Температура воздуха. Нагрев атмосферы

Температура воздуха – одна из основных характеристик погоды, широко употребляемая и хорошо изученная. Температуру воздуха измеряют в тени на высоте 2 м от земной поверхности. Для измерения температуры используют термометры. Географы оперируют понятиями среднесуточной, среднемесячной и среднегодовой температуры. На географических картах распределение температур изображают изотермами – линиями, соединяющими точки с одинаковой температурой. Обычно используются понятия изотермы июля и изотермы января, то есть изотермы самого жаркого и самого холодного месяцев.

Изотермы января в Европе

Атмосферный воздух нагревается посредством теплообмена с земной поверхностью, которая, в свою очередь, нагревается электромагнитным излучением Солнца, называемым солнечной радиацией.

Солнце нагревает земную поверхность, а от нее нагревается воздух.

Земля получает всего лишь одну двухмиллиардную часть солнечной радиации.

Различают три типа солнечной радиации – прямую, рассеянную и суммарную.

Прямой радиацией называется солнечное излучение, которое беспрепятственно доходит до поверхности Земли в виде прямых солнечных лучей в ясный день (то есть – при безоблачном небе). На долю прямой радиации приходится до 80 % поступающего к Земле солнечного тепла.

Рассеянной радиацией называется солнечное излучение, которое рассеивается в атмосфере нашей планеты. Воздух отражает и преломляет солнечные лучи. В пасмурную погоду рассеянная солнечная радиация является единственным источником солнечной энергии, поступающей к поверхности Земли.

Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на поверхность Земли, называют суммарной радиацией. Величина суммарной солнечной радиации зависит от угла падения солнечных лучей, то есть – от географической широты и от продолжительности освещения. Выше уже говорилось о том, что угол падения солнечных лучей для нагревания земной поверхности важнее продолжительности светового дня.

Также на количество солнечной радиации влияет прозрачность атмосферы. Чем больше в году ясных дней, тем больше прямой солнечной радиации получает земная поверхность и тем сильнее она будет нагреваться.

Обратите внимание! Самыми жаркими территориями на нашей планете являются области тропических пустынь, расположенных выше экватора (например – пустыня Сахара). На первый взгляд это может показаться удивительным. На экваторе должно быть жарче всего, ведь там солнечные лучи падают на земную поверхность под прямым углом. Но дело не только в угле падения солнечных лучей, но и в прозрачности атмосферы. В тропических пустынях климат континентальный, конвекции то есть – облаков практически нет и практически вся получаемая там солнечная радиация является прямой. Вдобавок, поверхность пустынь очень слабо отражает солнечные лучи, то есть – почти вся солнечная радиация, дошедшая до земной поверхности, поглощается ею и нагревает ее. На экваторе же из-за влажного климата высокая облачность, а кроме того, растительный покров экваториальной зоны отражает до 20 % солнечных лучей.
Радиация, отраженная от поверхности земли, воды или облаков, называется отраженной.

Отраженная радиация не нагревает поверхность.

Так, например, у полюсов в дни солнцестояний (у Северного – 22 июня, а у Южного – 22 декабря) суммарная солнечная радиация больше, чем на экваторе, но поверхность земли на полюсах в эти дни практически не нагревается, потому что белая поверхность снега и льда отражает до 90 % солнечных лучей.

Отражающая способности объекта называется альбедо. Альбедо представляет собой отношение отраженной радиации к суммарной и выражается в долях или процентах. Альбедо свежевыпавшего снега может превышать 90 %. Альбедо облаков доходит до 80 %. А вот альбедо водной поверхности зависит от угла падения солнечных лучей – чем острее угол, тем больше света отражает вода. Разница получаестя огромной. Если в полдень на экваторе водная поверхность отражает всего 10 %, то в полярных районах – до 90 %. Средняя величина альбедо всей Земли составляет около 40 %.

Поглощенная радиация, которая нагревает земную поверхность, рассчитывается как разность суммарной и отраженной радиации.

Поскольку воздух нагревается от земной поверхности, то его температура зависит не только от широты, продолжительности освещения и характера земной поверхности, но и абсолютной высоты над уровнем океана. Вспомните, что в тропосфере температура понижается на 6 °C с каждым километром высоты.

Распределение суши и воды также влияет на температуру воздуха. Поскольку теплоемкость воды намного больше теплоемкости суши (земли, песка, камней и пр.), то суша быстро нагревается и быстро остывает, а вода нагревается медленно, но и сохраняет дольше тепло. Поэтому воздух над сушей днем теплее, чем над водой, а ночью холоднее. По той же причине на прибрежных территориях лето прохладнее, чем на тех же широтах, но вдали от берегов, а зима теплее.

Вода сохраняет высокую теплоемкость в любом агрегатном состоянии. Сухой воздух нагревается и остывает быстрее, чем влажный. Если на территорию, удаленную от берега моря, приходит влажный морской воздух, то резких суточных перепадов температуры не будет. Приход же сухого воздуха из центра материка на побережье приведет к резким перепадам.

Максимальная температура воздуха, зарегистрированная на нашей планете составляет 56,7 °C (Долина Смерти, Калифорния, США), а минимальная —89,2 °C (станция «Восток» в Антарктиде).
Зональное изменение температуры воздуха (изменение по широте) выражется в виде семи широтных тепловых поясов – один жаркий или тропический, два умеренных и два холодных и два морозных или полярных. Широтные пояса сменяются от экватора к полюсам.

Жаркий пояс расположен по обе стороны от экватора и ограничен среднегодовыми изотермами +20 °C. Эта область Земли получает больше всего солнечного тепла. В течение всего года здесь жарко, снег никогда не выпадает на равнинах, среднегодовая температура не опускается ниже +20 °C.

Умеренные пояса отделены от жаркого пояса среднегодовой изотермой +20 °C, а от холодных поясов – летней изотермой +10 °C. Средняя температура самого теплого месяца не опускается здесь ниже +10 °C.

Холодные тепловые пояса расположены между летними изотермами +10 °C и 0 °C. Средняя температура самого теплого месяца здесь ниже +10 °C.

Братск

Морозные тепловые пояса расположены в полярных широтах, внутри летней изотермы 0 °C.

Глазго

Изменения температуры воздуха отмечаются и по долготе, с запада на восток, на одних и тех же широтах. Температуры воздуха внутри одного пояса могут сильно различаться. Так, например, средняя температура января в Братске составляет около –21 °C, а средняя температура января в городе Глазго, расположенном примерно на той же широте, составляет +4? °С. Основной причиной столь неравномерного нагрева воздуха является чередование суши и воды, материков и океанов. Летом над материками, особенно вдали от берегов, воздух прогревается сильнее, а зимой сильнее остывает.

Обратите внимание! Средние значения температур воздуха в Северном полушарии несколько выше, чем в Южном при равном удалении от экватора. Изотерма наибольших среднегодовых температур Земли, называемая термическим экватором, расположена примерно на 10° северной широты, а не над географическим экватором.

Причин тому три.

Во-первых, площадь суши Северного полушария вдвое больше, чем суши Южного полушария.
Во-вторых, весна и лето (вместе) в Северном полушарии на неделю длиннее, чем в Южном. Это вызвано изменениями скорости движения Земли по орбите в течение года, которые обусловлены эллиптическим характером орбиты и законами движения. Земля находится в ближайшей к Солнцу точке орбиты примерно 2 января. В это время Земля движется быстрее, чем в середине года. Поэтому осень и зима в Северном полушарии короче, чем весна и лето, а в Южном, соответственно, длиннее.

В-третьих, в Южном полушарии расположен такой мощный «холодильник», как Антарктида.


Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях: