Лабораторна робота №1

Тема: Дослідження і оцінка метеорологічних умов в навколишньому середовищі.

Мета роботи: вивчити зовнішню будову метеорологічних приладів, набути навичок роботи з ними, засвоїти методики дослідження метеорологічних параметрів, визначити основні параметри і оцінити їх метеорологічну ситуацію.

План самостійної підготовки до вивчення і виконання роботи

1. Вивчити теоретичний матеріал теми.

2. Вивчити будову і принцип роботи приладів, які використовуються в даній роботі.

3. Засвоїти методики проведення експериментів.

4. Дати відповіді на питання для контролю та самоконтролю.

Теоретичні відомості

Метеорологія – це наука про атмосферу Землі. Атмосферою називається газова оболонка Землі, яка зв’язана із Землею силою тяжіння і яка бере участь в її добовому і річному обертанні. Атмосфера складається із суміші газів, які називаються повітрям. Повітря без водяної пари називається сухим. Сухе повітря біля земної поверхні складається з азоту N₂ (78% по об’єму) і кисню О₂ (21% по об’єму). Майже 1% приходиться на аргон (Ar); усього 0, 033% на вуглекислий газ (СО₂). Такі гази як криптон (Kr), ксенон (Хе), неон (Ne), водень (Н₂), озон (О₃), радон (Ra), метан (СН₄), аміак (NH₃) та інші складають тисячні, мільйонні долі відсотка. Загальна маса атмосфери становить приблизно 5× 10¹⁵ тон. Це майже в 1 мільйон разів менше ніж маса земної кулі. За густиною і характерного руху повітря, за температурним режимом і іншим властивостям атмосфера ділиться на ряд концентрованих шарів: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу (в неї входять іоно- і екзосфери).

Нижня частина атмосфери, до висоти 10…15 км, в якій знаходиться 4/5 всієї маси атмосферного повітря, називається тропосферою. Для неї характерно падіння температури з висотою в середньому на 0, 60 °С/100м. В тропосфері міститься майже вся водяна пара атмосфери, утворюються хмари, випадають опади; безперервно здійснюється горизонтальний рук повітря – вітер, який має турбулентний характер, що приводить в свою чергу до перемішування повітря у вертикальному напрямі. Разом із повітрям поширюється волога, тепло тощо. Таким чином, в атмосфері проходять різноманітні фізичні процеси, які безперервно змінюють її стан.

Стан атмосфери біля земної поверхні (в даному місці в даний час), а також в більш високих шарах називається погодою. Такі характеристики погоди, як температура повітря, атмосферний тиск, вологість повітря, вітер, хмарність, видимість, кількість і вид опадів, тумани, завірюхи, грози і дощі тощо, носять назву метеорологічних величин.

Температура повітря

Практично єдиним джерелом тепла для Землі і її атмосфери є енергія Сонця. Енергія Сонця перетворюється в тепло частково в самій атмосфері, а в основному на земній поверхні. Вона йде тут на нагрівання верхніх шарів ґрунту, води, а від ґрунту або води надходять все нові маси повітря, які нагріваються і піднімаються. Так тепло швидко передається від ґрунту до повітря, від одних його шарів до інших. Те ж саме проходить і при охолодженні. У тропосфері виникають конвекційні струми повітря, які мають турбулентний характер (хаотичне перемішування повітря).

В процесі великомасштабних повітряних течій на Землі повітря тропосфери розділяється на окремі повітряні маси, які переміщуються з одних областей Землі в інші. Повітряні маси за своїми температурами, вологості, вмісту пилу тощо носять на собі відбиток тієї області Землі, де повітряна маса сформувалась. Далі, переміщаючись в інші області Землі, повітряні маси переносять в ці області і свій режим погоди. Звичайно, властивості повітряних мас, перш за все температура, безперервно змінюються при їх переміщенні з одних районів в інші. Температура повітря в кожній точці атмосфери теж безперервно змінюється; в різних місцях Землі в один і той же час вона також різна. Дані про температуру повітря, одержані на метеорологічних станціях, обробляються і на їх основі виводяться наступні показники:

1. Середньодобова температура.

2. Середньодобова температура за місяцями.

3. Середня температура кожного місяця.

4. Середня багаторічна температура місяця (не менше ніж протягом 35 років).

5. Середньорічна температура кожного року.

6. Абсолютні мінімуми і максимуми температур на будь-який строк спостережень – добу, місяць, рік, на протязі декількох років.

В системі СІ температура виражається в градусах шкали Цельсія (°С) і позначається буквою t. Широко поширені (особливої в теорії) абсолютна шкала температури – шкала Кельвіна. Температура за цією шкалою позначається буквою Т, одиниця її вимірювання Кельвін (К).

Для вимірювання температури повітря в строки спостережень використовуються термометри (ртутні, спиртові); в експедиційних умовах – аспіраційний психрометр Асмана (і для визначення вологості повітря). Крім строкових термометрів, використовуються екстремальні термометри – максимальний (ртутний) і мінімальний (спиртовий), які показують найвищу і найнижчу температуру за проміжок часу між двома строками спостережень. Для безперервної реєстрації змін температури використовуються прилади-самописці – термографи.

Температура повітря вимірюється в метеорологічних будках, причому резервуари термометрів (строкових, екстремальних) розміщують на висоті 2 м від поверхні ґрунту. Будка виконується з дерева і зафарбовується в білий колір для того, щоб вона максимально відбивала сонячні промені і якнайменше нагрівалась. Стінки будки роблять у вигляді жалюзі: вони складаються з окремих планок, розміщених таким чином, щоб промені сонця не попадали углиб будки, але повітря могло би в ній вільно циркулювати. Таким чином, будка захищає термометр від прямої сонячної радіації, випромінювання від земної поверхні і навколишніх предметів (будинків, дерев тощо). Тільки в такому виконанні будки проходить вирівнювання температури по термометру з температурою навколишнього повітря.