Como a temperatura do ar muda com a altitude. Por que você acha que a temperatura do ar diminui com a altitude? Medição da temperatura do ar

Na troposfera, a temperatura do ar diminui com a altura, como observado, em média 0,6 ºС para cada 100 m de altitude. No entanto, na camada superficial, a distribuição de temperatura pode ser diferente: pode diminuir e aumentar e permanecer constante. Uma ideia da distribuição da temperatura com a altura é dada pelo gradiente vertical de temperatura (VGT):

O valor do VGT na camada superficial depende das condições climáticas (em tempo claro é maior do que em tempo nublado), estação do ano (mais no verão do que no inverno) e hora do dia (mais durante o dia do que à noite). O vento reduz o VGT, pois quando o ar é misturado, sua temperatura é equalizada em diferentes alturas. Acima do solo úmido, o WGT diminui acentuadamente na camada superficial, e sobre o solo nu (campo de pousio) o WGT é maior do que sobre culturas densas ou prados. Isso se deve a diferenças no regime de temperatura dessas superfícies.

A variação da temperatura do ar com a altitude determina o sinal da UGT: se a UGT > 0, então a temperatura diminui com a distância da superfície ativa, o que geralmente acontece durante o dia e no verão; se VGT = 0, então a temperatura não muda com a altura; se VGT< 0, то температура увеличивается с высотой и такое распределение температуры называют инверсией.

Dependendo das condições para a formação de inversões na camada superficial da atmosfera, elas são divididas em radiativas e advectivas.

1. Radiação inversões ocorrem durante o resfriamento radiativo da superfície da Terra. Tais inversões durante o período quente do ano são formadas à noite e no inverno também são observadas durante o dia. Portanto, as inversões radiativas são divididas em noturnas (verão) e inverno.

2. Advectivo as inversões são formadas durante a advecção (movimento) do ar quente sobre uma superfície fria subjacente, que resfria as camadas de ar que avançam adjacentes a ela. Essas inversões também incluem inversões de neve. Eles ocorrem durante a advecção de ar com temperatura acima de 0°C em uma superfície coberta de neve. A diminuição da temperatura na camada mais baixa neste caso está associada ao consumo de calor para o derretimento da neve.

Medição da temperatura do ar

Nas estações meteorológicas, os termômetros são instalados em uma cabine especial chamada cabine psicrométrica, cujas paredes são persianas. Os raios do sol não penetram em tal cabine, mas ao mesmo tempo o ar tem livre acesso a ela.

Os termômetros são montados em um tripé de modo que os tanques estejam localizados a uma altura de 2 m da superfície ativa.

A temperatura do ar urgente é medida com um termômetro psicrométrico de mercúrio TM-4, que é instalado verticalmente. Em temperaturas abaixo de -35°C, um termômetro de álcool de baixo grau TM-9 é usado.

As temperaturas extremas são medidas pelos termômetros máximo TM-1 e mínimo TM-2, que são colocados horizontalmente.

Para registro contínuo da temperatura do ar termógrafo M-16A, que é colocado em uma cabine com persianas para gravadores. Dependendo da velocidade de rotação do tambor, os termógrafos são diários e semanais.

Nas lavouras e plantações, a temperatura do ar é medida sem perturbar a cobertura vegetal. Para isso, é utilizado um psicrômetro de aspiração.

Troposfera

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km em latitudes polares, 10-12 km em latitudes temperadas e 16-18 km em latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão. A camada principal inferior da atmosfera contém mais de 80% da massa total de ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor de água presente na atmosfera. Na troposfera, a turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas, surgem nuvens, desenvolvem-se ciclones e anticiclones. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 m

tropopausa

A camada de transição da troposfera para a estratosfera, a camada da atmosfera na qual a diminuição da temperatura com a altura pára.

Estratosfera

A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança na temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 °C (a camada superior da estratosfera ou região de inversão) são típicos. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura mantém-se constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.

Estratopausa

A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Existe um máximo na distribuição vertical da temperatura (cerca de 0 °C).

