Температура воздуха: измерение и факторы¶

Температура воздуха — физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул воздуха в определённой точке атмосферы; один из основных метеорологических параметров, определяющих погодные условия и комфортность среды обитания. В повседневной речи под «температурой на улице» понимается значение, измеренное в стандартном метеорологическом исполнении — в 2 метрах над поверхностью земли в затенённой, хорошо проветриваемой шкале-термометре.

¶Единицы измерения

В России и большинстве стран мира температура воздуха измеряется в градусах Цельсия (°C). В США и некоторых других странах используется шкала Фаренгейта (°F); соотношение: °F = °C × 9/5 + 32. В физике и технике также применяется шкала Кельвина (K), где ноль отсчитывается от абсолютного нуля: 0 °C = 273,15 K.

¶Как измеряется температура воздуха

¶Метеорологические наблюдения

В официальной метеорологии температура измеряется в 2 метрах над землёй (или над снежным покровом) в термометрической шкале — деревянной конструкции с жалюзи, защищающей термометр от прямого солнечного излучения и осадков при свободном доступе воздуха. Классические приборы — ртутный и спиртовой максимум-минимум-термометры (ТММ-1) — фиксируют наибольшее и наименьшее значение за период между наблюдениями (обычно 12 часов). В современных автоматических станциях используются электронные датчики — термисторы, платиновые термометры сопротивления (ПТС), термопары.

¶Шкалы Comfort и Heat Index

Для оценки субъективного ощущения тепла применяются производные показатели. Индекс жары (Heat Index) учитывает совместное воздействие температуры и относительной влажности. Индекс холода (Wind Chill) — температуры и скорости ветра. Например, при −10 °C и ветре 10 м/с ощущаемая температура приближается к −19 °C.

¶Факторы, определяющие температуру на улице

¶Географические

• Широта. Среднегодовая температура падает от экватора к полюсам. В тропиках она составляет +25…+28 °C, в Арктике — от −15 до −20 °C.
• Высота над уровнем моря. В тропосфере температура в среднем снижается на 6 °C на километр подъёма (градиент высоты). В горах воздух заметно холоднее, чем в равнинных районах на той же широте.
• Близость к водоёмам. Крупные озёра и моря сглаживают перепады: зимой у побережья теплее, летом — прохладнее, чем в глубине континента.

¶Суточные и сезонные колебания

Минимум температуры обычно наблюдается около восхода солнца, максимум — в 14–15 часов местного времени (тепловая инерция воздуха). Сезонные колебания обусловлены изменением угла падения солнечных лучей и продолжительности дня. Для средней полосы России годовая амплитуда может достигать 60–70 °C (например, от −35 °C в январе до +30 °C в июле).

¶Влияние атмосферных явлений

• Адвекция. Приток воздушных масс: с юга — потепление, с севера — похолодание. В умеренных широтах смена воздушных масс может менять температуру на 10–15 °C за сутки.
• Инверсия. В безветренные зимние ночи у земли формируется слой холодного воздуха, а выше — более тёплый; температура у поверхности падает ниже прогнозируемой.
• Фёны и бризы. Горячий сухой ветер с подветренного склона горы может поднять температуру на 10–20 °C за несколько часов.

¶Рекорды температуры воздуха

¶Температура и здоровье

Организм человека адаптирован к диапазону примерно от +15 до +25 °C. При температуре выше +30 °C с повышением влажности возрастает риск теплового истощения и теплового удара. При морозах ниже −20 °C без защитной одежды открытые участки тела подвергаются обморожению за 10–30 минут. Особую опасность представляет сочетание холода и ветра, а также влажности и жары.

¶Прогноз температуры

Прогнозирование температуры осуществляется численными моделями атмосферы (ГИДРОМЕТЦЕНТР России, ECMWF, GFS). Точность прогноза на сутки обычно составляет ±1–2 °C, на три сутки — ±3–5 °C, на неделю и далее — существенно ниже. Наибольшую сложность представляет прогноз в переходные сезоны (весна, осень) и в горных районах.

¶Измерение температуры в быту

Для определения температуры на улице используются:

• Метеостанции — электронные устройства с внешним выносным датчиком, показывающие температуру, влажность, давление.
• Смартфоны — данные по геолокации из метеосервисов (Яндекс.Погода, Гисметео и др.).
• Барометры-анероиды с термометром.

При измерении бытовым термометром на балконе или подоконнике показания могут заметно отличаться от «уличных» из-за нагрева от стекла, стен и отопления.

Источники:

• ГОСТ 28254-89. Воздух. Методы измерения температуры
• Большая Российская энциклопедия: «Температура воздуха»
• Гидрометцентр России: справочные материалы по климату
• Романов Н. П. «Метеорология» — учебник для вузов
• WMO Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation