Источник тепла и света на Земле. Нагревание атмосферы. Распределение тепла на земной поверхности

Солнце является основным источником тепла и света на Зем­ле. Это огромный газовый шар с температурой на поверхности пколо 6000 К. Солнце излучает в пространство огромное количе-■ ню электромагнитных волн и корпускул. Одну двухмиллиард-и\ю долю этой материи получает Земля 5,71 • 10²⁴ Дж в год. ¹ олнечное тепло нагревает Землю, приводит в движение воздух, ■чу, образуя круговорот воды, создает условия для жизни ра­ций и животных.

Солнечная радиация измеряется в джоулях, на границе ат-гферы 1 см² поверхности, перпендикулярной солнечным лучам,

■мучает в 1 мин около 8 Дж. Эту величину назвали солнечной тоянной. Проходя через атмосферу, солнечная радиация ча-i'iiio поглощается, частично рассеивается и отражается, умень-(тся на 15—20%. Максимальная же интенсивность наблюда-н при отвесном падении солнечных лучей. Если бы атмосферы |'>ыло, то каждый квадратный сантиметр Земли получал бы пд более 4,2-10⁶ Дж от отвесно падающих солнечных лучей. |ду шарообразности Земли солнечные лучи падают на по­лость ее под разными углами, поэтому каждый квадратный гимстр земной поверхности в среднем получает по 1,092 •

■■" Дж.

(шшеимость интенсивности солнечной радиации от угла па­нн лучей выражается формулой /i = /о • sin h, где /₀ — интен-iiticii) солнечной радиации при отвесном падении лучей; U—

82

83

интенсивность радиации при падении солнечных лучей под уг­лом h.

Итак, чем меньше угол падения лучей, тем меньше поступает солнечной энергии на поверхность Земли. Кроме того, поступление солнечной энергии зависит от продолжительности освещения и прозрачности воздуха. Общее количество солнечной энергии и летние месяцы у полярного круга примерно равно количеству ос на побережье Крыма.

Солнечная радиация может быть прямой и рассеянной. При мая радиация представляет поток параллельных лучей, идущих непосредственно от Солнца. Рассеянная радиация поступает <■■■ пест небосвода. В умеренных широтах приходится примерив !">()% па рассеянную, в полярных доля ее увеличивается до 80"/,

Прямая и рассеянная солнечная радиация вмес­те составляют суммарную (Q-\-q = S). Систематиче­ские измерения потока суммарной радиации по­казали, что ее количество зависит прежде всего от широты места, т. е. от уг­ла падения солнечных лу­чей на поверхность Зем­ли. Так, Крайний Север нашей страны получает ежегодно 2,52-10⁵ Дж/см², лесная зона — 3,8-10⁵ Дж/см², степная — 5,0Х XI О⁵ Дж/см², а пусты­ня — 6,7-10⁵ Дж/см². Мно­го ли это?

Рассмотрим для при­мера солнечную радиа­цию в лесостепной зоне, где 1 см² получает в тече­ние года 4,2-10⁵ Дж, т. е. 1 м² — 4,2-10⁹ Дж. Соот­ветственно, 1 га в течение года получает 4,2-10¹³ Дж. Как видим, величина астрономическая. Сколь­ко же нужно затратить угля, чтобы получить столько энергии? При сжигании 1 т угля полу­чают 2,9-10⁷ Дж. 4,2Х ХЮ¹³: 2,9-10⁷= 1448 200 ||1ичит, чтобы получать на 1 га столько тепла, сколько дает nine, нужно сжигать в год почти 1450 000 т угля. ¹> чего зависит распределение температуры воздуха над по-тыо Земли?

уже отмечалось, поступление солнечной радиации зави-широты места. Экваториальные и тропические области ют от Солнца тепла больше, чем умеренные и полярные, по, распределение температуры воздуха зависит прежде i широты места. Больше всего тепла получает экватори-■I *| область. Горим важным фактором является распределение суши и Иода — теплоемкое тело. Для нагревания ее требуется в }|,iji больше тепла, чем для такого же объема горной поро-

м

85

_I

——— —— : ~ : ~ ™™ 1 ——— ' I ческого океана у берегов

Европы никогда не за­мерзают и на берегах Скандинавского полуост­рова растут леса, тогда как в этих же широтах на полуострове Лабрадор простирается тундра.

«Холодильниками» Зе­мли являются Арктика и Антарктика. Здесь скап­ливается холодный воз­дух и затем стекает в умеренные широты, при­нося похолодания.

