Климатические особенности Земли определяются в основном величиной поступающей солнечной радиации на ее поверхность, особенностями атмосферной циркуляции. Количество солнечной радиации, поступающей на Землю, зависит от географической широты.
Солнечная радиация
Солнечная радиация - вся совокупность солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли. Кроме видимого солнечного света, она включает невидимые ультрафиолетовое и инфракрасное излучения. В атмосфере солнечная радиация частично поглощается, частично рассеивается облаками. Различают прямую и рассеянную солнечную радиацию. Прямая солнечная радиация - солнечная радиация, доходящая до земной поверхности в виде параллельных лучей, исходящих непосредственно от Солнца. Рассеянная солнечная радиация - часть прямой солнечной радиации, рассеянной молекулами газов, поступающая на земную поверхность от всего небесного свода. В пасмурные дни рассеянная радиация является единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Суммарная солнечная радиация включает прямую и рассеянную солнечную радиацию и достигает поверхности Земли.
Солнечная радиация - это важнейший источник энергии атмосферных процессов - формирования погоды и климата, источник жизни на Земле. Под влиянием солнечной радиации нагревается земная поверхность, а от нее - атмосфера, испаряется влага, происходит круговорот воды в природе.
Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию (поглощенная радиация), нагревается и сама излучает тепло в атмосферу. Поглощенная земной поверхностью радиация расходуется на нагрев почвы, воздуха, воды. Нижние слои атмосферы в значительной мере задерживают земное излучение. Основную часть поступающей на земную поверхность радиации поглощает пашня (до 90 %), хвойный лес (до 80 %). Часть солнечной радиации отражается от поверхности (отраженная радиация). Наибольшей отражательной способностью обладают свежевыпавший снег, поверхность водоемов, песчаная пустыня.
Распределение солнечной радиации на Земле зонально. Она убывает от экватора к полюсам в соответствии с уменьшением угла падения солнечных лучей на земную поверхность. На поступление солнечной радиации на поверхность Земли влияют также облачность, прозрачность атмосферы.
Материки по сравнению с океанами получают больше солнечной радиации благодаря меньшей (на 15-30 %) облачности над ними. В Северном полушарии, где основная часть Земли занята материками, суммарная радиация выше, нежели в Южном океаническом полушарии. В Антарктиде, где чистый воздух и высокая прозрачность атмосферы, поступает большое количество прямой солнечной радиации. Однако из-за высокой отражательной способности поверхности Антарктиды температура воздуха отрицательная.
Тепловые пояса
В зависимости от количества солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли, на земном шаре выделяют 7 тепловых поясов: жаркий, два умеренных, два холодных и два пояса вечного мороза. Границами тепловых поясов являются изотермы. Жаркий пояс с севера и юга ограничен средними годовыми изотермами +20 °С (рис. 9). Два умеренных пояса к северу и югу от жаркого пояса ограничены со стороны экватора средней годовой изотермой +20 °С, а со стороны высоких широт - изотермой +10 °С (средней температурой воздуха самых теплых месяцев - июля в Северном и января в Южном полушариях). Северная граница совпадает примерно с границей распространения лесов. Два холодных пояса к северу и югу от умеренного пояса в Северном и Южном полушариях лежат между изотермами +10 °С и 0 °С самого теплого месяца. Два пояса вечного мороза ограничены изотермой 0 °С самого теплого месяца от холодных поясов. Царство вечных снегов и льдов простирается к Северному и Южному полюсам.
Распределение температуры воздуха на Земле
Так же как и солнечная радиация, температура воздуха на Земле изменяется зонально от экватора к полюсам. Эту закономерность наглядно отражают карты распределения изотерм самого теплого (июля - в Северном полушарии, января - в Южном) и самого холодного (января - в Северном полушарии, июля - в Южном) месяцев в году. Самой «теплой» параллелью является 10° с. ш. - термический экватор, где средняя температура воздуха +28 °С. Летом он смещается к 20° с. ш., зимой приближается к 5° с. ш. Большая часть суши находится в Северном полушарии, соответственно термический экватор сдвигается к северу.
