§ 15. Тепловые явления в природе

Исследуя в ходе опытов нагревание и охлаждение тел, мы воспроизводили явления, постоянно происходящие в природе.

Такие природные тепловые явления это нагревание и охлаждение поверхности Земли и огромных масс воздуха, переход воды из одного агрегатного состояния в другое — выпадение дождя и снега, появление тумана и инея, таяние льда и замерзание рек. Как протекаю! тепловые явления в природных условиях?

Как нагреваются большие массы воздуха? Солнечное излучение плохо прогревает воздух, зато хорошо нагревает поверхность Земли. Именно земная поверхность является источником тепла для воздуха.

Вспомните, как менялись местами в стеклянном чайнике слои воды разной температуры. То же самое происходит и с воздухом.

Приземный слой воздуха, нагреваясь, расширяется, его плотность уменьшается, и он «всплывает». Теплый воздух поднимается на большую высоту, постепенно остывая. Более тяжелый слой плотного холодного воздуха перемещается вниз, занимая освободившееся место. Так, поочередно нагреваясь и остывая, постоянно меняются местами слои теплого и холодного воздуха.

Что спасает нас от ужасных наводнений весной? Наступила весна (рис. 15.1). Постепенно прогревается земля, за нею воздух. Снег и лед начинают плавиться — тают. Однако происходит это не сразу Иногда лед держится по обочинам дорог до апреля, когда температура воздуха повышается до +10 °С. Почему лед не исчезает моментально, когда теплый воздух нагревает его поверхность до температуры 0 °С? Проводя опыты, мы выяснили: чтобы расплавить твердое тело — лед, недоста-

точно только нагреть его до температуры плавления — необходимо продолжать нагревание до полного превращения всего льда в жидкость. Не обладай лед этим свойством, весной он весь растаял бы за очень короткое время. Представьте себе последствия этого: ужасные наводнения, бурные потоки талой воды сносят все на своем пути.

Почему идет дождь и падает снег? Вся вода, находящаяся на Земле в жидком состоянии, постепенно испаряется. Испарение происходит при любой температуре. Поэтому в воздухе всегда содержится определенное количество водяного пара.

Присутствие водяного пара в воздухе является одной из причин выпадения осадков — дождя, снега, росы, инея, града. Чтобы выяснить, как это происходит, проведем опыт. Поставим в морозильную камеру пустой сухой стакан. Когда стакан охладится, достанем его. Через минуту на нем появятся мельчайшие капли воды (рис. 15.2). Температура стенок стакана намного ниже температуры воздуха в комнате. Водяной пар, соприкасаясь с холодной поверхностью, тоже охлаждается и переходит в жидкое состояние — на стенках осаждаются капли воды. Если же сухой стакан подержать в морозильной камере дольше, то, вынув его, мы заметим, что он покрылся инеем.

Похожие явления происходят в природе. Теплый воздух поднимается вместе с содержащимся в нем водяным паром. Нагретый пар встречает на своем пути множество мельчайших твердых частичек — пылинок. Пылинки, как и холодный стакан в нашем опыте, являются «центрами сбора» молекул воды. Пар превращается в капли или затвердевает. Так образуются облака. «Центры сбора» тяжелеют от налипающих молекул воды и выпадают в виде осадков (рис. 15.3).

Почему тепловые явления в природе повторяются? Сколько раз в жизни вы наблюдали росу летним утром, а иней — зимним, дождь весной, летом и осенью, а снег зимой? Очень много, даже не подсчитать! Эти явления в природе повторяются, потому что постоянно повторяются условия, их вызывающие.

Земля вращается вокруг своей оси. Днем освещенная Солнцем часть поверхности планеты прогревается. А ночью лучи Солнца не попадают на эту часть поверхности планеты, и ее температура понижается. Каждые сутки температура поверхности Земли, а значит, и приземных слоев воздуха изменяется на несколько градусов — разность между ночной и дневной температурой существует всегда. Какие явления обусловливает перепад дневной и ночной температуры?

