Погода и климат. Атмосфера. Состав, строение, циркуляция. Распределение тепла и влаги на Земле. Погода и климат Действующие зональные воздушные массы

География 7 класс

Тема урока: Распределение тепла и влаги у поверхности Земли .

Дата проведения…………….

Цели: называть и показывать основные типы воздушных масс, области пассатов, муссонов, западного переноса воздуха; определять по климатическим картам на поверхности Земли температуры, осадки, движение и направление постоянных ветров; описывать общую циркуляцию атмосферы; объяснять понятия «воздушная масса», «пассаты», свойства основных типов воздушных масс и постоянных ветров.

Оборудование: климатическая карта мира, схемы на доске.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания.

1. Назовите территории, получающие большое количество влаги.

2. Назовите территории, получающие недостаточное количество осадков.

3. Почему близ экватора выпадает много осадков, а в тропических областях - мало?

4. Как движется воздух в зависимости от давления?

5. Как давление зависит от t°?

6. Как осадки зависят от давления?

7. Как образуются восходящие токи?

8. Как образуются нисходящие токи?

9. Назовите причины неравномерного выпадения осадков на земной поверхности.

10.Как называются прибор и единица измерения давления?

IП. Изучение нового материала.

1.На сегодняшнем уроке вы узнаете, что такое постоянные ветры и воздушные массы.

2. Повторение пройденного материала. Вопросы:

1) Что же влияет на перемещение воздуха? (Неравномерное распределение давления у земной поверхности.)

2) К сегодняшнему уроку я просила вас вспомнить тему 6 класса «Ветер», его характеристику.

При необходимости учащиеся делают краткие записи в тетради.

3) Что такое ветер? (Движение масс воздуха в горизонтальном направлении.)

4) Дополните фразу: «Чем больше разница в давлении, тем...(ветер сильнее)».

5) Что оказывает влияние на направление ветра? (Давление и отклоняющая сила вращения Земли: вправо - в северном полушарии, влево - в южном.)

Рассмотреть рисунок 18 (справа).

6) Дайте объяснение движению воздушных течений по рисунку.

3. Сообщения учащихся.

Ветры, наблюдаемые у земной поверхности, весьма разнообразны. Их обычно делят на три группы: местные ветры; ветры циклонов и антициклонов; ветры, являющиеся частью общей циркуляции атмосферы.

«Ветры циклонов и антициклонов» объяснение.

4. Постоянные ветры - это ветры, дующие всегда в одном на-правлении, зависящем от поясов высокого и низкого давления.

По рисунку 18 (левый) определите, из области какого давления дуют постоянные ветры. (Из ВД- в НД.)

На движение и направление ветров влияет давление, что еще? (Вращение Земли.)

Объясните движение и направление ветров по рисунку 18 (справа). Как они называются? Дайте характеристику ветров по рисунку.

5. Работа с учебником. На доске рисунок.

Задание. Зарисуйте схему в тетради и на основании текста § 7 (с. 39) «Воздушные массы». Самостоятельно запишите области формирования воздушных масс на схеме.

6. Работа с рисунками 16, 17, 18, 19.

Составление характеристики типов воздушных масс и запись в таблицу.

7. Прочитайте последний абзац §7 и ответьте на в о п р о с: Как воздушные течения влияют на климат?

III. Закрепление изученного по теме.

Работа с картой атласа. Дайте описание островов Сан-Паулу по плану:

1.Среднее количество годовых осадков.

2. Средние температуры января и июля.

3. Постоянные ветры.

4.Воздушные массы.

Вопросы: 1) Назовите постоянные ветры, их направление.

2) Что такое воздушные массы?

IV.Домашнее задание: § 7, в контурной карте указать пояса воздушных масс и направления постоянных ветров.