Mesosfera

A mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. A temperatura diminui com a altura com um gradiente vertical médio de (0,25-0,3)°/100 m. O principal processo de energia é a transferência de calor radiante. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres, moléculas excitadas vibracionalmente, etc., causam luminescência atmosférica.

Mesopausa

Camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Existe um mínimo na distribuição vertical da temperatura (cerca de -90 °C).

Linha Karman

Altitude acima do nível do mar, que é convencionalmente aceita como o limite entre a atmosfera da Terra e o espaço. A linha Karmana está localizada a uma altitude de 100 km acima do nível do mar.

Limite da atmosfera da Terra

Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após o que permanece quase constante até altas altitudes. Sob a influência da radiação solar ultravioleta e de raios-x e da radiação cósmica, o ar é ionizado (“luzes polares”) - as principais regiões da ionosfera estão dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico. O limite superior da termosfera é amplamente determinado pela atividade atual do Sol. Durante períodos de baixa atividade, há uma diminuição notável no tamanho dessa camada.

Termopausa

A região da atmosfera acima da termosfera. Nesta região, a absorção da radiação solar é insignificante e a temperatura não muda com a altura.

Exosfera (esfera de dispersão)

Camadas atmosféricas até uma altura de 120 km

Exosfera - zona de dispersão, a parte externa da termosfera, localizada acima de 700 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e, portanto, suas partículas vazam para o espaço interplanetário (dissipação).

Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Nas camadas mais altas, a distribuição dos gases em altura depende de suas massas moleculares, a concentração de gases mais pesados ​​diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0°C na estratosfera para -110°C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200 a 250 km corresponde a uma temperatura de ~150°C. Acima de 200 km, flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás são observadas no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.500 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo do espaço próximo, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas semelhantes a poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera representa cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas na atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são distinguidas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estenda a uma altitude de 2.000-3.000 km.

Dependendo da composição do gás na atmosfera, a homosfera e a heterosfera são distinguidas. A heterosfera é uma área onde a gravidade tem um efeito na separação dos gases, uma vez que a sua mistura a tal altura é insignificante. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Uma tarefa:

Sabe-se que a uma altitude de 750 metros acima do nível do mar a temperatura é de +22 o C. Determine a temperatura do ar a uma altura:

a) 3500 metros acima do nível do mar

b) 250 metros acima do nível do mar

Solução:

Sabemos que quando a altitude muda em 1000 metros (1 km), a temperatura do ar muda em 6 ° C. Além disso, com o aumento da altitude, a temperatura do ar diminui e, com a diminuição, aumenta.

a) 1. Determine a diferença de altura: 3500 m -750 m = 2750 m = 2,75 km

2. Determine a diferença nas temperaturas do ar: 2,75 km × 6 o C = 16,5 o C

3. Determine a temperatura do ar a uma altura de 3500 m: 22 ° C - 16,5 ° C \u003d 5,5 ° C

Responda: a uma altitude de 3500 m, a temperatura do ar é de 5,5 o C.

b) 1. Determine a diferença de altura: 750 m -250 m = 500 m = 0,5 km

2. Determine a diferença nas temperaturas do ar: 0,5 km × 6 o C = 3 o C

3. Determine a temperatura do ar a uma altura de 250 m: 22 o C + 3 o C = 25 o C

Responda: a uma altura de 250 m, a temperatura do ar é de 25 ° C.

2. Determinação da pressão atmosférica em função da altitude

Uma tarefa:

Sabe-se que a uma altitude de 2205 metros acima do nível do mar, a pressão atmosférica é de 550 mmHg. Determine a pressão atmosférica na altitude:

a) 3255 metros acima do nível do mar

b) 0 metros acima do nível do mar

Solução:

Sabemos que com uma mudança de altitude de 10,5 metros, a pressão atmosférica muda em 1 mmHg. Arte. Além disso, com o aumento da altitude, a pressão atmosférica diminui e, com a diminuição, aumenta.

a) 1. Determine a diferença de altura: 3255 m - 2205 m = 1050 m

2. Determine a diferença na pressão atmosférica: 1050 m: 10,5 m = 100 mm Hg.

3. Determine a pressão atmosférica a uma altitude de 3255 m: 550 mm Hg. - 100mmHg = 450mmHg

Responda: A uma altitude de 3255 m, a pressão atmosférica é de 450 mmHg.

b) 1. Determine a diferença de altura: 2205 m - 0 m = 2205 m

2. Determine a diferença na pressão atmosférica: 2205 m: 10,5 m = 210 mm Hg. Arte.

3. Determine a pressão atmosférica a uma altura de 0 m: 550 mm Hg. + 210mmHg Arte. = 760mmHg Arte.

Responda: A uma altura de 0 m, a pressão atmosférica é de 760 mm Hg.

3. Escala Beaufort

(escala de velocidade do vento)

Pontos	Velocidade do vento	Característica do vento	ação do vento
	32,7 e mais	moderado muito forte tempestade pesada tempestade feroz	A fumaça sobe verticalmente, as folhas das árvores ainda estão Ligeiro movimento de ar, fumaça se inclina levemente O movimento do ar é sentido pelo rosto, as folhas farfalham Folhas e galhos finos balançam nas árvores As copas das árvores se dobram, a poeira sobe Galhos e troncos finos balançam Galhos grossos balançam, fios de telefone zumbem Os troncos das árvores balançam, é difícil ir contra o vento Grandes árvores balançam, pequenos galhos quebram Pequenos danos aos edifícios, quebra de galhos grossos As árvores quebram e arrancam, danificam os edifícios Grande destruição Destruição devastadora

Como a temperatura muda com a altura? Este artigo conterá informações que conterão respostas para esta e outras perguntas semelhantes.

Como a temperatura do ar muda com a altitude?

Ao subir, a temperatura do ar na troposfera diminui em 1 km - 6 ° C. Portanto, no alto das montanhas está a neve

A atmosfera é dividida em 5 camadas principais: troposfera, estratosfera, atmosfera superior. Para a meteorologia agrícola, as regularidades das mudanças de temperatura na troposfera, especialmente em sua camada superficial, são de maior interesse.

O que é um gradiente vertical de temperatura?

Gradiente de temperatura verticalé uma mudança na temperatura do ar a cada 100 m de altura O gradiente vertical depende de vários fatores, tais como: estação do ano (a temperatura é menor no inverno, maior no verão); hora do dia (é mais frio à noite do que durante o dia), etc. O valor médio do gradiente de temperatura é de cerca de 0,6 ° C / 100 m.

Na camada superficial da atmosfera, o gradiente depende do clima, da hora do dia e da natureza da superfície subjacente. Durante o dia, o VGT é quase sempre positivo, principalmente no verão; em tempo claro é 10 vezes maior do que em tempo sombrio. Na hora do almoço no verão, a temperatura do ar na superfície do solo pode ser 10-15 ° C superior à temperatura do ar a uma altura de 2 m. Por causa disso, o WGT nesta camada de dois metros em termos de 100 m é mais superior a 500 ° С / 100 m. O vento reduz o VGT, pois quando o ar é misturado, sua temperatura em diferentes alturas é equalizada. A nebulosidade e a precipitação reduzem o gradiente vertical de temperatura. Com solo úmido, o WGT diminui acentuadamente na camada superficial da atmosfera. Acima do solo nu (campo de pousio), o VGT é maior do que sobre culturas desenvolvidas ou alcalinas. No inverno, acima da cobertura de neve, o VGT na camada superficial da atmosfera é pequeno e geralmente negativo.

Com a altura, a influência da superfície subjacente e do clima no VGT enfraquece e diminui em comparação com seus valores na camada de ar superficial. Acima de 500 m, a influência da variação diária da temperatura do ar diminui. Em altitudes de 1,5 a 5-6 km, o VGT está na faixa de 0,5-0,6 ° C / 100 m. A uma altitude de 6-9 km, o gradiente de temperatura aumenta e atinge 0,65-0,75 ° C / 100 m. Na troposfera superior, o VGT novamente diminui para 0,5-0,2°C/100m.

Os dados sobre o gradiente vertical de temperatura em diferentes camadas da atmosfera são utilizados na previsão do tempo, nos serviços meteorológicos para aeronaves a jato e no lançamento de satélites em órbita, bem como na determinação das condições de lançamento e distribuição de resíduos industriais na atmosfera. VGT negativo na camada de ar superficial à noite na primavera e no outono indica a possibilidade de geada.

