Опыты в теплице: как бутыли с водой нагревают почву и воздух

Действительно ли вода в бутылках помогает нагреть воздух?

Очень многие огородники в своих теплицах раскладывают на грядках бутылки с водой в качестве защиты от весенних и осенних заморозков: в расчете на то, что, нагревшись днем, вода будет прогревать ранним утром воздух.
Ваш покорный слуга в физике не настолько силен, чтобы приводить в доказательство формулы и выкладки на основе ее законов, но к простой бытовой физике я вынужден обращаться, чтобы не терять почву под ногами.

воздух и почва
Чтобы не спотыкаться на ровном месте, нельзя рассматривать только изменения температуры воды, надо рассматривать всю триаду: почву, воду и воздух.
Ранней весной сначала прогревается воздух. Но почва даже в солнечный день может оставаться в промерзшем состоянии. Если она хорошо обработана осенью, достаточно влажная и имеет ровную поверхность, то прогрев и оттаивание происходят быстро, ведь к энергии солнца прибавляется внутреннее тепло земли, идущее снизу.

нагрев почвы
Оттаявшая почва начинает ежедневно прогреваться и накапливать тепловую энергию. Если температура воздуха ранней весной днем может быть выше 20 °С, а ночью – ниже 0 °С, то колебания температуры почвы очень небольшие, в пределах нескольких градусов. Этот период надо максимально использовать для прогрева земли, накрыв ее прозрачной пленкой. 
По моим наблюдениям, почва на глубине 10 см в течение солнечного дня прогревается, например, до 13–15 °С, а за ночь температура падает всего на 3–4 °С. Грунт накапливает в себе тепло очень медленно, но также медленно его и отдает в холодную погоду. Почву с полным правом можно назвать аккумулятором тепла.

вода в бутылках
Самая главная ошибка – это раскладывание бутылок на поверхности грядок: создавая под собой тень, емкости будут помехой для прогрева почвы. Температура воды зависит от температуры окружающей среды. В пасмурную погоду воздух в теплице и вода в емкостях прогреваются одинаково. В солнечный день схожие показатели наблюдаются дважды: минимальные – на восходе солнца, максимальные – во второй половине дня.
На фото: Температура воды и воздуха перед восходом солнца.

вода и воздух
На фото температуру воды показывает электронный термометр, а воздуха – бытовой, спиртовой. В своем описании я упоминаю солнечную погоду, а в пасмурную температура воды и воздуха практически одинаковые в течение суток.

кстати
После восхода солнца воздух в теплице прогревается очень быстро, а вода в бутылках еще 2–3 часа сохраняет ночную температуру.

И при нагреве, и при охлаждении температура воды постоянно отстает от температуры воздуха: фото наглядно это показывает. Во второй половине дня, когда начинается охлаждение воздуха, вода продолжает нагреваться. На фото температурный апогей (37 °С) имеет воздух. Теперь он будет остывать, а вода на 1–2 °С нагреется. Наступит второй момент, когда показатели будут одинаковыми. Теперь бы воскликнуть: остановись, мгновенье! И каким-то образом законсервировать в бутылках эти градусы тепла, но увы... Температура воды тоже начнет со временем понижаться.
Например, в апреле ночи еще длинные, и вода в бутылках достигает температуры воздуха уже в полночь. А к утру, в момент заморозков, никаких калорий тепла в емкостях уже нет. Воздух в теплице остывает до 2 °С и вода – тоже.

делаем выводы
Защищая рассаду, надо возлагать основную надежду на тепло почвы. Даже просто накинутый на рассаду укрывной материал, прижатый по периметру, значительно надежнее, чем емкости с водой. Проверил опытным путем и еще один спорный вопрос: вода никогда не сможет нагреться больше, чем воздух в теплице. 

на заметку
Вода в темных бутылках нагревается больше, чем в прозрачных, всего на 3–4 °С.