Видеоурок 2: Атмосфера строение, значение, изучение

Лекция: Атмосфера. Состав, строение, циркуляция. Распределение тепла и влаги на Земле. Погода и климат

Атмосфера

Атмосферу можно назвать всепроникающей оболочкой. Её газообразное состояние позволяет заполнить микроскопические отверстия в почве, вода растворена в воде, животные, растения и человек не могут существовать без воздуха.

Условная мощность оболочки 1500 км. Верхние её границы растворяются в космосе и четко не обозначены. Давление атмосферы на уровне моря при 0 ° С равно 760 мм. рт. ст. Газовая оболочка на 78% состоит их азота, 21% - кислород, 1% других газов (озон, гелий, водяной пар, углекислый газ). Плотность воздушной оболочки изменяется с поднятием в высоту: чем выше, тем воздух разреженнее. Вот почему у альпинистов может быть кислородное голодание. У самой поверхности земли наибольшая плотность.

Состав, строение, циркуляция

В оболочке выделяют слои:

Тропосфера , толщиной 8-20 км. Причем у полюсов толщина тропосферы меньше, чем на экваторе. В этом небольшом слое сконцентрировано около 80% всей массы воздуха. Тропосфера имеет свойство нагреваться от поверхности земли, поэтому у самой земли её температура выше. С поднятием вверх на 1 км. температура воздушной оболочки уменьшается на 6°С. В тропосфере происходит активное передвижение воздушных масс в вертикальном и горизонтальном направлении. Именно эта оболочка является «фабрикой» погоды. В ней формируются циклоны и антициклоны, дуют западные и восточные ветры. В ней сосредоточены все водяные пары, которые конденсируются и проливаются дожем или снегом. Этот слой атмосферы содержит примеси: дым, пепел, пыль, копоть, все, чем мы дышим. Пограничный со стратосферой слой называется тропопауза. Здесь снижение температуры заканчивается.

Примерные границы стратосферы 11-55 км. До 25 км. Происходят незначительные изменения температуры, а выше она начинается подниматься от -56°С до 0°С на высоте 40 км. Ещё километров 15 температура не меняется, этот слой назвали стратопаузой. Стратосфера в своем составе содержит озон (О3), защитный барьер для Земли. Благодаря наличию озонового слоя на поверхность земли не проникают губительные лучи ультрафиолета. Последнее время антропогенная деятельность привела к разрушению этого слоя и образованию «озоновых дыр». Ученые утверждают, что причиной возникновения «дыр», является повышенная концентрация свободных радикалов и фреона. Под влиянием солнечных излучений происходит разрушение молекул газов, этот процесс сопровождается свечением (северное сияние).

От 50-55 км. начинается следующий слой – мезосфера , которая поднимается до80-90 км. В этом слое температура понижается, на высоте 80 км равна -90°С. В тропосфере температура опять поднимается до нескольких сот градусов. Термосфера простирается вверх до 800 км. Верхние границы экзосферы не определяются, так как газ рассеивается и частично уходит в космическое пространство.

Тепло и влага

Распределение солнечного тепла на планете зависит от широты места. Экватор и тропики получают большее количество солнечной энергии, так как угол падения солнечных лучей около 90°. Чем ближе к полюсам, угол падения лучей уменьшается, соответственно количество тепла тоже уменьшается. Солнечные лучи, проходя через воздушную оболочку, не нагревают её. Лишь попадая на землю, солнечное тепло поглощается поверхностью земли, а потом от подстилающей поверхности нагревается воздух. Тоже происходит и в океане, за исключением того, что вода нагревается медленнее, чем земля, и медленнее остывает. Поэтому близость морей и океанов оказывает влияние на формирование климата. Летом морской воздух приносит нам прохладу и осадки, зимой потепление, так как поверхность океана еще не растратила свое тепло, накопленное за лето, а земная поверхность быстро остыла. Морские воздушные массы формируются над поверхностью воды, следовательно, они насыщены водяными парами. Двигаясь над сушей, воздушные массы теряют влагу, принося осадки. Континентальные воздушные массы, формируются над поверхностью земли, как правило, они сухие. Наличие континентальных воздушных масс летом приносит жаркую погоду, зимой – ясную морозную.

Погода и климат

Погода – состояние тропосферы в данном месте за определенный промежуток времени.

Климат – многолетний режим погоды, характерный для данной местности.

Погода может меняться в течение суток. Климат – характеристика более постоянная. Каждой физико-географической области характерен определенный тип климата. Климат формируется в результате взаимодействия и взаимовлияния нескольких факторов: широта места, господствующие воздушные массы, рельеф подстилающей поверхности, наличие подводных течений, наличие или отсутствие водных объектов.

На земной поверхности существуют пояса низкого и высокого атмосферного давления. Экваториальный и умеренный пояса низкого давления, на полюсах и в тропиках давление высокое. Воздушные массы перемещаются из области высокого давления в область низкого. Но так как наша Земля вращается, эти направления отклоняются, в северном полушарии вправо, в южном – влево. Из тропического пояса на экватор дуют пассаты, из тропического пояса в умеренный дуют западные ветры, из полюсов в умеренный пояс дуют полярные восточные ветры. Но в каждом поясе участки суши чередуются с акваториями. В зависимости от того, над суше или над океаном сформировалась воздушная масса, она может принести проливные дожди или ясную солнечную поверхность. На количество влаги в воздушных массах влияет рельеф подстилающей поверхности. Над равнинными территориями насыщенные влагой воздушные массы проходят без препятствий. Но если на пути встречаются горы, тяжелый влажный воздух не может переместиться через горы, и вынужден терять часть, а то и всю влагу на склоне гор. Восточное побережье Африки имеет гористую поверхность (Драконовы горы). Воздушные массы, формирующиеся над Индийским океаном, насыщены влагой, но всю воду теряют на побережье, вглубь материка приходит жаркий сухой ветер. Вот почему большая часть южной Африки занята пустынями.

Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия

Биосфера — это совокупность всех живых организмов на Земле. Целостное учение о биосфере разработал русский ученый В. И. Вернадский. К основным элементам биосферы относятся: растительность (флора), животный мир (фауна) и почвы. Эндемики — растения или животные, которые встречаются на одном материке. В настоящее время в биосфере по видовому составу преобладают почти втрое животные над растениями, однако биомасса растений в 1000 раз превышает биомассу животных. В океане же биомасса фауны превышает объем биомассы флоры. Биомасса суши в целом в 200 раз превышает биомассу океанов.

Биоценоз — сообщество взаимосвязанных живых организмов, населяющих участок земной поверхности с однородными условиями.

Высотная поясность — закономерная смена ландшафтов в горах, обусловленная высотой над уровнем моря. Высотные пояса соответствуют природным зонам на равнине, за исключением пояса альпийских и субальпийских лугов, находящегося между поясами хвойных лесов и тундры. Смена природных зон в горах происходит так, как если бы мы двигались по равнине от экватора к полюсам. Природная зона у основания горы соответствует широтной природной зоне, в которой находится горная система. Количество высотных поясов в горах зависит от высоты горной системы и её географического положения. Чем ближе к экватору расположена горная система и выше высота, тем больше высотных зон и типов ландшафтов будет представлено.

Географическая оболочка — особая оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются, взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы и биосфера, или живое вещество. Развитие географической оболочки имеет свои закономерности:

• целостность — единство оболочки за счет тесной взаимосвязи слагающих ее компонентов; проявляется в том, что изменение одного компонента природы неизбежно вызывает изменение всех остальных;
• цикличность (ритмичность) — повторяемость во времени сходных явлений, существуют ритмы разной продолжительности (9-суточный, годовой, периоды горообразования и т. д.);
• круговороты вещества и энергии — заключается в непрерывном движении и превращении всех компонентов оболочки из одного состояния в другое, что обуславливает непрерывное развитие географической оболочки;
• зональность и высотная поясность — закономерное изменение природных компонентов и природных комплексов от экватора к полюсам, от подножия к вершинам гор.

Заповедник — особо охраняемый законом природный участок, целиком исключенный из хозяйственной деятельности для охраны и изучения типичных или уникальных природных комплексов.

Ландшафт — территория с закономерным сочетанием рельефа, климата, вод суши, почв, биоценозов, находящихся во взаимодействии и образующих неразрывную систему.

Национальный парк — обширная территория, на которой сочетается охрана живописных ландшафтов с интенсивным использованием их в туристических целях.

Почва — верхний тонкий слой земной коры, населённый организмами, содержащий органическое вещество и обладающий плодородием — способностью обеспечивать растения необходимыми им питательными веществами и влагой. Образование того или иного типа почв зависит от многих факторов. Поступление в почву органического вещества и влаги определяет содержание гумуса, обеспечивающего плодородие почвы. Наибольшее количество гумуса содержится в чернозёмах. В зависимости от механического состава (соотношения различных по величине минеральных частиц песка и глины) почвы подразделяются на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные.

Природная зона — территория с близкими значениями температур и увлажнения, закономерно простирающиеся в широтном направлении (на равнинах) по поверхности Земли. На материках некоторые природные зоны имеют специальные названия, так, зона степей в Южной Америке называется пампой, а в Северной Америке — прерии. Зона влажных экваториальных лесов в Южной Америке — сельва, зона саванн, занимающая Оринокскую низменность — льянос, Бразильское и Гвианское плоскогорье — кампос.

Природный комплекс — участок земной поверхности с однородными природными условиями, которые обусловлены особенностями происхождения и исторического развития, географическим положением, действующими в его пределах современными процессами. В природном комплексе все компоненты взаимосвязаны между собой. Природные комплексы различаются по размерам: географическая оболочка, материк, океан, природная зона, овраг, озеро ; их формирование происходит в течение длительного времени.

Природные зоны мира

Природная зона	Тип климата	Растительность	Животный мир	Почвы
Арктические (антарктические) пустыни	Арктический (антарктический) морской и континентальный	Мхи, лишайники, водоросли. Большая часть занята ледниками	Белый медведь, пингвин (в Антарктике), чайки, кайры и др.	Арктических пустынь
Тундра	Субарктический	Кустарнички, мхи, лишайники	Северный олень, лемминг, песец, волк и др.
Лесотундра	Субарктический	Берёза, ель, лиственница, кустарнички, осоки	Лось, бурый медведь, белка, заяц-беляк, животные тундры и др.	Тундрово-глеевые, оподзоленные
Тайга		Сосна, пихта, ель, лиственница, берёза, осина	Лось, бурый медведь, рысь, соболь, бурундук, белка, заяц-беляк и др.	Подзолистые, мерзлотно-таёжные
Смешанные леса	Умеренно континентальный, континентальный	Ель, сосна, дуб, клён, липа, осина	Лось, белка, бобр, норка, куница и др.	Дерново-подзолистые
Широколиственные леса	Умеренно континентальный, муссонный	Дуб, бук, граб, вяз, клён, липа; на Дальнем Востоке - пробковый дуб, бархатное дерево	Косуля, куница, олень и др.	Серые и бурые лесные
Лесостепь	Умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный	Сосна, лиственница, берёза, осина, дуб, липа, клён с участками разнотравных степей	Волк, лиса, заяц, грызуны	Серые лесные, оподзоленные чернозёмы
Степь	Умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный, субтропический континентальный	Ковыль, типчак, тонконог, разнотравье	Суслики, сурки, полёвки, корсак, степной волк и др.	Типичные чернозёмы, каштановые, черноземовидные
Полупустыни и пустыни умеренного пояса	Континентальный, резко континентальный	Полыни, злаки, полукустарники, ковыли и др.	Грызуны, сайгак, джейран, корсак	Светло-каштановые, солонцы, серо-бурые
Средиземноморские вечнозелёные леса и кустарники	Средиземноморский субтропический	Пробковый дуб, маслина, лавр, кипарис и т.д.	Кролик, горные козлы, бараны	Коричневые
Влажные субтропические леса	Субтропический муссонный	Лавр, камелии, бамбук, дуб, бук, граб, кипарис	Гималайский медведь, панда, леопард, макаки, гиббоны	Краснозёмы, желтозёмы
Тропические пустыни	Тропический континентальный	Солянки, полыни, акации, суккуленты	Антилопа, верблюд, пресмыкающиеся	Песчаные, серозёмы, серобурые
Саванны		Баобаб, зонтичные акации, мимозы, пальмы, молочай, алоэ	Антилопа, зебра, буйвол, носорог, жираф, слон, крокодил, бегемот, лев	Красно-бурые
Муссонные леса	Субэкваториальный, тропический	Тик, эвкалипт, вечнозелёные виды	Слон, буйвол, обезьяны и др.	Краснозёмы, желтозёмы
Влажные экваториальные леса	Экваториальный	Пальмы, гевеи, бобовые, лианы, банан	Окапи, тапир, обезьяны, лесная свинья, леопард, карликовый бегемот	Красно-жёлтые ферралитные

Эндемики материков

Материк	Растения	Животные
Африка	Баобаб, эбеновое дерево, вельвичия	Птица-секретарь, полосатая зебра, жираф, муха цеце, окапи, птица марабу
Австралия	Эвкалипт (500 видов), бутылочное дерево, казуарины	Ехидна, утконос, кенгуру, вомбат, коала, сумчатый крот, сумчатый дьявол, лирохвост, динго
Антарктида	—	Пингвин Адели
Северная Америка	Секвойя	Скунс, бизон, койот, медведь гризли
Южная Америка	Гевея, дерево какао, хинное дерево, сейба	Броненосец, муравьед, ленивец, анаконда, кондор, колибри, шиншилла, лама, тапир
Евразия	Мирт, женьшень, лимонник, гинкго	Зубр, орангутанг, уссурийский тигр, панда

Самые большие пустыни мира

Атмосфера — воздушная оболочка, окружающая земной шар, связанная с ним силой тяжести и принимающая участие в его суточном и годовом вращении.

Атмосферный воздух состоит из механической смеси газов, водяного пара и примесей. Состав воздуха до высоты 100 км — 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа, и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов: водорода, гелия, водяного пара, озона. Газы, составляющие воздух, все время перемешиваются. Процентное соотношение количества газов довольно постоянно. Однако содержание углекислого газа изменяется. Сжигание нефти, газа, угля, уменьшение количества лесов приводит к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. Это вносит свой вклад в повышение температуры воздуха на Земле, т. к. углекислый газ пропускает солнечную энергию к Земле, а тепловое излучение Земли задерживает. Таким образом, углекислый газ является своеобразным «утеплителем» Земли.

Озона в атмосфере мало. На высоте 25 — 35 км наблюдается концентрация этого газа, так называемый озоновый экран (слой озона). Озоновый экран выполняет важнейшую функцию защиты — задерживает ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для всего живого на Земле.

Атмосферная вода находится в воздухе в виде водяного пара или взвешенных продуктов конденсации (капель, ледяных кристаллов).

Атмосферные примеси (аэрозоли) — жидкие и твёрдые частички, находящиеся преимущественно в нижних слоях атмосферы: пыль, вулканический пепел, сажа, кристаллики льда и морской соли и т. п. Количество атмосферных примесей в воздухе увеличивается во время сильных лесных пожаров, пыльных бурь, извержений вулканов. Подстилающая поверхность также влияет на количество и качество находящихся в воздухе атмосферных примесей. Так, над пустынями много пыли, над городами много мелких твёрдых частиц, сажи.

Наличие примесей в воздухе связано с содержанием в нём водяного пара, т. к. пыль, кристаллики льда и другие частички служат ядрами, вокруг которых конденсируется водяной пар. Как и углекислый газ, водяной пар атмосферы служит «утеплителем» Земли: он задерживает излучение с земной поверхности.

Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы земного шара.

Строение атмосферы. Атмосфера имеет слоистое строение. Слои атмосферы выделяются на основе изменения температуры воздуха с высотой и по другим физическим свойствам (таблица 1).

Таблица 1. Строение атмосферы

Сфера атмосферы	Высота нижней и верхней границ	Изменение температуры в зависимости от высоты
Тропосфера		Понижение
Стратосфера	8-18 — 40-50 км	Повышение
Мезосфера	40-50 км — 80 км	Понижение
Термосфера		Повышение
Экзосфера	Выше 800 км (условно считают, что атмосфера простирается до высоты 3000 км)

Тропосфера — нижняя оболочка атмосферы, содержащая 80% воздуха и почти весь водяной пар. Толщина тропосферы неодинакова. У тропических широт — 16-18 км, в умеренных широтах — 10-12 км, а в полярных — 8-10 км. Везде в тропосфере температура воздуха понижается на 0,6 ° С на каждые 100 м подъема (или 6 ° С на 1 км). Для тропосферы характерны вертикальные (конвекция) и горизонтальные (ветер) перемещения воздуха. В тропосфере формируются все типы воздушных масс, возникают циклоны и антициклоны, образуются облака, осадки, туманы. Погода формируется в основном в тропосфере. Поэтому изучение тропосферы имеет особое значение. Нижний слой тропосферы, который называется приземным слоем, отличается большой запыленностью и содержанием летучих микроорганизмов.

Переходный слой от тропосферы к стратосфере называется тропопаузой. В нём резко увеличивается разрежённость воздуха, температура его понижается до -60 ° С над полюсами до -80 ° С над тропиками. Более низкая температура воздуха над тропиками объясняется мощными восходящими токами воздуха и более высоким положением тропосферы.

Стратосфера — слой атмосферы между тропосферой и мезосферой. Газовый состав воздуха сходен с тропосферой, однако содержит гораздо меньше водяного пара и больше озона. На высоте от 25 до 35 км наблюдается наибольшая концентрация этого газа (озоновый экран). До высоты 25 км температура мало изменяется с высотой, а выше начинает расти. Температура изменяется в зависимости от широты и времени года. В стратосфере наблюдаются перламутровые облака, для неё характерны большие скорости ветра и струйные течения воздуха.

Для верхних слоев атмосферы характерны полярные сияния и магнитные бури. Экзосфера — внешняя сфера, из которой легкие атмосферные газы (например, водород, гелий) могут истекать в космическое пространство. Резкой верхней границы атмосфера не имеет и постепенно переходит в космическое пространство.

Наличие атмосферы имеет большое значение для Земли. Она препятствует чрезмерному нагреванию земной поверхности днем и охлаждению ночью; защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца. В плотных слоях атмосферы сгорает значительная часть метеоритов.

Взаимодействуя со всеми оболочками Земли, атмосфера участвует в перераспределении влаги и тепла на планете. Она является условием существования органической жизни.

Солнечная радиация и температура воздуха. Воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, которая, в свою очередь, нагревается Солнцем. Вся совокупность солнечного излучения называется солнечной радиацией . Основная часть солнечной радиации рассеивается в Мировом пространстве, на Землю поступает лишь одна двухмиллиардная часть солнечной радиации. Радиация бывает прямой и рассеянной. Солнечная радиация, которая доходит до поверхности Земли в виде прямых солнечных лучей, исходящих от солнечного диска в ясный день, называется прямой радиацией . Солнечная радиация, претерпевшая рассеяние в атмосфере и поступающая к поверхности Земли от всего небесного свода, называется рассеянной радиацией . Рассеянная солнечная радиация играет существенную роль в энергетическом балансе Земли, являясь в пасмурную погоду, особенно в высоких широтах, единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, называют суммарной радиацией .

Количество радиации зависит от продолжительности освещения поверхности солнечными лучами и угла их падения. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше солнечной радиации получает поверхность и, следовательно, меньше нагревается воздух над ней.

Таким образом, количество солнечной радиации уменьшается при движении от экватора к полюсам, т. к. при этом уменьшается угол падения солнечных лучей и продолжительность освещения территории в зимнее время.

На количество солнечной радиации влияет также облачность и прозрачность атмосферы.

Наибольшая суммарная радиация существует в тропических пустынях. У полюсов в день солнцестояний (у Северного — 22 июня, у Южного — 22 декабря) при незаходящем Солнце суммарная солнечная радиация больше, чем на экваторе. Но из-за того, что белая поверхность снега и льда отражает до 90% солнечных лучей, количество тепла незначительное, и поверхность земли не нагревается.

Суммарная солнечная радиация, поступающая к поверхности Земли, частично отражается ею. Радиация, отраженная от поверхности земли, воды или облаков, на которую она падает, называется отраженной. Но всё же большая часть радиации поглощается земной поверхностью и превращается в тепло.

Поскольку воздух нагревается от поверхности земли, то его температура зависит не только от факторов, перечисленных выше, но и от высоты над уровнем океана: чем выше расположена местность, тем температура ниже (понижается на 6 ° С с каждым километром в тропосфере).

Влияет на температуру и распределение суши и воды, которые нагреваются неодинаково. Суша быстро нагревается и быстро остывает, вода нагревается медленно, но дольше сохраняет тепло. Таким образом, воздух над сушей днем теплее, чем над водой, а ночью холоднее. Это влияние сказывается не только в суточных, но и в сезонных особенностях изменения температуры воздуха. Так, на прибрежных территориях при других одинаковых условиях лето прохладнее, а зима теплее.

Вследствие нагревания и охлаждения поверхности Земли днем и ночью, в тёплый и холодный сезоны температура воздуха меняется на протяжении суток и года. Наиболее высокие температуры приземного слоя наблюдаются в пустынных районах Земли — в Ливии около города Триполи +58 °С, в Долине Смерти (США), в Термезе (Туркмения) — до +55 °С. Самые низкие — во внутренних районах Антарктиды — до -89 °С. В 1983 г. на станции «Восток» в Антарктиде было зарегистрировано -83,6 ° С — минимальная температура воздуха на планете.

Температура воздуха — широко употребляемая и хорошо изученная характеристика погоды. Температуру воздуха измеряют 3-8 раз в сутки, определяя среднесуточную; по среднесуточным определяют среднемесячную, по среднемесячным — среднегодовую. На картах распределение температур изображают изотермами. Обычно используются показатели температур июля, января и годовые.

Атмосферное давление. Воздух, как и любое тело, имеет массу: 1 л воздуха на уровне моря имеет массу около 1,3 г. На каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит силой 1 кг. Это среднее давление воздуха над уровнем океана у широты 45° при температуре 0 ° С отвечает весу ртутного столбика высотой 760 мм и сечением 1 см 2 (или 1013 мб.). Это давление принимают за нормальное давление. Атмосферное давление — сила, с которой атмосфера давит на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность. Давление определяется в каждой точке атмосферы массой вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, т. к. чем выше расположена точка, тем меньше над ней высота воздушного столба. С поднятием вверх воздух разрежается и его давление уменьшается. В высоких горах давление значительно меньше, чем на уровне моря. Эту закономерность используют при определении абсолютной высоты местности по величине давления.

Барическая ступень — расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст. В нижних слоях тропосферы до высоты 1 км давление уменьшается на 1 мм рт. ст. на каждые 10 м высоты. Чем выше, тем давление понижается медленнее.

В горизонтальном направлении у земной поверхности давление изменяется неравномерно, в зависимости от времени.

Барический градиент — показатель, характеризующий изменение атмосферного давления над земной поверхностью на единицу расстояния и по горизонтали.

