Общие сведения о температуре возд уха и методах ее измерения

Температура воздуха х арактеризует тепловое состояние ат мосферы и является мерой средней кинетической э нергии движения молекул и атомов, сост авляющих атмосферный воздух . Для разных слоев ат мосферы понят ие температ уры имеет неод инаковый смысл.

На высотах до 90…100 км (в гомосфере), частота ст олкновения молекул об еспечивает перераспред еление и выравнивание кинетической энергии между молекулами. В результат е сохраняется равновесное состояние, при котором все направления движения молекул равноправны. Температура, характ еризующая равновесное состояние, назы вается кинетической ( Т )

T =1 mn

, (2.1)

3 k

где: m -масса;

n2 - средняя квадратичная скорость движения молекул;

k - постоянная Больцмана ( k = 1,38 × 10-23 Дж/к ).

На высотах более 90…100 км (в гетеросфер е) плотность воздуха становится наст олько малой, что частота столкновения молекул не обеспечивает перераспределение и выравнивание их энергий. Поэт ому вводится понятие м оля рной т емпературы ( Tm)

m

Tm=0T , (2.2)

m

где: m 0 - молярный вес возд уха на уровне моря;

m – молярный вес возд уха на любой высоте.

В гомосфере

m 0 = m = const и

T =T m.

В гет еросфере молярной.

m < m 0 и

Tm>T , т.е. кинетическая температура не соответствует

Температура возд ух а не является непосредственно измеряемой величиной. Ее значение

определяется по изменению какого-либо, удобного для измерения, свойства термометричес- кого вещ ества. Она измеряется т ермометрами со шкалами, в которых в качестве реперных (начальных) точек используются температуры таяния льда и кипения вод ы. Д ля количественной характеристики температуры воздух а приняты следующие шкалы (т абл. 2.1).

Таблица 2.1. Ш калы для измерения температ уры воздуха

Название шкалы	Точка таяния льда	Точка кипения воды	Число градусов на шкале
Цельсия (°С)
Фаренгейта (°F)
Кельвина ( К)

В б ольшинстве стран мира использует ся ш кала Цельсия. В США, Англии и некот орых д ругих странах пользуют ся шкалой Фаренгейта. Переход от шкалы Цельсия к шкале Фаренгейта и наоборот проводится по формулам (2.3 и 2.4) или по таблицам (т абл. 2.2), рассчитанным по ним:

t°C =5(t°F -32)

t°F =9t°C +32

(2.3)

(2.4)

При т еорет ических расчет ах об ычно используется абсолют ная ш кала Кельвина, в

кот орой 273,15К соответст вует 0°С, 373К – 100°С. Нуль абсолютной шкалы

TК = 0°

соответствует t =-273°C

и называется абсолютным нулем т емперат уры. Переход от шкалы

Кельвина к шкале Цельсия и наоборот проводит ся по формулам (2.5 и 2.6).

Таб лица 2.2. Таб лица перевода градусов Цельсия (°С) в градусы Фаренгейт а (°F)

°F	°С	°F	°С	°F	°С	°F	°С	°F	°С
-22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -02 -01 +01 +02 +03 +04	-30 -29 -29 -28 -28 -27 -27 -26 -26 -25 -24 -24 -23 -23 -22 -22 -21 -21 -20 -19 -19 -18 -18 -17 -17 -16 -16	+05 +06 +07 +08 +09 +10 +11 +12 +13 +14 +15 +16 +17 +18 +19 +20 +21 +22 +23 +24 +25 +26 +27 +28 +29 +30 +31	-15 -14 -14 -13 -13 -12 -12 -11 -11 -10 -09 -09 -08 -08 -07 -07 -06 -06 -05 -04 -04 -03 -03 -02 -02 -01 -01	+32 +33 +34 +35 +36 +37 +38 +39 +40 +41 +42 +43 +44 +45 +46 +47 +48 +49 +50 +51 +52 +53 +54 +55 +56 +57 +58	+01 +01 +02 +02 +03 +03 +04 +04 +05 +06 +06 +07 +07 +08 +08 +09 +09 +10 +11 +11 +12 +12 +13 +13 +14 +14	+59 +60 +61 +62 +63 +64 +65 +66 +67 +68 +69 +70 +71 +72 +73 +74 +75 +76 +77 +78 +79 +80 +81 +82 +83 +84 +85	+15 +16 +16 +17 +17 +18 +18 +19 +19 +20 +21 +21 +22 +22 +23 +23 +24 +24 +25 +26 +26 +27 +27 +28 +28 +29 +29	+86 +87 +88 +89 +90 +91 +92 +93 +94 +95 +96 +97 +98 +99 +100 +101 +102 +103 +104 +105 +106 +107 +108 +109 +110 +111 +112	+30 +31 +31 +32 +32 +33 +33 +34 +34 +35 +36 +36 +37 +37 +38 +38 +39 +39 +40 +41 +41 +42 +42 +43 +43 +44 +44

TK = t °C + 273 , (2.5)

t°C = TK - 273 . (2.6)

На метеорологических станциях температура воздуха измеряется т ермомет рами, уст ановленными в психрометрических будках на высоте 2 м над подстилающей поверхност ью. Точность изменения ± 0,1°С. При э том определяет ся температ ур а воздуха в момент наблюд ения, а также минимальная и максимальная температура за определенный промежуток времени. На картах погоды указывается т емпература возд уха в момент наблюдения в градусах Цельсия, с точностью д о десятых долей. Относительно кружка станции температура наносится следующим образом:

ТТТ 247

t = 24,7°C

-03

t = - 0,3°C

- 152

t = -15,2°C