Напочвенные термометры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Метеорология—наука об атмосфере (воздушной оболочке), окружающей земной шар. Она изучает физические процессы и явления, происходящие в атмосфере, в их неразрывной связи и взаимодействии с подстилающей поверхностью моря и  суши. 
Предметом изучения метеорологии являются; протяженность, состав и строение атмосферы; источники энергии, за счет которой развиваются атмосферные процессы, и законы, управляющие этими процессами. 
Как и другие науки, метеорология имеет ряд разделов, получивших значительное развитие в виде самостоятельных дисциплин. Важнейшими из них являются синоптическая метеорология — учение о погоде и ее предсказании; динамическая метеорология, изучающая теоретическими методами атмосферные движения в их связи и взаимодействии с термодинамическими процессами в атмосфере; климатология, изучающая климат; физика верхних слоев атмосферы изучающая состав, строение и различные физические процессы, происходящие в сильно разреженных слоях атмосферы (на высоте 100 км и более). 
С точки зрения практического применения метеорология разделяется «а ряд прикладных дисциплин. Важнейшей из них является авиационная метеорология — специализированная отрасль метеорологической науки, изучающая метеорологические элементы и атмосферные явления с точки зрения их влияния на авиационную технику и деятельность авиации, а также занимающаяся разработкой и совершенствованием способов и форм метеорологического обеспечения полетов. 
Опираясь на достижения указанных выше разделов метеорологии, авиационная метеорология особое внимание уделяет изучению метеорологических условий полета. 
включающих следующие метеорологические элементы: давление, температуру и 'влажность воздуха; направление и скорость ветра; облачность, осадки, видимость и атмосферные явления (грозы, туманы, .метели, пыльные бури и т. д.). Наряду с этим она изучает метеорологические условия обледенения летательных аппаратов, турбулентные движения в атмосфере, вызывающие болтанку самолетов, а также метеорологические факторы, определяющие состояние поверхности аэродромов и взлетно-посадочных полос. Метеорологические условия являются одним из важнейших элементов .воздушной обстановки и оказывают существенное влияние на выполнение всех видов полетов: в одних случаях они затрудняют их, в других при правильном и своевременном учете способствуют более эффективному 'выполнению заданий. Пренебрежение метеорологическими условиями приводит к .невыполнению летного задания, а иногда и к летным происшествиям. 
Поэтому все авиационные командиры, их штабы и летный состав должны четко знать организацию метеорологической службы и ее возможности, уметь хорошо разбираться и анализировать метеорологические условия и правильно их оценивать как перед полетами, так и в полете. Для этого необходимо систематически углублять свои знания по авиационной метеорологии и тщательно изучать в метео - подразделении синоптические карты и другие данные о погоде. 
Метеорологическое обеспечение авиации Вооруженных Сил России осуществляется подразделениями метеорологической службы, важнейшим назначением которой является обеспечение командиров, штабов и летного состава информацией о фактическом состоянии погоды в районе базирования и на маршрутах, прогнозами погоды, своевременными предупреждениями о явлениях погоды, угрожающих безопасности полетов и сохранности авиационной техники'' на аэродромах, а также климатическими справками и описаниями. 
Метеорологическая служба в своей работе использует не только данные воздушной и радиолокационной разведки погоды, данные метеорологических и аэрологических наблюдений, производимых метео- подразделениями авиации Вооруженных Сил России, но и данные наблюдений общего- государственной метеорологической сети и многих зарубежных стран.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловой режим почвы  зависит от количества тепловых лучей, получаемых землей от солнца, и тепловых свойств почв, а именно: способности  почв поглощать лучистую энергию, теплоемкости и теплопроводности почвы, излучения  почвой тепловой энергии в атмосферу. Тепловой режим почвы оказывает  огромное влияние на биологические  процессы, а тем самым на почвообразование. В свою очередь растительный покров, отделяющий почву от окружающей атмосферы, влияет на тепловой режим почвы.

Влияние солнечного излучения.

