Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 6.5. Температура повітря
Майже все тепло атмосфера, як і земна поверхня, одержує від Сонця. До інших джерел нагрівання належить тепло, що надходить з надр Землі, але воно становить лише долі відсотка від загальної кількості тепла.
Хоча сонячне випромінювання і служить єдиним джерелом тепла для земної поверхні, тепловий режим географічної оболонки не є тільки наслідком радіаційного балансу. Сонячне тепло перетворюється і перерозподіляється під впливом земних факторів, і насамперед трансформується повітряними та океанічними течіями. Вони ж, у свою чергу, зумовлені нерівномірним розподілом по широтах сонячного випромінювання. Це один з яскравих прикладів тісного глобального зв'язку і взаємодії різних компонентів у природі.
Для живої природи Землі важливе значення має перерозподіл тепла між різними широтами, а також між океанами і материками. Завдяки цьому процесу відбувається дуже складний просторовий перерозподіл тепла на поверхні Землі відповідно до переважаючих напрямів руху повітряних і океанічних течій. Проте сумарне перенесення тепла направлене, як правило, з низьких широт у високі і з океанів на материки.
Розподіл тепла в атмосфері відбувається шляхом конвекції, теплопровідності і випромінювання. Теплова конвекція проявляється скрізь на планеті, бо вітри, висхідні і низхідні повітряні потоки мають повсюдне поширення. Особливо сильно конвекція виражена в тропіках.
Теплопровідність, тобто передача тепла при безпосередньому контакті атмосфери з теплою або холодною поверхнею землі, має порівняно невелике значення, бо повітря - поганий провідник тепла. Саме ця властивість знайшла широке використання при виготовленні віконних рам з подвійними склом.
Надходження і витрати тепла в нижній атмосфері на різних широтах неоднакові. Північніше 38° пн. ш. випромінюється тепла більше, ніж поглинається. Ця втрата компенсується теплими океанічними і повітряними течіями, направленими у помірні широти.
Процес надходження й витрачання сонячної енергії, нагрівання й охолодження всієї системи атмосфери Землі характеризується тепловим балансом. Якщо прийняти річне надходження сонячної енергії на верхню межу атмосфери за 100 %, то баланс сонячної енергії виглядатиме так: відбивається від Землі й повертається назад в космічний простір 42 % (ця величина характеризує альбедо Землі), причому 38 % відбивається атмосферою і 4 % - поверхнею Землі. Решта (58 %) поглинається: 14 % - атмосферою і 44 % - земною поверхнею. Нагріта поверхня Землі віддає назад всю поглинуту нею енергію. При цьому випромінювання енергії земною поверхнею становить 20 %, на нагрівання повітря й випаровування вологи витрачається 24 % (5,6 % - на нагрівання повітря і 18,4 % - на випаровування вологи).
Такі загальні характеристики теплового балансу земної кулі в цілому. Насправді ж для різних широтних поясів, для різних поверхонь тепловий баланс буде далеко не однаковим. Так, тепловий баланс будь-якої території порушується при сході і заході Сонця, при зміні пір року, залежно від атмосферних умов (хмарності, вологості повітря і вмісту в ньому пилу), характеру поверхні (вода або суша, ліс або лука, сніговий покрив чи оголена земля), висоти над рівнем моря. Більше всього тепла випромінюється вночі, взимку і через розріджене чисте сухе повітря на великих висотах. Але у підсумку втрати внаслідок випромінювання компенсуються теплом, що надходить від Сонця, і на Землі в цілому переважає стан динамічної рівноваги, інакше вона розігрівалася б або, навпаки, охолоджувалася.
6.5. Температура повітря
Нагрівання атмосфери відбувається досить складним шляхом. Короткі хвилі сонячних променів у діапазоні від видимого червоного до ультрафіолетового світла перетворюються біля поверхні Землі в більш довгі теплові хвилі, які пізніше, при випромінюванні їх з поверхні Землі, нагрівають атмосферу. Нижні шари атмосфери розігріваються швидше верхніх, що пояснюється вказаним тепловим випромінюванням земної поверхні і тим, що вони мають більшу щільність і насичені водяною парою.
