Temperatura powietrza na powierzchni Ziemi

Oświetlenie Ziemi to główny czynnik kształtujący temperaturę na naszej planecie. Wraz ze strefowymi zmianami oświetlenia roczna temperatura powietrza na poziomie morza jest zróżnicowana strefowo. Jak to było wcześniej omówione tylko 43 % energii słonecznej, która  dochodzi do górnych warstw atmosfery dociera do powierzchni Ziemi. Pozostała jej część jest odbijana od chmur w atmosferze, lub pochłaniana i rozpraszana. Nagrzewanie się powierzchni Ziemi zależy od długości dnia, oraz wysokości Słońca nad horyzontem. Dlatego właśnie w skali całej planety najchłodniej jest w strefie podbiegunowej a najcieplej w międzyzwrotnikowej.

Temperatura na powierzchni terenu zależy głównie od:

• wilgotności terenu, grunt suchy nagrzewa się w dzień i ochładza w nocy silniej niż grunt wilgotny.
• przewodnictwa cieplnego, które dla wody jest prawie 25-krotnie większe, niż dla powietrza.
• zdolności pochłaniającej powierzchni, od jej barwy i szorstkości. Powierzchnie gładkie i jasne odznaczają się wysokim albedo, natomiast ciemne i szorstkie intensywnie pochłaniają energię cieplną
• pokrycia terenu szatą roślinną, lub pokrywą śnieżną. Szata roślinna utrudnia zarówno dopływ, jak i utratę ciepła z powierzchni terenu. Łagodzi ona zatem dobowe wahania temperatury. Pokrywa śnieżna natomiast chroni teren przed zbyt intensywną utratą ciepła. Sama jednak na skutek wysokiego albedo traci duże ilości ciepła., ochładzając swoją powierzchnię
• stopnia zachmurzenia. Przy pełnym pokryciu nieba chmurami teren nagrzewa, a także ochładza się słabo, stąd dobowe wahania temperatury jego powierzchni są niewielkie. Przy pogodnym niebie natomiast na skutek silnego nagrzania w dzień i ochłodzenia w ciągu nocy dobowe wahania temperatury są duże

Temperatura terenu odznacza się wyraźnym dobowym przebiegiem. Najniższe wartości temperatury powietrza w przeciągu doby występują tuż przed wschodem Słońca. Najwyższe jej wartości odnotowuje się w godzinach 13:00 do 14:00. Jednakże napływ mas powietrza o różnych właściwościach, przejścia frontów atmosferycznych, oraz zmiany zachmurzenia powodują, nieraz bardzo duże odstępstwa od przebiegu normalnego. Średnie dobowe różnice temperatury w szerokościach umiarkowanych wykazują zależność od pory roku. Zimą wynoszą 5-10°, latem zwiększają się do 10-20°. Najwyższe temperatury powietrza w szerokościach umiarkowanych odnotowuje się w lipcu, najniższe zaś w styczniu.

Przyrząd służący do odczytywania temperatury powietrza to termometr rtęciowy. Jest to rodzaj termometru cieczowego, w którym do pomiaru temperatury wykorzystuje się rtęć. W miarę wzrostu temperatury ciecz się rozszerza i jest wypychana w górę rurki. Do określania drobnych i szybkich zmian temperatury  używa się bardzo czułych termometrów elektrycznych o małej bezwładności.

Dobowa amplituda temperatury powietrza to różnica pomiędzy najwyższą a najniższą wartością temperatury w ciągu doby. Zależy ona od kilku czynników:

• od pory roku: dobowa amplituda temperatury wzrasta od zimy do lata, wiosną jest wyższa niż jesienią, gdyż teren na wiosnę jest jeszcze silnie ochłodzony, a także wiosenne minimalne wartości temperatury powietrza są mniejsze, niż jesienne
• od zachmurzenia: w dni pogodne dobowa amplituda temperatury powietrza jest znacznie wyższa niż w dni pochmurne
• od szerokości geograficznej: Dobowe amplitudy powietrza powinny być najwyższe w strefie międzyzwrotnikowej, jednakże duże zachmurzenie na obszarach okołorównikowych powoduje obniżenie dobowej amplitudy temperatury o kilka stopni. W okolicach zwrotników odnotowuje się najwyższe dobowe różnice temperatury. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest fakt, iż w tych rejonach panuje bezchmurna pogoda. Na pustyniach dobowe różnice temperatur  przekraczają 30°.
  W szerokościach okołorównikowych zaznaczają się dwa okresy najwyższych temperatur związane z zenitalnym górowaniem Słońca podczas równonocy, oraz dwa okresy minimalnych temperatur w okresie przesilenia letniego, oraz zimowego. Na szerokościach pozazwrotnikowych w przebiegu rocznym temperatury obserwujemy jedno maksimum w okresie lata i jedno minimum podczas zimy.  W miarę wzrostu szerokości geograficznej od zwrotników, systematycznie maleją maksymalne temperatury powietrza. Na obszarach okołobiegunowych podczas dni i nocy polarnych brak wyraźnego przebiegu dobowego temperatury.
• od podłoża: Dobowa amplituda temperatury powietrza jest niewielka nad oceanami wskutek pewnych właściwości pobierania i oddawania ciepła przez wody. Jej wartość wynosi w granicach 1°. Omawiana różnica rośnie w miarę oddalania się od zbiorników wodnych, osiągając wartości w głębi kontynentów do 15-20°.
• od wysokości n.p.m: W miarę wzrostu wysokości bezwzględnych dobowa amplituda temperatury maleje., gdyż w rozrzedzonym powietrzu słabnie wpływ podłoża, które silnie oddziałuje na minimalne, oraz maksymalne temperatury na powierzchni terenu.
• od ukształtowania terenu: Nad formami wypukłymi amplitudy temperatury są wyższe, niż nad równinami, ponieważ ruch powietrza nad obszarami wyżynnymi zmniejsza dobowe zmiany temperatury. Na formami wklęsłymi amplitudy temperatury są najwyższe ponieważ w dzień w dnach dolin powietrze nagrzewa się szybciej, natomiast nocą ochładza się bardziej na skutek gromadzenia się ciężkiego i zimnego powietrza, które napłynęło ze zboczy.

Roczna amplituda temperatury powietrza to pomiędzy średnimi temperaturami powietrza w miesiącu najcieplejszym i najchłodniejszym. Zależy ona głównie od:

• szerokości geograficznej: W strefie międzyzwrotnikowej roczna amplituda temperatury powietrza jest niewielka. Jest to związane z dużą wysokością Słońca a tym samym z dużym kątem padania promieni Słonecznych. Roczna różnica temperatur najcieplejszego i najchłodniejszego miesiąca wzrasta w miarę wzrostu szerokości geograficznych, oraz w miarę oddalania od zbiorników wodnych. W wyższych szerokościach geograficznych wysokie roczne amplitudy powietrza spowodowane są głównie niskimi temperaturami, oraz krótkimi dniami podczas zimy.
• od rodzaju podłoża: Roczna amplituda temperatury powietrza jest niewielka nad powierzchniami oceanicznymi. Nad lądami wartość omawianej różnicy wzrasta od kilkunastu stopni na wybrzeżu do kilkudziesięciu w głębi kontynentów. Średnie temperatury powietrza w lecie zmieniają się nieznacznie, podczas gdy temperatury zimy spadają bardzo wyraźnie, co wpływa na wzrost amplitudy rocznej.