Кроме того, темпера­ тура воздуха зависит от высоты места над уров­ нем моря. На каждые 100 м подъема темпера­ тура в среднем понижает­ ся на 0,6°, вот почему на высоких горах снег не стаивает даже летом и здесь образуются ледни­ ки. Средняя температура июля в тундре и на крайнем юге нашей стра­ ны —.на Памире, возвы­ шающемся на 4—5 км J над уровнем моря, при-

мерно одинакова.

Итак, распределение _ температуры воздуха над

/in Вода медленно нагревается, но так же-медленно остывает,, поверхностью Земли за-

wroMV океаны экваториальных и тропических широт являют- мт от широты места, распределения суши и воды, морских

' кТ бы поиводными аккумуляторами тепла на Земле. В проти- • i, скопления льдов и от высоты места над уровнем моря.

, .опожность воде суша быстро нагревается и быстро осты- i мидпо распределение тепла на земной поверхности можно

"L океанами наблюдается более плавный ход как суточ- ..'лрдить по картам изотерм. Изотермы-линии, соединяю-

м.х так и годовых температур, а над сушей - более резкий. ■■ мата с одинаковой средней температурой. В учебной прак-

йпияние океана и суши можно иллюстрировать следующимиI •■ пользуются картами изотерм июля —самого теплого ме-

.,,,,,«»• пя^нштя fамплитуда) между самым теплым и холод ш северного полушария и картами изотерм января —

In ш мосядами для лТндона^оставляет 14°, Москвы - 28°, Свор колодного месяца (см. карты изотерм, рис. 15, 16).

иым месяцами д _ка^А__ ₆₂о и бы распределение тепла зависело только от широты ме-

^ДЛ<г!пм1шпр влияние на распределение тепла оказывают морекм, направления изотерм были бы параллельны экватору.

^{1>Ш1 у} miр™ январских изотерм изгибы их в отдельных местах

"'т'чппн- течения способствуют повышению температуры, \.. форму замкнутых кривых. Так, в пределах Восточной Си-

.п(.д111.н^; понижению ее. Так, воды северной части Атлант .поражены замкнутые изотермы: в центре —48°С, а далее

⁸⁷

_I

—40°, —32°С. Это самые холодные места в северном полушарии. Далее обратите внимание на изгибы изотерм над океанами (се­вер Атлантического и Тихого океанов), обращенные в сторону Северного полюса. А над материками их изгибы направлены в сторону экватора. Океаны зимой теплее, чем материки, поэтому изгибы изотерм направлены над океанами к полюсу. Материки же зимой сильнее охлаждаются, температуры воздуха над ними ниже, поэтому изгибы материковых изотерм направлены к эк­ватору.

В южном полушарии ход изотерм более плавный, так как под­стилающая поверхность здесь однородна. Это в основном океан. Самые -высокие температуры наблюдаются в январе на матери­ках в Австралии, Южной Африке (изотерма +30°). Это самые теплые места для южного полушария.

Июльские изотермы показывают распределение тепла для самого теплого месяца в северном полушарии и холодного —■ для южного полушария. Замкнутые изотермы +30 и +32°С ограни­чивают Северную Африку, Аравийский полуостров и Централь­ную Азию. На территории нашей страны самые высокие темпе­ратуры наблюдаются в Средней Азии. Здесь проходят изотермы июля +30 и +32°С. По средней части СССР проходит изотерма + 20^С'С. Изотерма +10°С совпадает с южной границей тундры.

Июльские изотермы имеют обратные изгибы по сравнению с январскими. Океаны в июле холоднее, чем материки, поэтому изгибы июльских изотерм над океанами направлены к экватору, а над более теплыми материками — к полюсу.

Вопрос и задания. 1. Проведите через каждый час наблюдения за тем­пературой воздуха днем в ясную и пасмурную погоду. Составьте графики хода температуры, сделайте .их анализ. 2. Температура воздуха на аэродроме +20°С. Самолет летит на высоте 10 000 м. Какова температура воздуха на этой высоте? 3. Объясните зависимость температуры воздуха от высоты Сол­нца над линией горизонта в течение суток и в течение года. 4. Вычислите го­довую амплитуду температуры для вашей местности. 5. По климатической карте мира вычертите график изменения годовой амплитуды температур по 50° с. ш. на материке Евразия. 6. По картам изотерм июля и января опре­делите самые жаркие и сам"ые холодные места на Земле. Объясните, почему именно в этих местах наблюдаются самые низкие и самые высокие темпера­туры. 7. Проследите ход изотермы 0°С в январе. Объясните, как вы это пони­маете.