interesantes del régimen de temperatura en la troposfera y en las esferas suprayacentes.

Temperatura y humedad en la troposfera. La troposfera es la esfera más interesante, ya que aquí se forman procesos de formación de rocas. En la troposfera, como ya se indicó en el capítulo Yo, la temperatura del aire disminuye con la altura en un promedio de 6 ° cuando aumenta por kilómetro, o en 0.6 ° por 100 mEste valor del gradiente de temperatura vertical se observa con mayor frecuencia y se define como el promedio de muchas mediciones. De hecho, el gradiente de temperatura vertical en las latitudes templadas de la Tierra es variable. Depende de las estaciones del año, la hora del día, la naturaleza de los procesos atmosféricos y en las capas inferiores de la troposfera, principalmente de la temperatura de la superficie subyacente.

Atmósfera sostenible e inestable. El aire en la troposfera se calienta desde la superficie subyacente. La temperatura del aire varía con la altitud y dependiendo de la presión atmosférica. Cuando esto sucede sin intercambio de calor con el medio ambiente, este proceso se llama adiabático. El aire ascendente produce trabajo debido a la energía interna, que se gasta en superar la resistencia externa. Por lo tanto, al subir, el aire se enfría, y al bajarlo se calienta.

Los cambios de temperatura adiabáticos ocurren durante adiabático secoy leyes adiabáticas húmedas.En consecuencia, también se distinguen los gradientes verticales de cambio de temperatura con la altura. Gradiente adiabático secoes el cambio de temperatura del aire insaturado seco o húmedo por cada 100 msubirlo y bajarlo en 1 °, pero gradiente adiabático húmedoes una disminución en la temperatura del aire húmedo saturado por cada 100 melevaciones de menos de 1 °.

La Tabla 15 muestra los valores promedio del gradiente adiabático húmedo a diferentes temperaturas y valores.

presión 1000, 750 y 500 mbque corresponde aproximadamente a la superficie de la tierra y las alturas de 2.5-5.5km

En la estación cálida, el gradiente de temperatura vertical es en promedio 0.6-0.7 ° por 100 mlevantamiento Conociendo la temperatura en la superficie de la tierra, es posible calcular los valores aproximados de temperatura a varias alturas. Si, por ejemplo, en la superficie de la tierra, la temperatura del aire es de 28 °, entonces, suponiendo que el gradiente de temperatura vertical es en promedio 0.7 ° por 100 mo 7 ° por kilómetro, lo obtenemos a una altitud de 4 kmla temperatura es de 0 °. El gradiente de temperatura en invierno en latitudes medias sobre la tierra rara vez excede 0.4-0.5 ° por 100 m:Hay casos frecuentes cuando en capas separadas de aire la temperatura casi no cambia con la altura, es decir, se produce una isotermia.

Por la magnitud del gradiente vertical de la temperatura del aire, se puede juzgar la naturaleza del equilibrio de la atmósfera, estable o inestable.

hundirse, tratando de alcanzar el nivel inicial, es decir, la superficie de la tierra.

Supongamos, por ejemplo, que el aire insaturado en las capas inferiores a una altura de 2 km estratificado inestable, es decir, su temperatura

Para determinar el estado de la atmósfera se utilizan diagramas aerologicos.Estos son diagramas con ejes de coordenadas rectangulares, a lo largo de los cuales se trazan las características del estado del aire. En los diagramas superiores, se trazan las familias. secoy adiabats mojadoses decir, curvas que representan gráficamente el cambio en el estado del aire durante los procesos adiabáticos secos y adiabáticos húmedos.

La figura 20 muestra dicho diagrama. Aquí, las isobaras se muestran verticalmente, las isotermas (líneas horizontales de igual presión de aire) se muestran horizontalmente, las líneas continuas oblicuas son adiabatas secas, las líneas discontinuas oblicuas son adiabatas húmedas, las líneas punteadas son humedad específica. El siguiente diagrama muestra las curvas de temperatura del aire con una altura de dos puntos en el mismo tiempo de observación: 15 horas el 3 de mayo de 1965. A la izquierda está la curva de temperatura según la radiosonda liberada en Leningrado, a la derecha, en Tashkent. De la forma de la curva izquierda de temperatura con altura se deduce que en Leningrado el aire es estable. En este caso, a una superficie isobárica 500 mbel gradiente de temperatura vertical es en promedio 0.55 ° por 100 mEn dos capas pequeñas (en superficies 900 y 700 mb)isoterma registrada Esto indica que sobre Leningrado a alturas de 1.5-4.5 kmhay un frente atmosférico que separa las masas frías de aire en el kilómetro inferior y medio del aire térmico ubicado arriba. La altura del nivel de condensación, determinada por la posición de la curva de temperatura con respecto al adiabat húmedo, es aproximadamente 1 km(900 mb).

Sobre Leningrado, la transición a la estratosfera tuvo lugar a una altitud de 9 km(300 mb)y más de Tashkent es mucho más alto, alrededor de 12 km(200 mb).

Con un estado estable de la atmósfera y suficiente humedad, se pueden formar nubes en capas y nieblas, y con un estado inestable y un alto contenido de humedad atmosférica conveccion termicaconducen a la formación de cúmulos y cumulonimbos. La formación de lluvias, tormentas eléctricas, granizo, pequeños vórtices, una ráfaga, etc., está asociada con el estado de inestabilidad.

- Fuente—

Poghosyan, H.P. Atmósfera de la Tierra / H.P. Poghosyan [y el dr.]. - M.: Educación, 1970.- 318 p.

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Temperatura del aire Unidades de medida, cambio de temperatura con la altura. Inversión, isotermia, tipos de inversiones, proceso adiabático.

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