Характерною рисою вертикального розподілу температури в тропосфері є її зниження з висотою. Середній вертикальний градієнт температури, тобто середнє зменшення, розраховане на 100 м висоти, дорівнює 0,6 °С. Охолодження вологого повітря супроводжується конденсацією вологи. При цьому виділяється певна кількість теплоти, яка була затрачена на утворення пари. Тому при піднятті угору вологого повітря його охолодження відбувається майже вдвічі повільніше за сухе. Геотермічний коефіцієнт сухого повітря тропосфери становить в середньому 1 °С.
Повітря, яке піднімається вверх від нагрітої поверхні суші і водойм, потрапляє в зону пониженого тиску. Це дозволяє йому розширюватися, а у зв'язку з цим певна кількість теплової енергії переходить у кінетичну. Внаслідок цього процесу повітря охолоджується. Якщо при цьому воно нізвідки не одержує тепла і нікуди його не віддає, то весь описаний процес називається адіабатичним, або динамічним охолодженням. І навпаки, повітря, що опускається, потрапляє в зону підвищеного тиску, воно ущільнюється повітрям, що його оточує, і механічна енергія переходить у теплову. Через це повітря зазнає адіабатичного нагрівання, яке становить в середньому 1 °С на кожні 100 м опускання.
Іноді температура повітря з висотою зростає. Це явище одержало назву інверсії. Причини u' прояву різноманітні: радіаційне випромінювання Землі над льодовими покривами, проходження сильних течій теплого повітря над холодною поверхнею. Особливо характерні інверсії для гірських районів: важке холодне повітря стікає в гірські улоговини і там застоюється, витісняючи угору більш легке тепле повітря.
Добові і річні зміни температури повітря відображає тепловий стан поверхні. В приземному шарі повітря добовий максимум встановлюється о 14-15 год, а мінімум спостерігається після сходу Сонця. Найбільша добова амплітуда має місце в субтропічних широтах (30 °С), найменша - в полярних (5 °С). Річний хід температури залежить від широти, характеру підстилаючої поверхні, висоти місця над рівнем океану, рельєфу, віддаленості від океану.
В розподілі річних температур на земній поверхні виявлено певні географічні закономірності.
1. В обох півкулях середні температури знижуються в напрямі до полюсів. Проте термічний екватор - найтепліша паралель із середньою річною температурою 27 °С - розташована в Північній півкулі приблизно на 15-20° широти. Пояснюється це тим, що суша займає тут більшу площу, ніж на географічному екваторі.
2. Від екватора на північ і південь температури змінюються нерівномірно. Між екватором і 25-тою паралеллю зниження температури відбувається дуже повільно - менше двох градусів на кожні десять градусів широти. Між 25° і 80° широти в обох півкулях температури знижуються дуже швидко. Місцями це зниження перевищує 10 °С. Далі до полюсів швидкість падіння температури знову зменшується.
3. Середні річні температури всіх паралелей Південної півкулі менші за температури відповідних паралелей Північної півкулі. Середня температура повітря переважно "материкової" Північної півкулі становить у січні +8,6 °С, у липні - +22,4 °С; в Південній "океанічній" півкулі середня температура липня +11,3 °С, січня - +17,5 °С. Удвічі більша річна амплітуда коливань температури повітря в Північній півкулі пояснюється особливостями розподілу суші і моря на відповідних широтах і охолоджуючим впливом грандіозного льодового куполу Антарктиди на клімат Південної півкулі.
Важливі характеристики розподілу температур повітря на Землі дають карти ізотерм. Так, на основі аналізу розподілу липневих ізотерм на земній поверхні можна сформулювати такі основні висновки.
1. У позатропічних областях обох півкуль ізотерми над материками вигинаються на північ відносно положення її на океанах. У Північній півкулі це зумовлюється тим, що суша нагріта сильніше, ніж море, а в Південній - зворотне співвідношення: в цей час тут суша холодніша за море.
2. Над океанами липневі ізотерми відбивають вплив холодних течій на температури повітря. Особливо помітно це проявляється вздовж тих західних берегів Північної Америки і Африки, які омиваються холодними відповідно Каліфорнійською і Канарською океанічними течіями. У Південній півкулі ізотерми вигнуті в протилежну сторону на північ - теж під впливом холодних течій.
3. Найвищі середні температури липня спостерігаються в пустелях, розташованих північніше від екватора. Особливо жарко в цей час в Каліфорнії, Сахарі, Аравії, Ірані, внутрішніх районах Азії.
Розподіл січневих ізотерм теж має свої особливості.
1. Вигини ізотерм над океанами на північ і над сушею на південь стають ще рельєфнішими, контрастнішими. Найбільше це проявляється у Північній півкулі. Сильні вигини ізотерм у бік Північного полюсу відображають збільшення теплової ролі океанічних течій Гольфстрім в Атлантичному океані і Куро-Сіо в Тихому.
2. У позатропічних областях обох півкуль ізотерми над материками помітно вигнуті на південь. Це пояснюється тим, що в Північній півкулі суша холодніша, а в Південній - тепліша, ніж море.
3. Найвищі середні температури в січні бувають у пустелях тропічного поясу Південної півкулі.
4. Областями найбільшого охолодження на планеті в січні, як і в липні, є Антарктида і Гренландія.
У цілому можна констатувати, що ізотерми Південної півкулі упродовж усіх сезонів року мають більш прямолінійний (широтний) характер простягання. Відсутність тут суттєвих аномалій в ході ізотерм пояснюється значним переважанням водної поверхні над сушею. Аналіз ходу ізотерм свідчить про тісну залежність температур не тільки від величини сонячного випромінювання, а й від перерозподілу тепла океанічними і повітряними течіями.
Схожі статті
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 6.4. Тепловий баланс Землі
Майже все тепло атмосфера, як і земна поверхня, одержує від Сонця. До інших джерел нагрівання належить тепло, що надходить з надр Землі, але воно...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 6.3. Радіація в атмосфері
Радіація в атмосфері - це електромагнітне випромінювання Сонця, яке поширюється зі швидкістю 300 000 км/с. її складовими є видиме світло і невидимі оком...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.11. Гіпсографічна крива
Наочне уявлення про вертикальне розчленування рельєфу Землі та про співвідношення площ різних ступенів висот і глибин дає гіпсографічна крива. її будують...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.9. Форми земної поверхні
Співвідношення суші і моря протягом геологічної історії Землі постійно змінювалося. Нині з 510 млн км2 поверхні планети океанами зайнято 361 млн км2 (71...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.8. Сучасні особливості розподілу суші і моря
Співвідношення суші і моря протягом геологічної історії Землі постійно змінювалося. Нині з 510 млн км2 поверхні планети океанами зайнято 361 млн км2 (71...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 1.3. Епоха Великих географічних відкриттів
У XV ст. вчені вже були переконані, що Земля - це куля, а деякі з них стверджували, що нема на ній такого місця, куди б не могла проникнути людина. На...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 1.1. Зародження географії в давньому світі
1.1. Зародження географії в давньому світі Назва "географія" походить від грецьких слів ge - Земля і grapho - писати. Першим використав її в науковій...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - Глава 4. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЗЕМЛЮ
4.1. Форма і розміри планети Розуміння того, що Земля - куля, окремі вчені мали ще дві з половиною тисячі років тому. Так, Піфагор (VI ст. до н. е.)...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 3.3. Характеристика планет Сонячної системи
Сонячна система має складну будову. До її складу входять вісім планет з їх супутниками, десятки тисяч астероїдів, комети, метеоритна речовина і єдина...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 2.2. Географічна оболонка Землі
Основним об'єктом вивчення сучасної фізичної географи є географічна оболонка Землі - комплексна природна система, в якій межують, стикаються, проникають...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 1.5. Географія на сучасному етапі
Якісно новий етап у розвитку географії настав у другій половині XX ст. Уже на самому його початку, в 1953 p., альпіністи англійської експедиції здійснили...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.7. Рух Землі і календар