Днем, когда воздух теплее, вода испаряется интенсивнее, количество пара в воздухе увеличивается. Ночью, когда поверхности тел (листва растений, крыши домов, машины и т. д.) охлаждаются, на них происходит «сбор» пара. Поэтому рано утром летом мы часто наблюдаем росу, а зимой — иней (рис. 15.4).

Почему каждую весну, лето и осень осадки выпадают в виде дождя, а зимой — в виде снега? Весной, летом и осенью температура приземных слоев воздуха довольно высокая. Даже если туча, образовавшаяся на большой высоте, состоит из частиц затвердевшей воды (снега или льда), достигают поверхности Земли капли воды — идет дождь. Зимой температура приземных слоев воздуха низкая. Поэтому из чего бы ни состояла туча (из частиц затвердевшей воды или воды в жидком состоянии — мельчайших капелек), осадки выпадут в виде снега. Попав в холодный приземный слой воздуха, капельки превратятся в снежинки.

Особенности обращения нашей планеты вокруг Солнца приводят к тому, что год на Земле разделен на «времена» — сезоны. Сезоны из года в год повторяются. Они отличаются друг от друга количеством солнечного тепла и света, которое получает один и тот же участок поверхности Земли. И повторяемость сезонов, и их различия мы, жители Украины, ощущаем очень хорошо. Из года в год у нас, как правило, теплое, солнечное лето, прохладные осень и весна, холодная зима (рис. 15.5).

•    Появление и таяние льда и инея, выпадение росы, дождя, снега и града — это примеры тепловых явлений в природе.

•    Причиной тепловых явлений являются, во-первых, изменения температуры поверхности Земли и воздуха, во-вторых, способность воды изменять агрегатное состояние в пределах земных темпе-

' Ратур.

•    Тепловые явления в природе повторяются, поскольку постоянно возникает разница между дневной и ночной температурой поверх ности Земли и воздуха, периодически — от сезона к сезону — изменяется количество солнечного света и тепла, получаемых определенными участками Земли.

Наша лаборатория

Объясняем опыт.

Катя решила проверить, поднимается ли нагретый воздух. Для этого она сделала экспериментальную установку, состоящую из проволочной петли, на которую прикреплены полоски бумаги. Девочка разместила установку над электрической печью (рис. 15.6). После тогокак Катя включила ее, полоски бумаги поднялись. Почему это произошло?

Стас размышлял таким образом: «Печь нагрела воздух, и он начал подниматься. Поэтому поднялись бумажные полоски». А Витя объяснил это явление так: «Печь нагрела воздух, его объем увеличился, а плотность уменьшилась, поэтому он и «всплыл», поднимая полоски».

Какое объяснение точнее?

Пользуясь рисунком 15.6, проведите такой опыт сами.

Проверьте себя

1.    Все ли тепловые явления в природе, о которых шла речь в тексте параграфа, перечислены: дождь, снегопад, град?

2.    Какой источник тепла нагревает приземный слой воздуха?

3.    Почему стакан, который достали из морозильной камеры, покрывается капельками воды?

4.    Расскажите о том, как образуются дождевые капли.

5.    В каких агрегатных состояниях присутствует в природе вода зимои? Летом?

6.    Объясните, почему природные тепловые явления повторяются.

7.    Максим в течение 10 дней наблюдал за изменением температуры воздуха утром Данные наблюдений он записывал В какое время года велись эти наблюдения? Какие тепловые явления мог наблюдать Максим? -8°С ~8°С -б°С -2°С 0°С +3°С +3 °С +3 °С +5 °С +2 °С.

8.    Мартовским утром мама сказала Стасу: «Температура воздуха на улице +1 °С. Будь осторожен — там скользко!» Можно ли поскользнуться при такой температуре воздуха, ведь лед тает при температуре 0 °С?

Это материал из учебника Природоведение 5 клас Т.И. Базанова