Portanto, esperamos que neste artigo você tenha encontrado não apenas informações úteis e informativas, mas também a resposta à pergunta "como a temperatura do ar muda com a altura".

Para simplificar um pouco a consideração da questão, a atmosfera é dividida em três camadas principais. A estratificação atmosférica é principalmente o resultado de mudanças desiguais na temperatura do ar com a altitude. As duas camadas inferiores são relativamente homogêneas em composição. Por esse motivo, geralmente se diz que eles formam uma homosfera.

Troposfera. A camada inferior da atmosfera é chamada de troposfera. O próprio termo significa "esfera de rotação" e está associado às características da turbulência dessa camada. Todas as mudanças no tempo e no clima são resultado de processos físicos que ocorrem nessa camada. No século XVIII, desde o estudo da atmosfera estava limitado apenas a esta camada, acreditava-se que uma diminuição da temperatura do ar com a altura é inerente ao resto da atmosfera.

Várias transformações de energia ocorrem principalmente na troposfera. Devido ao contato contínuo do ar com a superfície da Terra, bem como ao influxo de energia do espaço, ele começa a se mover. O limite superior desta camada está localizado onde a diminuição da temperatura com a altura é substituída pelo seu aumento - aproximadamente a uma altura de 15-16 km acima do equador e 7-8 km acima dos pólos. Como a própria Terra, sob a influência da rotação do nosso planeta, também é um pouco achatada sobre os pólos e incha sobre o equador. No entanto, esse efeito é muito mais forte na atmosfera do que na casca sólida da Terra.

Na direção da superfície da Terra para o limite superior da troposfera, a temperatura do ar diminui. Sobre o equador, a temperatura mínima do ar é de cerca de -62°C, e sobre os polos, cerca de -45°C. No entanto, dependendo do ponto de medição, a temperatura pode ser ligeiramente diferente. Assim, sobre a ilha de Java, no limite superior da troposfera, a temperatura do ar cai para um mínimo recorde de -95°C.

O limite superior da troposfera é chamado de tropopausa. Mais de 75% da massa da atmosfera está abaixo da tropopausa. Nos trópicos, cerca de 90% da massa da atmosfera está dentro da troposfera.

A tropopausa foi descoberta em 1899, quando seu mínimo foi encontrado no perfil vertical de temperatura a uma certa altitude, e então a temperatura aumentou ligeiramente. O início desse aumento significa a transição para a próxima camada da atmosfera - para a estratosfera.

Estratosfera. O termo estratosfera significa "esfera de camada" e reflete a ideia anterior da singularidade da camada situada acima da troposfera. A estratosfera se estende a uma altura de cerca de 50 km acima da superfície da Terra. Sua característica é, em particular, uma aumento da temperatura do ar em comparação com seus valores extremamente baixos na tropopausa Na temperatura na estratosfera sobe para cerca de -40 ° C. Esse aumento da temperatura é explicado pela reação de formação de ozônio - uma das principais reações químicas que ocorrem em a atmosfera.

O ozônio é uma forma especial de oxigênio. Ao contrário da molécula de oxigênio diatômica usual (O2). ozônio consiste em suas moléculas triatômicas (Oz). Aparece como resultado da interação do oxigênio comum com o que entra na atmosfera superior.

A maior parte do ozônio está concentrada em altitudes de cerca de 25 km, mas em geral a camada de ozônio é uma concha fortemente esticada ao longo da altura, cobrindo quase toda a estratosfera. Na ozonosfera, os raios ultravioletas interagem mais frequentemente e mais fortemente com o oxigênio atmosférico. causa a desintegração de moléculas de oxigênio diatômicas comuns em átomos individuais. Por sua vez, os átomos de oxigênio geralmente se reconectam às moléculas diatômicas e formam moléculas de ozônio. Da mesma forma, átomos de oxigênio individuais são combinados em moléculas diatômicas. A intensidade da formação de ozônio é suficiente para que uma camada de sua alta concentração exista na estratosfera.

A interação do oxigênio com os raios ultravioleta é um dos processos favoráveis ​​na atmosfera terrestre que contribuem para a manutenção da vida na Terra. A absorção dessa energia pelo ozônio impede seu fluxo excessivo para a superfície da terra, onde é criado exatamente um nível de energia adequado para a existência de formas de vida terrestres. Talvez no passado tenha sido fornecida mais energia à Terra do que agora, o que influenciou o surgimento de formas de vida primárias em nosso planeta. Mas os organismos vivos de hoje não teriam sobrevivido a quantidades mais significativas de radiação ultravioleta do Sol.

A ozonosfera absorve a parte que passa pela atmosfera. Como resultado, um gradiente vertical de temperatura do ar de aproximadamente 0,62°C por 100 m é estabelecido na ozonosfera, ou seja, a temperatura sobe com a altura até o limite superior da estratosfera - a estratopausa (50 km).

Em altitudes de 50 a 80 km, existe uma camada da atmosfera chamada mesosfera. A palavra "mesosfera" significa "esfera intermediária", aqui a temperatura do ar continua a diminuir com a altura.

Acima da mesosfera, em uma camada chamada termosfera, a temperatura sobe novamente com altitude até cerca de 1000°C e depois cai muito rapidamente para -96°C. No entanto, não cai indefinidamente, então a temperatura sobe novamente.

A divisão da atmosfera em camadas separadas é bastante fácil de perceber pelas características das mudanças de temperatura com a altura em cada camada.

Ao contrário das camadas mencionadas anteriormente, a ionosfera não é destacada. de acordo com a temperatura. A principal característica da ionosfera é o alto grau de ionização dos gases atmosféricos. Essa ionização é causada pela absorção da energia solar por átomos de diversos gases. Os raios ultravioleta e outros raios solares, carregando quanta de alta energia, entrando na atmosfera, ionizam os átomos de nitrogênio e oxigênio - os elétrons que estão em órbitas externas são arrancados dos átomos. Ao perder elétrons, um átomo adquire uma carga positiva. Se um elétron é adicionado a um átomo, então o átomo fica carregado negativamente. Assim, a ionosfera é uma região de natureza elétrica, graças à qual muitos tipos de comunicação por rádio se tornam possíveis.

A ionosfera é dividida em várias camadas, designando-as com as letras D, E, F1 e F2. Essas camadas também têm nomes especiais. A divisão em camadas é causada por vários motivos, entre os quais o mais importante é a influência desigual das camadas na passagem das ondas de rádio. A camada mais baixa, D, absorve principalmente as ondas de rádio e, portanto, impede sua propagação.

A camada E melhor estudada está localizada a uma altitude de cerca de 100 km acima da superfície da Terra. Também é chamada de camada Kennelly-Heaviside, em homenagem aos nomes dos cientistas americanos e ingleses que a descobriram simultânea e independentemente. A camada E, como um espelho gigante, reflete as ondas de rádio. Graças a essa camada, longas ondas de rádio percorrem distâncias maiores do que seria esperado se propagassem apenas em linha reta, sem serem refletidas da camada E.

A camada F tem propriedades semelhantes e também é chamada de camada Appleton. Juntamente com a camada Kennelly-Heaviside, ela reflete as ondas de rádio para as estações de rádio terrestres, podendo ocorrer em vários ângulos. A camada de Appleton está localizada a uma altitude de cerca de 240 km.

A região mais externa da atmosfera é frequentemente chamada de exosfera.

Este termo indica a existência da periferia do espaço perto da Terra. É difícil determinar exatamente onde o cosmos termina e começa, já que a densidade dos gases atmosféricos diminui gradualmente com a altura e se transforma suavemente em quase um vácuo, no qual apenas moléculas individuais se encontram. Com a distância da superfície terrestre, os gases atmosféricos experimentam cada vez menos atração do planeta e, a partir de uma certa altura, tendem a deixar o campo gravitacional terrestre. Já a uma altitude de cerca de 320 km, a densidade da atmosfera é tão baixa que as moléculas podem viajar mais de 1 km sem colidir umas com as outras. A parte mais externa da atmosfera serve como seu limite superior, localizado em altitudes de 480 a 960 km.