lämpötila

Selite Tähtitieteen tutkimissa kohteissa esiintyy lämpötiloja, jotka vaihtelevat lähes absoluuttisesta nollapisteestä miljooniin asteisiin. Lämpötila voidaan määritellä monella eri tavalla, ja sen arvo riippuu käytetystä määritelmästä. Erilaisia fysikaalisia prosesseja kuvaamaan tarvitaan kaikkia näitä erilaisia lämpötiloja, joten ei ole olemassa mitään ainoaa "oikeaa" lämpötilaa.

Usein lämpötila määritetään vertaamalla kohdetta, esimerkiksi tähteä, mustaan kappaleeseen. Vaikka tähdet eivät todellisuudessa säteile tarkasti mustan kappaleen tavoin, niiden säteilyn jakaumaa voidaan silti usein kuvata likimääräisesti mustan kappaleen jakaumalla. Koska jakauman muoto poikkeaa yleensä mustan kappaleen jakaumasta, se ei suoraan anna vastaavan mustan kappaleen lämpötilaa. Siksi havaitusta jakaumasta on jotenkin laskettava lämpötila, jolla mustan kappaleen säteily kuvaa mahdollisimman hyvin havaittua. Riippuen siitä, miten tämä sovitus tehdään, saadaan erilaisia lämpötilan arvoja.

Erilaiset lämpötilat eivät ole mitään mielivaltaisia suureita: ne on määritelty niin, että tasapainotilassa, termisessä tasapainossa, ne ovat kaikki yhtä suuria.

Efektiivinen lämpötila
Kirkkauslämpötila
Värilämpötila
Kineettinen lämpötila
Eksitaatiolämpötila
Ionisaatiolämpötila
Antennilämpötila

Ilman lämpötilaa ja erityisesti sen mittaamista käsitellään sääilmiöiden yhteydessä. Seuraavassa tarkastellaan ilmakehään ja sääilmiöihin liittyvää lämpötilaa. Käytännössä tämä vastaa esimerkiksi mustan kappaleen lämpötilaa. ].

Lämpömittarit perustuvat jonkin aineen lämpötilasta riippuvan ominaisuuden muutoksen mittaamiseen. Sähköisissä mittareissa tämä ominaisuus on yleensä sähkönjohtavuus, mekaanisissa lämpölaajeneminen: nestemittareissa lasin ja elohopean tai spriin erilainen laajeneminen, kinkku- ja saunamittareissa kahden metallisuikaleen oikeneminen kierteeltä. On varsin helppoa rakentaa sähköinen mittari, joka mittaa lämpötilan oikein ainakin yhden asteen tarkkuudella.

Useimmat "väärin" näyttävät mittarit mittaavat jotakin muuta kuin meitä ympäröivän ilman lämpötilaa. Toimistorakennuksen katolla oleva mittari voi mitata auringossa kuumenevan kattopahvin lämpötilaa, tuuletusaukon viereen sijoitettu mittari ulosvirtaavan ilman lämpötilaa. Suorassa auringonpaisteessa oleva mittari toimii kuin musta kappale, joka absorboi Auringon säteilyä ja lämpenee, kunnes saavuttaa tasapainotilan. Se mittaa siis vain omaa lämpötilaansa, joka riippuu mittariin osuvan säteilyn lisäksi myös lämpömittarin albedosta. Siksi arkikielessä hyvin usein käytetty "ilman lämpötila auringossa" ei ole oikeastaan lainkaan mielekäs käsite.

Virallisilla säähavaintoasemilla lämpömittari on kahden metrin korkeudella valkoisessa, harvasta rimoituksesta rakennetussa kaapissa, jonka ovi aukeaa pohjoiseen. Kaappi eli mittauskoju sijaitsee nurmikkoaukealla. Näin pyritään saamaan mahdollisimman edustava havainto ilman lämpötilasta, sillä kojussa oleva mittari ei itse lämpene Auringon paahteessa mutta ympäristössä lämminnyt ilma pääsee esteettä virtaamaan mittarin luo.

