МОУ Красночикойская СОШ
Исследование основных факторов, влияющих на изменение погодных условий
Россия
Забайкальский край
С. Красный Чикой
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Красночикойская средняя общеобразовательная школа
Научная статья
Гуляя по местностям любимого района, я часто задумывалась, какие же факторы характеризуют изменение погодных условий. И когда в восьмом классе мне представилась возможность заняться этим вопросом, я не упустила шанс.
Мне повезло, что в нашем селе Красный Чикой есть метеостанция, посетив которую и побеседовав, с техником-метеорологом я выяснила, что основными факторами, характеризующими изменение погодных условий, являются:
влажность воздуха;
температура окружающей среды;
атмосферное давление.
А самое главное, я узнала, что с помощью физических приборов, которые, как оказалось, находятся в кабинете физики, могу самостоятельно следить за изменением данных величин. Но прежде чем начать измерения, мне было необходимо изучить физические особенности каждой из описанных величин; виды и характеристики приборов, с помощью которых можно регистрировать происходящие изменения.
Температура воздуха.
Главнейшим элементом, характеризующим погоду, является температура газовой среды, окружающей земную поверхность, правильнее, температура того слоя воздуха, который подлежит нашему наблюдению.
С физической точки зрения, температура - это степень прогретости тела. При метеорологических наблюдениях этому элементу и отводится первое место. Вследствие малой теплоемкости и большой подвижности воздуха, определение его температуры для целей метеорологии представляет особые. Для этого приходится обыкновенным термометрам давать особую установку или придумывать для этой цели сложные инструменты. Чтобы определить истинную температуру некоторого слоя воздуха, нужно установить термометр, прежде всего так, чтобы он приходил в соприкосновение с возможно большею массою воздуха; чем больше будут массы воздуха, с которыми придет с соприкосновение термометр, тем надежнее будет его показание соответствовать температуре данного воздушного слоя.
Температура воздуха, а также почвы и воды в большинстве стран выражается в градусах международной температурной шкалы, или шкалы Цельсия (˚С), общепринятой в физических измерениях. Ноль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лёд, а +100˚С — на температуру кипения воды. Однако в метеорологии используется шкала Фаренгейта (F). В этой шкале интервал между точками таяния льда и кипения воды разделён на 180˚, причём точке таяния льда приписано значение +32 ˚F. Таким образом, величина одного градуса Фаренгейта равна 5/9 ˚С, а нуль шкалы Фаренгейта приходится на −17,8 ˚С. Нуль шкалы Цельсия соответствует +32 ˚F, а +100 ˚С = +212 ˚F.
Кроме того, в теоретической метеорологии применяется абсолютная шкала температур (шкала Кельвина), K. Нуль этой шкалы отвечает полному прекращению теплового движения молекул, то есть самой низкой возможной температуре. По шкале Цельсия это −273,15 ˚С, но на практике это значение округляют до −273 ˚С. Величина единицы абсолютной шкалы равна величине градуса шкалы Цельсия. Поэтому нуль шкалы Цельсия соответствует 273-му делению абсолютной шкалы (273 К). По абсолютной шкале все температуры положительные, то есть выше абсолютного нуля. По этой же шкале температура кипения воды при обычном атмосферном давлении 373 K.
Таблица 1.
Градусы
Цельсия
Градусы
Кельвина
Градусы
Фаренгейта
0
273
32
-273
0
-459,4
0
273
32
-17,8
255,2
0
Влажность воздуха.
Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах.
В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем. Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.
Относительная влажность - ()-это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре (1).
(1),
где - абсолютная влажность воздуха — это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Определяется как отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к объёму влажного воздуха;
- максимальная абсолютная влажность при данной температуре, т.е. плотность насыщенного пара.
Обычно используемая единица абсолютной влажности — грамм на метр кубический, г/м³.
Относительная влажность (φ) также определяется как отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара. (2)
(2),
где Р - парциальное давление водяного пара в газе; - равновесное давление насыщенного пара.
Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы - гигрометры. Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.
Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем. Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса (человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.
Волос 1. натянут на металлическую рамку 2. Изменение длины волоса передаётся стрелке 3, перемещающейся вдоль шкалы 4. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.
Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр (по др. гречески "психрос" означает холодный). Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться.
В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.
Атмосферное давление.
Атмосферное давление — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и земную поверхность. Атмосферное давление уравновешивает вес вышележащих слоёв воздуха. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па).
На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст.
Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
1 Па = 0,0075 мм рт. ст. Или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
Измеряется атмосферное давление барометром.
Ртутный барометр был изобретён итальянским учёным Эванджелиста Торричелли.
В жидкостных барометрах давление измеряется высотой столба жидкости (ртути) в трубке, запаянной сверху, а нижним концом опущенным в сосуд с жидкостью (атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости). Ртутные барометры — точнее любых других, используются на метеостанциях.
В быту обычно используются механические барометры (Анероид).
В анероиде жидкости нет, (с греческого «анероид» — «безводный»). Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении — сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину. На практике часто используется несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная передаточная система, которая поворачивает стрелку, движущуюся по круговой шкале, проградуированной по ртутному барометру. Также в настоящее время широкое распространение получили цифровые барометры.
Мои исследования наблюдения за погодой.
После того, как были изучены запланированные вопросы, описанные выше, приступила к практической части исследования. Ежедневно с помощью физических приборов фиксировались изменения следующих физических величин:
Температура воздуха, с помощью термометра.
Влажность воздуха, с помощью волосного гигрометра М-68.
Атмосферного давления, с помощью барометра БР-52.
Результаты наших измерений представлены в диаграмме 1., построенной по таблице приложения 1.
Диаграмма 1.
Из приведённых данных, можно увидеть, что при смене времён года, изучаемые нами физические величины изменяются закономерно, взаимосвязано.
Но мы в первую очередь планировали проверить взаимосвязь вышеперечисленных показателей со сменой погодных условий, и поэтому, выводы, сделанные из приложения 1, продемонстрированы в диаграмме 2
.Диаграмма 2..
Благодаря нашим измерениям, мы выявили:
Влажность воздуха начинает увеличиваться за 2-3 дня перед выпадением осадков.
Атмосферное давление начинает возрастать за 1-2 дня перед циклоном, но не так значительно, как влажность воздуха.
Что касается температуры воздуха, то можно сказать, что перед выпадением осадков наблюдается небольшое потепление, а после – похолодание.
В давние-давние времена люди не могли узнать прогноз погоды, посмотрев выпуск новостей. А ведь людям всегда хотелось заглянуть в будущее. Поэтому, они внимательно наблюдали за различными погодными явлениями и находили в них закономерности. Такие закономерности называются народными приметами.
Из беседы на экскурсии на метеостанцию с Валентиной Владимировной, я выяснила, метеорологи считают, что некоторые приметы являются обоснованными. Представители былых цивилизаций, не имея метеостанций, безошибочно прогнозировали погодные условия и будущий урожай. И хотя многие ценные приметы о погоде в наше время утеряны, кладовая народной мудрости и наблюдений все еще полна. Мною были опрошены несколько наших односельчан, с целью проверить могут ли и в наше время народные приметы предсказать погоду?
Таблица 2.
Ф.И.О.
Профессия
Формулировка приметы
Беломестнова Вера Владимировна
Бухгалтер
Солнце всходит красным-к ветру. Кошка, свернувшись в калачик ,положив нос между ног,-признак к снегу , ветру, дождю.
Потапов Александр Васильевич
Механизатор
Вечером небо затянуто облаками – к дождю. Солнце заходит красным и сияет лучами - к теплу.
Помогалова Ася Владимировна
Врач КДЛ
Дым идёт столбом-к морозу. Звёзды сильно мерцают-ночь будет холодная.
Нагаева Марина Александровна
Доярка
Стелется утром туман по воде к хорошей погоде, поднимается вверх - к непогоде.
Лучков Александр Юрьевич
Агроном
Радуга видна после дождя, но скоро пропадает - будет хорошая погода, если держится долго - к ненастью.
Григорьев Иван Сергеевич
Фермер
Летом на небе много звезд - к ясной погоде.
Перфильев Владимир Николаевич
Электромеханик
Комары летают роем - будет хорошая погода.
Ведерникова Маргарита Ивановна
Фельдшер
Курица на одной ноге стоит - к морозу.
Наблюдая за погодой, я проверила несколько народных примет: Кошка, свернувшись в калачик, положив нос между ног, - признак к снегу, ветру, дождю. Солнце заходит красным и сияет лучами - к теплу. Дым идёт столбом-к морозу. Эти приметы верны. Следовательно, представители былых цивилизаций, не имея метеостанций, безошибочно прогнозировали погодные условия. И хотя многие ценные приметы о погоде в наше время утеряны, кладовая народной мудрости и наблюдений все еще полна.
Конечно же, много старых народных примет о погоде ошибаются, но этому есть логическое объяснение: наши предки создавали приметы в другие климатические эпохи. В частности, на славянских землях еще несколько столетий назад зимы были более суровые, а лето и весна – не такие жаркие, как сегодня.
Список литературы.
Генденштейн Л.Э. Физика 8 класс.-М.: Мнемозина, 2009.-271.
Гришина Э.Н. Физика в таблицах и схемах.-Ростов н/Д.:Феникс, 2013.-185с.
Кабардин О.Ф. Физика справочные материалы.-М.: Просвещение, 1988.-367с.
Яворский Б.М. Основы физики.-М.: Наука, 1981.-480с.
Метеорология [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.