Основною одиницею вимірювання коротких відрізків часу є доба, яка визначається середньою тривалістю обертання Землі навколо осі. Для більших інтервалів...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.4. Внутрішня будова Землі
Люди здавна цікавилися внутрішньою будовою нашої планети. З цією метою вони спостерігали й аналізували особливості будови геологічних пластів у місцях...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.3. Земний магнетизм
Навколо Землі існує поле тяжіння, зумовлене її масою. Це поле називається гравітаційним. Сила тяжіння притаманна як малим, так і великим тілам. Чим...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.2. Гравітаційне поле Землі
Навколо Землі існує поле тяжіння, зумовлене її масою. Це поле називається гравітаційним. Сила тяжіння притаманна як малим, так і великим тілам. Чим...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 6.2. Будова атмосфери
Атмосферу за рядом особливостей прийнято умовно поділяти на ряд концентричних шарів різної товщини, кожному з яких притаманні деякі спільні риси. Шари...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 6.1. Склад повітря
6.1. Склад повітря Атмосфера - це легка газова оболонка, що оточує Землю. Незважаючи на свою невелику масу (5 1015 т), атмосфера займає найбільший об'єм...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - Глава 6. АТМОСФЕРА
6.1. Склад повітря Атмосфера - це легка газова оболонка, що оточує Землю. Незважаючи на свою невелику масу (5 1015 т), атмосфера займає найбільший об'єм...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.1. Форма і розміри планети
4.1. Форма і розміри планети Розуміння того, що Земля - куля, окремі вчені мали ще дві з половиною тисячі років тому. Так, Піфагор (VI ст. до н. е.)...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - Глава 1. ІСТОРІЯ ГЕОГРАФІЧНИХ ВІДКРИТТІВ ТА ДОСЛІДЖЕНЬ
1.1. Зародження географії в давньому світі Назва "географія" походить від грецьких слів ge - Земля і grapho - писати. Першим використав її в науковій...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.6. Річний рух Землі та його наслідки
Земля рухається навколо Сонця за орбітою, яка мало відрізняється від кола. Ексцентриситет земної орбіти становить 0,017, середній радіус - 149,6 млн км....
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.5. Землетруси
Зміст слова "землетрус" зрозумілий без пояснень - це трясіння землі. А точніше, землетруси - це раптові коливання земної кори, зумовлені різного роду...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 4.5. Добове обертання Землі
Земля здійснює повний оберт навколо осі за 23 год 56 хв. 4 с. Кутова швидкість усіх точок на її поверхні однакова і становить 15 град/год. Лінійна...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 3.5. Поняття про географічний простір
Земля - не ізольована в космосі планета. Найбільше вона пов'язана з близько розташованими до неї тілами Сонячної системи - Сонцем і Місяцем. Гравітаційні...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 3.4. Малі небесні тіла
На початку XIX ст. між орбітами Марса і Юпітера були виявлені космічні тіла діаметром до кількох десятків кілометрів, їх назвали астероїдами, що в...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.3. Історія розвитку земної кори
За останніми даними вік найбільш давніх гірських порід земної кори досягає приблизно 3,8 млрд. років. Для визначення віку гірських порід у роках...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.1. Типи земної кори
5.1. Типи земної кори Земну кору вивчено значно краще, ніж глибинні сфери Землі. Як показали геофізичні дослідження, в будові земної кори беруть участь...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - Глава 5. ЛІТОСФЕРА
5.1. Типи земної кори Земну кору вивчено значно краще, ніж глибинні сфери Землі. Як показали геофізичні дослідження, в будові земної кори беруть участь...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 5.7. Утворення материків і океанів
Тривалий час панувала думка про незмінність положення континентів і океанів. Було прийнято вважати, що вони виникли сотні мільйонів років тому і ніколи...
-
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 1.4. Формування галузей географічної науки
Знання про Землю стали значно поглиблюватися, коли до складу експедицій, які відправлялися в далекі землі, почали включати компетентних учених. Одним з...
Загальне землезнавство - Олійник Я. Б. - 6.5. Температура повітря