Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

68. Что такое спектр электромагнитной энергии? Энергия, устремляющаяся от Солнца к Земле, — это чрезвычайно широкое понятие, включающее в себя не только хорошо знакомые нам световую и тепловую энергии, но и множество других видов энергии, сильно различающихся по своим свойствам. Вся эта энергия в совокупности называется спектром электромагнитной энергии. К электромагнитной энергии относятся различные виды радиации — от гамма- и рентгеновских лучей (коротковолновая радиация) до радиоволн и переменных потоков (длинноволновая радиация). Движение этой энергии осуществляется в виде волн. Но расстояния между гребнями этих волн настолько малы, что для выражения их длины существует специальная единица, ангстрем (10 -8см). Скорость распространения энергии всех перечисленных видов одинакова — 300000 км/сек., несмотря на разные длины их волн. Чем короче волна, тем выше ее частота и энергия. Длинноволновая радиация характеризуется меньшей частотой и энергией.

69. Какую долю этой энергии мы можем видеть? Подавляющая часть электромагнитной энергии невидима для нас. Мы ощущаем или наблюдаем проявления различных видов коротко- и длинноволновой радиации. Например, действие рентгеновских лучей, применяемых в медицине, хорошо всем известно. Ультрафиолетовая радиация вызывает загар. Мы чувствуем тепло, но не видим его. Фактически лишь очень узкая часть всего спектра является видимой для нас. Она называется видимым, или белым, светом. Цвета видимой части света изменяются в диапазоне от фиолетовых (коротковолновая часть спектра) до красных (длинноволновая его часть). [1] Для того чтобы легче запомнить цвета спектра в правильном порядке — от длинных волн к коротким, — нашим школьникам обычно рекомендуют заучить фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», первые буквы слов в которой совпадают с первыми буквами названий цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). ( Прим. перев .)

Коротковолновая область, примыкающая к видимой части спектра со стороны фиолетовых лучей, называется ультрафиолетовой. Длинноволновая же область, примыкающая к видимой части спектра со стороны красных лучей, называется инфракрасной.

70. Какими шкалами пользуются для измерения температуры? В метеорологии употребляются три шкалы: стоградусная, или шкала Цельсия (°С), Фаренгейта (°F) и абсолютная, или шкала Кельвина (°К). Стоградусная и абсолютная шкалы более удобны для научных целей; в Великобритании и США популярна шкала Фаренгейта. Существует еще одна шкала — шкала Реомюра. В свое время она также использовалась в метеорологии, но теперь к ней почти не прибегают, за исключением тех случаев, когда цитируют старые европейские климатологические записи.

71. Что такое шкала Фаренгейта? Зимой 1709 года Габриэль Фаренгейт, немецкий ученый, предложил температурную шкалу. По этой шкале за нуль принималась точка, до которой в один очень холодный зимний день (дело было в Данциге) опустилась ртуть в термометре ученого. В качестве другой отправной точки он выбрал температуру человеческого тела. По этой не слишком логичной системе точка замерзания воды на уровне моря оказалась равной +32°, а точка кипения воды +212°. Хотя шкала Фаренгейта не подходит для научной работы, ею удобно пользоваться для определения температур, встречающихся в естественных условиях, где не наблюдается больших перепадов температуры. Так, в теплых или тропических зонах редко бывает настолько холодно, чтобы термометр показывал отрицательную температуру.

72. Что такое шкала Цельсия? В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил шкалу, в которой за нуль принималась температура смеси воды и льда, а температура кипения воды приравнивалась к 100°. За градус принимается сотая часть интервала между этими реперными точками; отсюда и название «стоградусная шкала». Эта шкала более рациональна, чем шкала Фаренгейта, и широко используется в технике и в быту.

73. Что такое абсолютная шкала, или шкала Кельвина? В науке нашла широкое применение абсолютная шкала, или температурная шкала Кельвина. Она была предложена английским ученым Уильямом Томсоном (он же лорд Кельвин) как более точный способ измерения температуры. По этой шкале нулевая точка, или абсолютный нуль, представляет собой самую низкую температуру, какая только возможна, т. е. некое теоретическое состояние вещества, при котором его молекулы полностью перестают двигаться. Это значение было получено путем теоретического изучения свойств газа, находящегося под нулевым давлением. По стоградусной шкале абсолютный нуль, или нуль Кельвина, соответствует —273,18 °C. Следовательно, на практике 0 °C может быть приравнен к 273° К. При изучении энергии и веществ ученые воспроизводят температуры, близкие к абсолютному нулю. С другой стороны, температуры, возникающие при атомных взрывах, представляют собой самые высокие температуры, которые когда-либо удавалось получить на Земле, — они составляют более1 000 000° К.

74. Что такое шкала Реомюра? В 1731 году французский ученый Рене де Реомюр предложил температурную шкалу, основанную на использовании спирта, обладающего свойством расширяться. За нижнюю реперную точку была принята точка замерзания воды. Градус Реомюр произвольно определил как одну тысячную от объема, который занимает спирт в резервуаре и трубке термометра при нулевой точке. При нормальных условиях точка кипения воды по этой шкале составляет 80°.

75. Каковы значения точек замерзания и кипения воды в различных шкалах? При обычном атмосферном давлении на уровне моря, равном 1033 г/см 2, точки кипения и замерзания воды имеют следующие значения:

76. Как пересчитываются показания стоградусной шкалы на показания шкалы Фаренгейта? Путем умножения значения температуры по шкале Цельсия на 1,8 и прибавления к этому числу 32°. Например, 100 °C х 1,8 + 32°= 212°. В виде формулы это соотношение выглядит так:

F = 1,8 С+ 32.

77. Как произвести обратный пересчет? Для этого нужно вычесть из значения температуры по Фаренгейту 32° и разделить полученное число на 1,8. Например:

212° F— 32° = 180/1,8 = 1 00 ° C. Если требуется произвести пересчет отрицательной температуры, вычитание 32° нужно производить алгебраически. Например: -40° F - 32°= (- 72)/1,8 = -40 ° C. Записав это соотношение в виде формулы, получим:

С= 1,6∙ ( F— 32).

78. Как произвести пересчет от шкалы Фаренгейта к абсолютной шкале? Для этого нужно прибавить (опять-таки алгебраическим путем) к температуре по Фаренгейту 459,4°. Например: 30° F + 459,4° = 489,4° К; —30° F+ 459,4° = 429,4° К.