Какая температура ожидается на уровне моря, на высоте 1,5 км и 5 км, если измеренная температура на высоте

Yaponec

33

Для решения этой задачи нам понадобится представление о вертикальном распределении температуры в атмосфере. Обычно, с увеличением высоты, температура в атмосфере снижается. Это связано с тем, что чем выше находимся, тем реже встречаются молекулы воздуха, и их движение не генерирует так много тепла.

Согласно обычному сообществу метеорологов, для каждых 1000 метров подъема температура снижается примерно на 6,5°C. Это называется средней вертикальной скоростью изменения температуры (МВСТ). Однако, в реальной атмосфере факторы, такие как влажность и наличие облаков, могут влиять на степень изменения температуры, поэтому МВСТ может немного колебаться.

В этой задаче нам дано, что температура на высоте 3 км составляет +2°C. Мы можем использовать эту информацию, чтобы определить разницу в температуре между этой высотой и уровнем моря. Затем мы можем использовать МВСТ, чтобы определить температуры на других высотах.

Итак, разница в температуре между высотой 3 км и уровнем моря составляет +2°C. Если МВСТ равна -6,5°C на 1000 метров, то находим, что за каждые 1000 метров выше уровня моря температура понижается на 6,5°C.

Таким образом, разница в температуре между уровнем моря и высотой 1,5 км составляет половину МВСТ, то есть -3,25°C (6,5°C/2). Аналогичным образом, разница в температуре между уровнем моря и высотой 5 км составляет 2 раза МВСТ, то есть -13°C (2 * 6,5°C).

Теперь мы можем определить ожидаемую температуру на уровне моря, на высоте 1,5 км и на высоте 5 км.

Температура на уровне моря:
\[
Т_{море} = Т_{3км} + Разница_{3км - море}
= +2°C + 0°C
= +2°C
\]

Температура на высоте 1,5 км:
\[
Т_{1,5км} = Т_{море} + Разница_{море - 1,5км}
= +2°C + (-3,25°C)
= -1,25°C
\]

Температура на высоте 5 км:
\[
Т_{5км} = Т_{море} + Разница_{море - 5км}
= +2°C + (-13°C)
= -11°C
\]

Теперь, чтобы определить высоту, на которой находится граница снега (т.е. где температура становится ниже нуля), мы должны найти высоту между 1,5 км и 5 км, где температура меняется с положительной на отрицательную.

Используя МВСТ (-6,5°C на 1000 метров), мы знаем, что для каждых 1000 метров подъема температура понижается на 6,5°C. Поэтому, чтобы найти границу снега, мы можем разделить разницу в температуре между 1,5 км и 5 км на 6,5°C и умножить на 1000 метров.

Разница в температуре между 1,5 км и 5 км: -11°C - (-1,25°C) = -9,75°C

Теперь найдем высоту разницы в температуре:
\[
Высота_{разница} = \frac{Разница_{1,5км - 5км}}{МВСТ}
= \frac{-9,75°C}{-6,5°C/1000м}
= \frac{-9,75°C}{-0,0065°C/м}
\approx 1500м
\]

Таким образом, граница снега находится примерно на высоте 1,5 км.