Температура воздуха на всех параллелях Северного полушария выше, чем на аналогичных параллелях Южного полушария. Средняя годовая температура в Северном полушарии составляет +15,2 °С, а в Южном полушарии - +13,2 °С. Это связано с тем, что в Южном полушарии океан занимает большую площадь, и, следовательно, больше тепла тратится на испарение с его поверхности. Кроме того, охлаждающее влияние на Южное полушарие оказывает материк Антарктида, покрытый вечными льдами.
Средняя годовая температура в Арктике на 10-14 °С выше, чем в Антарктиде. Это в значительной степени определяется тем, что Антарктида покрыта обширным ледниковым панцирем, а большая часть Арктики представлена Северным Ледовитым океаном, куда проникают теплые течения из более низких широт. Например, отепляющее влияние на Северный Ледовитый океан оказывает Норвежское течение.
По обе стороны экватора располагаются экваториальные и тропические широты, где средняя температура зимой и летом очень высокая. Над океанами изотермы распределяются равномерно, почти совпадают с параллелями. У побережий материков они сильно искривляются. Это объясняется неодинаковым нагреванием суши и океана. Кроме того, на температуру воздуха у побережий оказывают влияние теплые и холодные течения, преобладающие ветры. Особенно это заметно в Северном полушарии, где расположена большая часть суши. (Проследите распределение температур по тепловым поясам с помощью атласа.)
В Южном полушарии распределение температур более равномерно. Однако здесь есть свои горячие области - пустыня Калахари и Центральная Австралия, где температура января поднимается выше +45 °С, а июля падает до –5 °С. Полюсом холода является Антарктида, где был зафиксирован абсолютный минимум –91,2 °С.
Годовой ход температуры воздуха обусловлен ходом солнечной радиации и зависит от географической широты. В умеренных широтах максимум температур воздуха наблюдается в июле в Северном полушарии, в январе - в Южном, а минимум - в январе в Северном полушарии, в июле - в Южном. Над океаном максимумы и минимумы запаздывают на месяц. Годовая амплитуда температур воздуха возрастает с широтой местности. Наибольших значений она достигает на континентах, значительно меньших - над океанами, на морских побережьях. Самая маленькая годовая амплитуда температур воздуха (2 °С) наблюдается в экваториальных широтах. Самая большая (более 60 °С) - в субарктических широтах на материках.
Количество солнечной радиации, поступающей на Землю, зависит от угла падения солнечных лучей, облачности и прозрачности атмосферы. Так же как и солнечная радиация, температура воздуха на Земле распределяется зонально и понижается от экватора к полюсам.
Неравномерный нагрев земной поверхности обусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определенными температурами воздуха называются тепловыми поясами. Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца. Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого "изо" - Одинаковый, "терма"- Тепло). Это линии на карте, соединяют точки с одинаковой температурой.
Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным и Южным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0С. Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22 декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом 900). Воздуха от поверхности сильно нагревается. Поэтому там жарко в течение года.
Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Они протянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучи там падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, тем наклон больше. Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результате меньше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем в жарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима, весна, лето, осень. При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительная и холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные пояса со стороны полюсов ограничивает изотерма теплого месяца 10 0С. Она является пределом распространения лесов.
Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат между изотермами 10 0С и 0 0С самого теплого месяца. Солнце там зимой по несколько месяцев не появляется над горизонтом. А летом, хотя и не заходит за горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучи лишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не только нагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимы холодные и суровые, а лето короткое и прохладное.
Два пояса вечного холода (северный и южный) окружены изотермой с температурами всех месяцев ниже 0 0С. Это царство вечного льда.
Итак, нагрева и освещения каждой местности зависит от положения в тепловом поясе, то есть - от географической широты. Чем ближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением от экватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температура воздуха снижается.
Важно помнить, что линии тропиков и полярных кругов за пределы тепловых поясов принимаются условно. Поскольку в действительности температура воздуха определяется еще и рядом других условий (см. статью основные и переходные климатические пояса).
Основные вопросы. Что такоесолнечная радиация? Как распределяется солнечная радиация по земной поверхности?
Солнечная радиация – солнечный свет в широком смысле слова, т.е. излучение Солнца в пространстве в виде электромагнитных волн (от radiatio – сияние). Солнечная радиация – важнейший источник энергии атмосферных процессов– формирования погоды и климата, основной источник жизни на Земле.
Кроме солнечного света Солнца, который воспринимается нашим зрением, от Солнца поступают невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные излучения. В атмосфере солнечная радиация частично отражается облаками, частично поглощается, переходя в тепло, и частично рассеивается. Не все территории Земли поглощают солнечную радиацию в одинаковой степени. Значительную часть радиации поглощают пашня (до 90 %), хвойный лес (80%). Солнечная радиация, которая распространяется в космическом пространстве и достигает земной поверхности, частично отражается обратно в атмосферу. Наибольшей отражательной способностью обладают свежевыпавший снег, песчаная пустыня.
Чаще всего солнечная радиация выражается в тепловых единицах – в калориях за определенное время на единицу площади.(рис)
Распределение солнечной радиации по поверхности Земли зонально . Она убывает от экватора к полюсам в соответствии с уменьшением угла падения солнечных лучей. (рис. 2) Бывают ли отклонения в распределении радиации? Да, бывают. Отклонения от зонального распределения объясняются различной облачностью и прозрачностью атмосферы. Материки получают солнечной радиации больше, чем океаны благодаря меньшей (на 15-30%) облачности над ними. В Северном полушарии, где основная часть Земли занята материками, суммарная радиация выше, нежели в Южном океаническом полушарии.(рис 2)
Тепловые пояса. В зависимости от количества солнечного тепла на земном шаре выделяют 5 тепловых поясов : один жаркий, два умеренных, два холодных . Границами тепловых поясов являются изотермы. Жаркий пояс с обеих сторон ограничен годовыми изотермами + 20 °С. Два умеренных пояса ограничены со стороны экватора годовой изотермой +20°С, а со стороны полюсов +10°С самого теплого месяца. Северная граница совпадает примерно с границей тундры и леса. Два холодных пояса лежат между изотермами +10° и 0° самого теплого месяца. На суше – это зоны тундры. Две области вечного мороза ограничены изотермой 0°С. Это царство вечных снегов и льдов.(Рис. 3,4).
Распределение температуры по поверхности Земли так же как солнечной радиации зонально и изменяется от экватора к полюсам. Эта закономерность наглядно отображена на климатических картах мира, где показаны годовые изотермы или изотермы самого теплого и холодного месяцев. (рис. 3)(Изучите распределение температуры по поверхности Земли по карте). Анализируя годовые изотермы на климатической карте мира, вы придете к следующим выводам. Во - первых , в экваториальных широтах понижение температуры воздуха по мере удаления от экватора происходит медленно, в умеренных - довольно быстро, в приполярных широтах - вновь медленно. Во-вторых, температура на всех параллелях Северного полушария выше, чем на аналогичных параллелях Южного полушария. Такое явление объясняется тем, что в Южном полушарии большую площадь занимает океан, следовательно, и больше теплоты затрачивается на испарение. Кроме того, значительное охлаждающее влияние оказывает материк Антарктида, покрытый льдами.В - третьих, изотермы не совпадают с параллелями из-за неодинаковых условий нагревания и охлаждения суши и моря, влиянием теплых и холодных течений в сочетании с господствующими западными ветрами. Это особенно заметно в Северном полушарии, где наблюдается чередование материков и океанов. (рис.3)
Годовая величина суммарной радиации определяется географической широтой, прозрачностью атмосферы и продолжительностью освещения и зависит, прежде всего, от угла падения солнечных лучей на земную поверхность и облачности. В целом суммарная радиация уменьшается от экватора к полюсам.
1. Что такое солнечная радиация? 2.Покажите на карте с помощью изотерм распределение температурпо поверхности Земли. Объясните причины.*3. Покажите на физической карте мира границы тепловых поясов. **4.Почему границы тепловых поясов проводят по изотермам?
Все жизненные процессы на Земле связаны с тепловой энергией. Главным источником от которого Земля и атмосфера получают тепловую энергию является Солнце. Оно излучает энергию в виде разнообразных лучей - электромагнитных
волн, распространяющихся со скоростью 300000 километров в секунду (км / с). Такие излучения называются солнечной радиацией, которая состоит из лучей различной длины, которые несут к Земле
свет и тепло.