Приток тепла к поверхности  почвы зависит от интенсивности  солнечного излучения, высоты солнца над  горизонтом, продолжительности освещения, т.е. длины дня. Количество тепла, получаемого  от внутренних слоев земли и протекающих  в почве химических и биологических  процессов, настолько мало, что не оказывает влияния на температуру  почвы. Температура почвы определяется соотношением между притоком тепла  от солнца и излучением его почвой в атмосферу.На верхней границе атмосферы количество тепла, поступающего от солнца, измеряемое солнечной постоянной, составляет около 2 калорий, с небольшими колебаниями в зависимости от астрономических причин. На количество тепла, достигающего поверхности земли, оказывают влияние угол падения солнечных лучей и прохождение через слой атмосферы.В экваториальных широтах солнечные лучи падают под прямым углом, что обусловливает их наибольшую плотность, а следовательно, наибольшее нагревание поверхности. По направлению к полюсам возрастает наклон падающих лучей, а следовательно уменьшается их плотность. Солнечные лучи, падающие под прямым углом, проходят меньший слой атмосферы, чем падающие под косым углом. При прохождении через атмосферу происходит частичное поглощение и рассеяние солнечной энергии, тем большее, чем длиннее путь прохождения через атмосферу. Количество тепла, получаемого от солнца различными широтами, обусловливает зональность климата на земле.Имеющиеся отклонения от строго зонального климата связаны с очертаниями материков, влиянием морей, океанов, действием холодных и теплых морских течений, направлением преобладающих ветров, расположением горных цепей и т. д. Большую часть получаемого от солнца тепла земля излучает обратно в атмосферу.

Поглощение лучистой энергии

Способность почвы поглощать  лучистую энергию зависит от окраски  почвы, которая в свою очередь  обусловлена химико-минералогическим составом. Богатые перегноем темноокрашенные  почвы поглощают больше лучистой энергии, чем светлоокрашенные, более  бедные перегноем или содержащие светлый перегной. Почвы легкого  механического состава при том ж содержании перегноя имеют более темную окраску и поглощают больше лучистой энергии, чем почвы тяжелого механического состава.

 

Теплоемкость

Теплоемкость - количество теплоты  в калориях, необходимое для нагревания массы в 1 г на 1°. Теплоемкость почвы  в значительной мере зависит от влажности почвы, так как теплоемкость воды превышает теплоемкость других составных частей почвы. Теплоемкость почв составляет 0,217-0,248 калорий (А. Н. Сабанин). На повышение температуры влажной почвы затрачивается больше тепла, чем на сухую.

Альбедо.

Отношение количества лучистой энергии, отражаемой от поверхности  почвы, к общему количеству лучистой энергии, поступающей на поверхность  почвы, называют альбедо. Величина альбедо  для разных почв колеблется в пределах 0,09-0,30. Наибольшей величины альбедо  достигает на поверхности снега - 0,7-0,8.

Влияние растительности

Полог растительности служит экраном, отделяющим поверхность почвы  от атмосферы. Он ослабляет нагревание почвы в дневное время, а в  ночное - защищает от излучения тепла, тем самым сглаживая суточные колебания температуры. Лесная растительность оказывает большее влияние, чем  травянистая.

Снеговой покров уменьшает  глубину промерзания почвы в  зимний период. Чем мощнее снеговой покров, тем на меньшую глубину  промерзает почва. Как уже было сказано, лесной полог препятствует сдуванию снега и тем самым уменьшает  глубину промерзания почвы (по сравнению  с полем).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суточный и годовой  ход температуры поверхности  почвы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из того, что тепловой баланс земной поверхности равен  нулю, не следует, что температура  поверхности не меняется. Когда передача тепла направлена вниз (+А), то значительная часть тепла, приходящая к поверхности  сверху, остается в деятельном слое. Температура этого слоя, а следовательно, и деятельной поверхности при этом возрастают. Напротив, при передаче тепла через земную поверхность снизу вверх (-А) тепло в атмосферу уходит прежде всего из деятельного слоя, вследствие чего температура поверхности понижается.

Дневное нагревание и ночное охлаждение поверхности почвы вызывают суточные колебания ее температуры. Суточный ход температуры имеет обычно по одному максимуму и минимуму. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца, по мере увеличения радиационного баланса, температура поверхности почвы возрастает. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем температура начинает понижаться.

В отдельные дни указанный  суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время.

Разность между максимумом и минимумом в суточном или  годовом ходе называется - амплитудой хода температуры.

На амплитуду суточного  хода температуры поверхности почвы влияют следующие факторы:

время года: летом амплитуда наибольшая, зимой — наименьшая;

географическая широта: амплитуда связана с полуденной высотой Солнца, которая возрастает в направлении от полюса к экватору, поэтому в полярных районах амплитуда незначительна, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффективное излучение, она достигает 50...60 0С;

рельеф местности: по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные — слабее, а западные — несколько сильнее восточных, соответственно изменяется и амплитуда;

растительный и снежный  покров: амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии, так как они уменьшают нагрев и охлаждение поверхности почвы;

цвет почвы: амплитуда суточного хода температуры поверхности темных почв больше, чем светлых, поскольку поглощение и излучение радиации у первых больше, чем у вторых;

состояние поверхности: рыхлые почвы имеют большую амплитуду, чем плотные; в плотных почвах поглощенное тепло распространяется вглубь, а в рыхлых остается в верхнем слое, поэтому последние больше нагреваются;

влажность почвы: на поверхности влажных почв амплитуда меньше, чем на поверхности сухих; во влажных почвах поглощенное тепло, как и в плотных почвах, распространяется вглубь, а часть тепла затрачивается на испарение, вследствие этого они меньше нагреваются, чем сухие;

облачность: в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную, так как облачность уменьшает дневной прогрев и ночное охлаждение деятельной поверхности.

Годовой ход температуры поверхности почвы определяется различным приходом солнечной радиации в течение года.

Наименьшие температуры  на поверхности почвы обычно наблюдаются в январе — феврале, наибольшие — в июле или августе.

На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы  влияют те же факторы, что и на амплитуду  суточного хода, за исключением широты места. Амплитуда годового хода в отличие от суточного возрастает с увеличением широты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НАПОЧВЕННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура является одной  из основных характеристик погоды и  климата. Для измерения температуры  воздуха и почвы используются преимущественно жидкостные термометры. Принцип действия жидкостных термометров  основан на изменениях объема жидкости в зависимости от повышения или  понижения температуры. В качестве термометрической жидкости используют ртуть и спирт. Для измерения  низких температур целесообразно использовать спиртовые, а для измерения высоких  температур – ртутные термометры. 
Термометры для измерения температуры почвы. Наблюдения за температурой почвы осуществляются как на ее поверхности, так и на различных глубинах. Для этого выбирают площадку размером 2 х 2 м, которую освобождают от травяного покрова, а почву взрыхляют.  
Для измерения температуры на поверхности почвы, а также температуры на поверхности снежного покрова, используют срочный, максимальный и минимальный термометры. Термометры устанавливаются в середине оголенной площадки на расстоянии 5–6 см один от другого резервуарами к востоку в следующем порядке: первый с севера – срочный, второй – минимальный, третий – максимальный. 
Срочный и минимальный термометры необходимо устанавливать строго горизонтально, а максимальный – с небольшим наклоном в сторону резервуара. Резервуар и внешняя оболочка термометров должны быть наполовину погружены в почву и плотно прилегать к ней. 
Срочный ртутный напочвенный термометр служит для измерения температуры поверхности почвы и снежного покрова в срок наблюдений. Он имеет шкалу с делениями через 0,5^о 

Минимальный спиртовой термометр используется для измерения самой низкой температуры между сроками наблюдений с ценой деления 0,5^о .

Минимальную температуру  термометр сохраняет благодаря  штифту-указателю, который находится  в капилляре в столбике спирта. При повышении температуры спирт, поступающий с резервуара в капилляр, обтекает штифт, не сдвигая его с места. При понижении температуры спирт из капилляра уходит в резервуар и перемещает штифт в сторону более низких температур. Достигнув минимальной температуры, мениск спирта вместе со штифтом останавливают свое движение. Когда температура повысится, мениск столбика спирта оставляет штифт, который сохраняет самую низкую температуру. Для приведения в рабочее состояние минимальный термометр направляют резервуаром вверх и держат до тех пор, пока штифт не дойдет до конца столбика спирта и не достигнет мениска. 
Максимальный ртутный термометр служит для измерения самой высокой (максимальной) температуры между сроками наблюдений .Он имеет шкалу с ценой деления 0,5^о. Показания максимальных значений температуры сохраняются благодаря наличию штифта, который закреплен в середине резервуара и создает сужение в капилляре. При повышении температуры ртуть преодолевает сужение, поступает в капилляр и остается в нем даже тогда, когда температура понижается. Таким образом, термометр сохраняет свое максимальное показание. После отсчета показания термометр встряхивают 2–3 раза. 
 
 
Срочный , Минимальный , Максимальный