Пояса планеты
Геологическая история Земли составляет сотни миллионов лет. В течение этого периода лицо планеты изменялось до неузнаваемости. Возникали новые континенты, они объединялись и распадались, огромные участки суши поглощались океаном. Соотношение между площадью океанов и земной поверхностью претерпевало изменения, влияющие на структуру теплового баланса. В этот период активного преобразования облика планеты еще не сформировалась географическая зональность. Специалисты по истории Земли считают, что климат «молодой» планеты был теплым, ледники и холодные моря отсутствовали, поэтому разница температур между полюсами и экватором была незначительна. В те далекие времена в Арктике росли непроходимые леса, амфибии и рептилии распространились по всей планете. Ученые считают, что термическая зональность вначале установилась в южном полушарии, а через некоторое время сформировалась и в северном полушарии.
Первые признаки возникновения тепловой зональности появились 70 млн. лет назад, а окончательный этап формирования относится к четвертичному периоду кайнозойской эры. К моменту появления Homo sapiens на Земле четко выделялись пять тепловых поясов – по два холодных и умеренных, а один жаркий. В течение миллионов лет изменялись границы между поясами. Граница холодного арктического пояса в древности проходила по территории современной Московской области. Это была зона тундры. Греческие историки, например Плиний, в своих трудах писал о тепловых поясах. Он считал, что Земля имеет 6 тепловых поясов – по два холодных, умеренных, жарких. Многие путешественники также упоминали в своих записках тепловые пояса планеты. Древние люди связывали величину нагрева поверхности на разных широтах с изменением угла наклона падающих солнечных лучей. Например, в высоких (северных) широтах Солнце располагается низко над горизонтом, поэтому на поверхность поступает мало тепла, следовательно, там холоднее. Эта закономерность была известна около 3 тыс. лет и считалась аксиомой, но сравнительно недавно это утверждение было опровергнуто.
Многолетние наблюдения в Антарктиде и Арктике определили, что количество энергии поступающей от Солнца на единицу площади в летний период очень мало, но учитывая беспрерывный продолжительный полярный день, суммарное количество существенно больше, чем на экваторе планеты. Почему же там не тепло? Ведь летняя температура в этих регионах редко выше + 10 градусов, следовательно, тепловой режим зависит не только от поступившего солнечного тепла. Современная климатология считает, что чрезвычайно важную роль играет альбедо - отражательная способность поверхности. Лед, снег отражает до 90% солнечной энергии, а обычная поверхность, не покрытая снегом, всего 20%. Если же, предположим, снег и лед Арктики растает, то альбедо поверхности существенно уменьшится, что приведет к изменению климата северного полушария и его тепловых зон. Как только температура океана в арктическом бассейне увеличится, то в тундре появятся леса. Ученые считают, что после распада Гондваны (древний суперконтинент) формирование климата и тепловых поясов южного полушария реализовывалось по схожему сценарию.
Тепловые пояса – регионы планеты с определенными температурными условиями. На Земле насчитывается пять тепловых поясов, расположенных вдоль параллелей.
Важно знать, что формирование тепловых поясов зависит не только от количества энергии, полученной от Солнца. На этот процесс оказывают огромное влияние и другие факторы – распределение тепла по поверхности и либидо.
Пояса увлажнения
Наряду с тепловыми условиями в процессах создания климата важнейшая роль принадлежит условиям увлажнения – интенсивности испарения и количеству осадков.
Увлажнение - это пропорция между суммарным количеством выпавших осадков и количеством влаги, испарившейся при определенной температуре.
Прослеживается определенная связь распределения увлажнения с географической зональностью. При перемещении от экватора к полюсам общее количество влаги сокращается, но в отдельных регионах эта закономерность нарушается наличием особых климатических и географических условий следующего порядка:
- Окружающие регион горы ограничивают свободную циркуляцию воздушных масс.
- Мощные восходящие или нисходящие воздушные потоки.
- Особые условия формирования облачности.
Горные массивы и хребты располагаются как в меридиональном, так и в широтном направлении. Известно, что основное количество осадков задерживается наветренными склонами, а с другой стороны хребтов выпадает очень мало осадков, иногда они совсем отсутствуют. В экваториальных регионах прогретый легкий воздух создает восходящие потоки, достигающие точки насыщения и приносящие щедрые осадки. Тропические же широты характеризуются мощными нисходящими потоками, иссушающими воздух. Поэтому в этих областях выпадает очень небольшое количество осадков. Их практическое отсутствие способствует формированию сухих степей и полупустынь. К северу и югу от тропиков зональность осадков постепенно восстанавливается и сохраняется до полюсов. Кроме того, большое значение приобретает распределение облачности.
От величины поглощенной энергии солнца зависит температура среды, влияющая на испарение, определяющее условия увлажнения на Земле. Величина испарения – количество влаги испарившейся при определенной температуре.
При движении с севера на юг величина увлажнения становится меньше. Если в таежной зоне эта величина равна - 1, то в зоне степей – 2, для пустынь характерна величина увлажнения свыше 3, ведь чем выше температура, чем активнее испарение влаги.
Рассмотрим классический пример. Земля в степи может прогреться до 70 градусов при сухом и раскаленном воздухе. Орошение резко изменяет ситуацию. Становится прохладно, увеличивается влажность. Почва оживает и покрывается зеленью. До полива воздух был раскален из-за отсутствия влаги, а испарение поглотило часть тепла и стало прохладнее. Следовательно, условия увлажнения зависят не только от интенсивности испарения, но и большой степени от количества осадков.
Пояса давления
Стандартным атмосферным давлением считается величина – 760 мм. Ртутного столба. Это давление, измеренное при температуре 0 градусов на широте 45 градусов. Если подниматься на высоту, то атмосферное давление уменьшается, т.к. уменьшается величина атмосферного «столба». Регионы планеты, расположенные на разных высотах относительно уровня моря, имеют свои значения атмосферного давления.
Предположим, что город N расположен на высоте 250 м над уровнем мирового океана. Известно, что каждые 10,5 м высоты соответствуют 1 мм ртутного столба. Разделив 250/10,5 = 23,8 мм или округленно 24 мм. 760 – 24 = 736 мм рт. ст. Это значит, что в городе N нормальное атмосферное давление – 736 мм рт. ст.
В течение суток происходит естественное изменение температуры воздуха, а также спонтанное перемещение воздушных масс, поэтому атмосферное давление периодически изменяется. Оно дважды (утром и вечером), повышается, и дважды уменьшается (после полудня и после полуночи). Для материков характерно максимальное давление зимой, а минимальное – летом.
Нагрев земной поверхности неравномерен, поэтому давление имеет четко выраженный зональный характер. Величина атмосферного давления неразрывно связана с температурой воздуха в конкретном регионе.
На нашей планете сформировались 3 пояса низкого давления и 4 пояса, в которых преобладает высокое атмосферное давление. Низкое давление характерно для экваториальных и умеренных широт. К тому же в умеренных широтах величина давления зависит от времен года. Постоянно высокое давление характерно для тропических и антарктических и арктических широт.
Формирование характерных поясов атмосферного давления связано с неравномерным распределением солнечной энергии и вращение планеты. В летний период полушария нагреваются неравномерно, поэтому происходит смещение поясов давления к северу, а зимой они смещаются к югу.