Солнечная радиация бывает прямой и рассеянной. Радиация, которая приходит непосредственно от Солнца в виде прямых солнечных лучей при безоблачном небе называют прямой. Она несет наибольшее количество света и тепла. Но проходя через атмосферу, солнечные лучи частично рассеиваются, отклоняются от первоначального пути вследствие отражения от молекул воздуха, капель воды, пылинок и превращаются в лучи, которые расходятся во всех направлениях. Такая радиация называется рассеянной. Поэтому свет бывает и в таких местах, куда прямая солнечная радиация не проникает (теневая часть гор, скал, леса, зданий). Всю солнечную радиацию, которая поступает на Земную поверхность называют суммарной.
Земная поверхность частично поглощает солнечную радиацию, а часть ее отражает. Радиация, поглощенная земной поверхностью называется поглощенной, а отраженная - отраженной. Отношение отраженной солнечной радиации к суммарной выраженное в процентах называется альбедо. Альбедо зависит от цвета поверхности. Так наибольшее значение альбедо имеет для снега (так белый цвет отражает солнечные лучи) - 80-90%, всего для черной пашни - 5-10%
Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию, нагревается сама и нагревает воздух. Больше нагреваются низшие слои воздуха, непосредственно примыкающих к земной поверхности. Поэтому с высотой температура воздуха снижается в среднем на 0,6 ° на каждые 100 метров подъема. Это общая закономерность для тропосферы. Однако бывают случаи, когда воздух, находящийся выше имеет высокую температуру. Это явление называется температурной инверсией. Температурная инверсия связана с прохождением атмосферных фронтов. Механизм атмосферных фронтов вынесен в отдельную тему.
Количество суммарной солнечной радиации напрямую зависит от угла падения солнечных лучей. Чем ближе эта величина к 90о, тем больше солнечной энергии получает земная поверхность.
В свою очередь угол падения солнечных лучей определяется ее географической широтой. Угол падения солнечных лучей снижается с удалением от экватора к полюсам.
В связи с таким неравномерным распределением тепла на Земле выделяют 5 тепловых поясов: один жаркий, два умеренных и два холодных.
Именно солнечная радиация является определяющим фактором формирования температуры. Изотермы - это линии на карте (преимущественно климатической или синоптической), соединяющих точки с одинаковой температурой воздуха. На Земном шаре абсолютный максимум температуры был зафиксирован вблизи города Триполи (Ливия) - +58 оС. Самую низкую температуру в Северном полушарии вблизи поселка Ойм `якон - 70оС, а Земного шара в целом - вблизи российской станции" Восток "в Антарктиде - 89,2 оС.
Амплитуда - это разница между высокой и низкой температурой в данном месте за определенный период.
Условия нагрева воды и суши значительно отличаются. Теплоемкость воды вдвое выше, чем на суше. Это означает, что при поступлении равенстве тепла суша нагревается вдвое быстрее, а при охлаждении происходит обратное: вода охлаждается вдвое медленнее. На суше тепло сосредоточивается в верхнем ее слое, а в воде солнечные лучи сразу нагревают значительную ее часть, чему способствует и вертикальное перемещение воды. Как следствие вода впитывает тепла значительно больше, чем суша, удерживает его дольше и расходует равномерно. Итак, вода медленно нагревается и медленно остывает. тепловых поясов: один жаркий, два умеренных и два холодных.
>> Строение и состав атмосферы. Солнечная радиация
Глава 5
Атмосфера Земли. Климатообразующие факторы
§ 1. Строение и состав атмосферы. Солнечная радиация
Атмосфера (от греч. atmos - пар) - внешняя воздушная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов: азота (78,08 %), кислорода (20,95 %), аргона (0,93 %) и углекислого газа (0,03 %). В состав воздуха также входят в небольшом количестве инертные газы: гелий, неон, ксенон, криптон, водород, озон и другие, которые в общей сложности составляют около 0,01 %. Кроме того, в воздухе содержатся водяные пары и некоторое количество пыли.
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки
