Нужно, однако, знать, что нельзя строить прогноз погоды по одному какому-нибудь признаку или примете. Следует учитывать несколько признаков, и чем больше их совпадает, тем точнее прогноз.
Многое в нашей жизни зависит от состояния погоды – урожай или неурожай, удачный или неудачный летний отдых, своевременность вылета самолета и еще тысяча событий, значительных и не очень. От состояния погоды зависят наше самочувствие, настроение, работоспособность. Многие люди достаточно болезненно реагируют на резкие изменения погоды. Атмосферное давление – одна из важнейших характеристик погоды, влияющая на самочувствие человека.
1. Что называют погодой? Перечислите составляющие элементы погоды.
2. Назовите признаки устойчивой погоды.
3. Назовите признаки неустойчивой погоды.
4. Зачем человеку необходимо знать прогноз погоды? Приведите конкретные примеры.
5. Что влияет на точность прогноза погоды?
6. Приведите примеры примет, поговорок о погоде. Объясните их происхождение.
7. Влияет ли погода на ваше самочувствие, на самочувствие ваших близких? В чем это проявляется?
Возьмите календарь погоды, который вы ведете с сентября. Пользуясь данными этого календаря, составьте описание погоды за месяц. В описании отметьте:
а) количество ясных и пасмурных дней;
б) количество дней с осадками и без осадков; какие виды осадков преобладали;
в) количество дней с температурой выше 0 °C и ниже 0 °C;
г) среднюю температуру месяца (для этого сложите показатели температуры за каждый день и полученную сумму разделите на количество дней);
д) день с самой высокой температурой и день с самой низкой температурой воздуха;
е) сколько дней дул северный, южный, западный и другие ветры; какие ветры преобладали; дни с самыми сильными ветрами и с безветренной погодой.
Воздух
• смесь различных газов
Свойства воздуха
• занимает пространство
• сжимается
• упруг
• имеет вес
• оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле
Прибор для измерения атмосферного давления
• барометр
Погода. Признаки погоды
• температура воздуха
• влажность воздуха
• направление и скорость ветра
• атмосферное давление
• облачность
Глава 4Вода
Вода – одно из начал существования живого на Земле.
«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое», – писал Антуан де Сент-Экзюпери, известный французский писатель.
Вода обладает удивительными свойствами, не встречающимися у других веществ. О воде, веществе таком привычном и знакомом, мы, как это ни странно, знаем далеко не все.
Вспомните:
• Какие свойства воды вы знаете?
• В каких трех состояниях встречается вода в природе?
§ 21. Три состояния воды
Реки, болота, озера, ледники, моря, океаны – все это вода (рис. 50). Все живое и неживое: любые почвы и горные породы на нашей планете, все предметы, тела, организмы – содержат ее. Например, в человеческом теле на долю воды приходится 60–80 % массы. Для многих живых организмов вода служит средой обитания. Жизнь на Земле зародилась в воде и без воды невозможна. Моря и океаны накапливают тепло, поглощая энергию солнечного света.
Рис. 50. Вода – самое необыкновенное вещество на Земле
С некоторыми свойствами воды вы уже знакомы: она прозрачна, бесцветна, без запаха и вкуса, обладает текучестью, встречается в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном.
Летом вы неоднократно отмечали, что земля уже нагрелась, а вода еще долго остается холодной. Входя в воду, вы ощущаете, что ее температура неодинаковая: верхние слои значительно теплее, чем нижние. Перемешивание верхних и нижних слоев производит ветер, вызывающий волнение на поверхности, – чем глубже, тем вода холоднее. Почему вода в рядом расположенных слоях имеет различную температуру?
Чтобы ответить на этот вопрос, поставим следующий опыт.
Возьмем пробирку, положим в нее кусочек льда. Чтобы он не всплывал, можно придавить его сверху маленьким кусочком металла. Затем нальем в пробирку воды. Держа пробирку прищепкой для белья и немного наклонив, нагреваем ту ее часть, где нет льда. Одновременно наблюдаем, что происходит со льдом. Он долго сохраняет твердое состояние. Почему же лед не тает? Вода вокруг кипит, а лед не тает.
Поставленный опыт позволяет сделать вывод: вода не очень быстро передает тепло.
Передача тепла от более нагретой части тела к другой, менее нагретой, называется теплопроводностью. Так как теплопроводность воды не очень большая, то лед в нашем опыте долгое время находится в твердом состоянии.
У воды есть и другое замечательное свойство: нагретая солнечными лучами, она способна долгое время сохранять полученное тепло. Вода как бы накапливает его в себе и удерживает. Она медленно нагревается и медленно остывает. Летом вода в приморских районах, нагреваясь медленнее, чем суша, охлаждает окружающий воздух, а зимой теплое море постепенно остывает, отдавая тепло воздуху и смягчая мороз.
Когда температура опускается ниже 0 °С, вода замерзает и переходит в твердое состояние – лед (рис. 51).
Рис. 51. Лед – твердая вода в природе
Мы знаем, что вода обладает текучестью. Оказывается, и лед при определенных условиях может «течь». На Земле существуют огромные «ледяные реки», медленно стекающие с высоких гор. Их называют ледниками.
Почему же ледники движутся? Оказывается, под огромной тяжестью (толщина некоторых ледников достигает 3–4 км) лед у поверхности Земли начинает подтаивать и превращается в жидкость. Образовавшаяся вода облегчает скольжение, она выступает в роли смазки.
Мы уже говорили, что вода может находиться в газообразном состоянии, т. е. в состоянии водяного пара. Можно ли увидеть водяной пар?
Белое облако, которое образуется по ночам и рано утром в низинах и над водоемами; белый дымок, который вырывается из носика чайника, или белые видимые клубы над сосудом, где закипает вода, – все это не водяной пар, а туман – мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздухе (рис. 52).
Рис. 52. Туман – мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздухе при конденсации водяного пара
Нет никакой разницы между туманом и облаком в небе. Туманы чаще бывают осенью, когда воздух охлаждается быстрее, чем земля или вода. При соприкосновении прохладного воздуха с теплым и образуется туман.
Чем отличается туман от водяного пара? Пар – это газ, прозрачный и невидимый. Видеть водяной пар (воду в газообразном состоянии) невозможно, как нельзя видеть воздух при конденсации водяного пара. Но можно доказать, что водяной пар содержится в воздухе. Например, в воздухе комнаты. Если подержать небольшое зеркало 10–20 мин на улице (при температуре -5 °C или ниже), а потом внести его в теплую комнату, то через несколько минут оно покроется капельками воды. Капельки воды – это бывший водяной пар, который сконденсировался из комнатного воздуха на холодном стекле зеркала. Вода из газообразного состояния – водяного пара, который содержится в комнатном воздухе, от охлаждения при соприкосновении с холодным стеклом зеркала перешла в жидкое состояние.
Количество водяных паров, которое может содержаться в воздухе, зависит от его температуры: чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара в нем.
Вода в жидком, твердом и газообразном состоянии образует на Земле оболочку – гидросферу.
1. Как вы думаете, что будет более эффективным в качестве грелки: 2 кг песка при температуре +60 °C или 2 л воды при той же температуре? Ответ объясните.
2. Почему туман образуется по ночам или рано утром?
§ 22. Тепловое расширение воды
Известно, что многие вещества расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. А как ведет себя вода при таких условиях?
Чтобы ответить на этот вопрос, проведем опыт.
Наполним колбу водой и закроем ее пробкой с двумя отверстиями. Вставим в них стеклянную трубочку и термометр (его надо опустить почти до дна колбы). В стеклянной трубочке вода должна находиться над пробкой. Чтобы опыт был более наглядным, воду можно немного подкрасить, бросив в нее маленький кристаллик марганцовки. Отметим уровень воды в колбе, надев на стеклянную трубочку тонкое резиновое кольцо. Колбу поместим в большой плоский сосуд и наполним его мелкими кусочками льда.
Рис. 53. При охлаждении воды до +4 °C ее объем уменьшается
Первоначальная температура воды была +18 С. Через несколько минут уровень воды изменился: он стал ниже, чем был. И температура воды в колбе понизилась. Лед, который находится вокруг колбы, охладил ее. Значит, при охлаждении вода сжимается, ее объем уменьшается.
Продолжим наблюдения. При достижении температуры +4 °C вода, вместо того чтобы продолжать сжиматься, как это было при других температурах, начинает расширяться. Если продолжать охлаждать воду, она будет расширяться до тех пор, пока ее температура не станет 0 °C.
Вода – единственное вещество на Земле, которое при охлаждении сначала сжимается, а затем при температуре +4 °C начинает расширяться.
Особенности теплового расширения воды имеют огромное значение для всего живого, в частности, для обитателей водоемов в тех местностях, где бывают суровые зимы (с минусовыми температурами). Разберем, что происходит с водой в водоемах, когда начинается зима. Холодный воздух, соприкасаясь с верхними слоями воды, охлаждает ее. Охлажденная вода, становясь тяжелее, опускается вниз, ко дну. Опускаясь, она охлаждает более теплые слои. Такое перемещение воды происходит до тех пор, пока температура воды во всем водоеме не достигнет +4 °C. При этой температуре она начинает расширяться. Ставшая менее плотной, вода медленно движется вверх. Так продолжается, пока температура воды не достигнет 0 °C. При этой температуре верхние ее слои начинают замерзать и еще больше расширяться. На поверхности водоема появляется тонкий слой льда. Он не тонет, так как легче воды. И поэтому поверхность водоема замерзает в первую очередь. Сплошной лед защищает находящуюся ниже него воду от холодного воздуха, препятствует промерзанию до дна рек, озер, прудов и других глубоких водоемов.