Itse asiassa kojussa on useimmiten neljä lämpömittaria ja hiuskosteusmittari. Tavallista lämpömittaria käytetään myös yhdessä kostean lämpömittarin kanssa ilman suhteellisen kosteuden mittaamiseen. Maksimimittari muistuttaa kuumemittaria: sen elohopeaputkessa on kapea kohta, jonka ohi elohopea pääsee virtaamaan ylöspäin laajetessaan lämpenemisen takia, mutta alaspäin mittarin lukema tulee vain ravistamalla. \i{Minimimittarissa} nesteenä ei käytetä elohopeaa vaan spriitä, koska se on läpinäkyvää. Spriissä kelluu merkkitikku, joka siirtyy matalampaa lämpötilaa kohti nesteen pintajännityksen vetämänä lämpötilan laskiessa, mutta ei siirry toiseen suuntaan lämpötilan noustessa, vaan päästää nesteen virtaamaan ohitseen. Minimimittaria pidetään vaakasuorassa ja se "nollataan" kallistelemalla ja siten valuttamalla mittatikku nestepatsaan päähän.

Kojussa on myös paikka toiselle minimimittarille, joka asetetaan yön ajaksi maanpinnalle. Sen lukeman mukaan määritellään, onko asemalla ollut hallaa vai ei; hallalla tarkoitetaan pakkasta maanpinnalla kasvukauden aikana. Toinen ääriarvomittareihin liittyvä lämpötilakäsite on helle: hellettä on, kun päivän maksimilämpötila on 25 astetta tai enemmän.

Ihmisen aistima lämpötila ei ole sama kuin se, jota lämpömittari mittaa. Aurinko lämmittää tummiin vaatteisiin pukeutunutta enemmän kuin vaaleapukuista, makaavaa enemmän kuin seisovaa ja kaikkia valossa olevia pintoja enemmän kuin varjoon sijoitettua mittaria, jolla pyritään mittaamaan mittarin ohi virtaavan ilman lämpötilaa.

Lämpömittarin lukema ei siten yksin kuvaa ihmisen kokemaa lämpimyyttä. Hikoilemisen tarkoitus on sitoa lämpöä haihtumiseen, ja haihtuminen riippuu tuulen nopeudesta ja ilman suhteellisesta kosteudesta. Niinpä hautovan hellepäivän seisova kostea ilma läkähdyttää helpommin kuin kuiva ja tuulinen kesäpäivä.

Myös kylmällä säällä tuuli jäähdyttää ihoa, mutta silloin ei puhuta vilvoittavasta tuulenvireestä vaan siitä, miten tuuli lisää pakkasen purevuutta. Monet sisämaan ihmiset kuvittelevat, että rannikolla kosteus saa tuulen tuntumaan kylmemmältä. Tämä voi osittain liittyä siihen, että kosteat vaatteet eristävät lämpöä huonommin kuin kuivat. Paljaalla iholla eroa ei tunnu, ellei kosteudesta tiivisty pisaroita, joiden haihtuminen sitoo lämpöä. Pakkasella \ii{absoluuttinen kosteus} on aina niin pieni, ettei sillä ole merkittävää vaikutusta. Sen sijaan meren pienempi kitka sekä syystalvella sulan meren aikaansaama labiili rajakerros tekevät rannikkoseuduista tuulisempia kuin sisämaasta.

Tuuli lisää pakkasen purevuutta, vaikka ei vaikutakaan lämpötilaan. Kymmenen asteen pakkasta tyynellä ei pidetä edes kylmänä, mutta tuulen puhaltaessa 12 m/s se aiheuttaa jo paleltumisvaaran. Huomaa, että alarajalla tuulen nopeus on 2 m/s; käytetty kaava ei sovellu pienemmille nopeuksille.

Ihmisen palelemiseen ja paleltumiseen vaikuttaa iholta häviävä lämpö, joka riippuu paitsi ilman lämpötilasta myös tuulen nopeudesta ja vaatetuksesta. Käyrät ylläolevassa kuvassa kuvaavat pakkasen purevuutta eli lämpötilan ja tuulen yhteisvaikutusta paljaaseen ihoon. Jos syö eväitä paljain käsin 10 asteen pakkasessa tuulen ollessa 5 m/s, kädet jäähtyvät yhtä nopeasti kuin tyynellä säällä 20 asteen pakkasella. Vastoin aika yleistä luuloa tuuli ei sinänsä mitenkään vaikuta mitattuun lämpötilaan.

Erikieliset vastineet

temperature

englanti (English)

Käytetyt lähteet

Zubenelgenubi

Alaviitteet

Lähdeviittaus tähän sivuun:
Tieteen termipankki 24.4.2024: Tähtitiede:lämpötila. (Tarkka osoite: https://tieteentermipankki.fi/wiki/Tähtitiede:lämpötila.)

Siirry tarkastelemaan sivun muokkaushistoriaa →