Величина давления, кроме высоты местности над уровнем моря, зависит от температуры воздуха. Давление тёплого воздуха меньше, чем холодного, т. к. вследствие нагревания он расширяется, а при охлаждении — сжимается. С изменением температуры воздуха изменяется его давление. Поскольку изменение температуры воздуха на земном шаре зонально, зональность характерна и для распределения атмосферного давления на земной поверхности. Вдоль экватора протягивается пояс пониженного давления, на 30-40° широтах к северу и югу — пояса повышенного давления, на 60-70° широтах давление снова пониженное, а в полярных широтах — области повышенного давления. Распределение поясов повышенного и пониженного давления связано с особенностями нагревания и движения воздуха у поверхности Земли. В экваториальных широтах воздух в течение всего года хорошо нагревается, поднимается вверх и растекается в сторону тропических широт. Подходя к 30-40° широтам, воздух охлаждается и опускается вниз, создавая пояс повышенного давления. В полярных широтах холодный воздух создает области повышенного давления. Холодный воздух постоянно опускается вниз, а на его место приходит воздух из умеренных широт. Отток воздуха в полярные широты — причина того, что в умеренных широтах создается пояс пониженного давления.

Пояса давления существуют постоянно. Они лишь несколько смещаются к северу или югу в зависимости от времени года («вслед за Солнцем»). Исключение составляет пояс пониженного давления Северного полушария. Он существует только летом. Причем над Азией формируется огромная область пониженного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум. Его формирование объясняется тем, что над огромным массивом суши воздух сильно прогревается. Зимой же суша, которая занимает значительные площади в этих широтах, сильно выхолаживается, давление над ней увеличивается, и над материками формируются области повышенного давления — Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский) зимние максимумы атмосферного давления. Таким образом, зимой пояс пониженного давления в умеренных широтах Северного полушария «разрывается». Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Алеутского и Исландского минимумов.

Влияние распределения суши и воды на закономерности изменения атмосферного давления выражается также в том, что в течение всего года барические максимумы существуют только над океанами: Азорский (Северо-Атлантический), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский, Южно-Индийский.

Атмосферное давление непрерывно изменяется. Главная причина изменения давления — изменение температуры воздуха.

Давление атмосферы измеряется при помощи барометров . Барометр-анероид состоит из герметически замкнутой тонкостенной коробки, внутри которой воздух разрежен. При изменении давления стенки коробки вдавливаются или выпячиваются. Эти изменения передаются на стрелку, которая перемещается по шкале, градуированной в миллибарах или миллиметрах.

На картах распределение давления по Земле показывают изобарами . Чаще всего на картах указывают распределение изобар января и июля.

Распределение областей и поясов атмосферного давления существенно влияет на воздушные течения, погоду и климат.

Ветер — горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Он возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и его движение направлено от областей с более высоким давлением к областям, где давление ниже. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует (северный ветер дует с севера на юг). Скорость ветра измеряется в метрах в секунду. С высотой направление и сила ветра изменяются из-за убывания силы трения, а также в связи с изменением барических градиентов.

Итак, причина возникновения ветра — разница в давлении между различными территориями, а причина разности давления — разница в нагревании. На ветры действует отклоняющая сила вращения Земли.

Ветры разнообразны по происхождению, характеру, значению. Основными ветрами являются бризы, муссоны, пассаты.

Бриз — местный ветер (морских побережий, больших озер, водохранилищ и рек), который меняет своё направление дважды в сутки: днём он дует со стороны водоёма на сушу, а ночью — с суши на водоем. Бризы возникают оттого, что днем суша нагревается больше, чем вода, отчего более нагретый и легкий воздух над сушей поднимается вверх и на его место поступает более холодный воздух со стороны водоема. Ночью же над водоемом воздух теплее (т. к. медленнее остывает), поэтому он поднимается вверх, а на его место передвигаются массы воздуха с суши — более тяжелые, прохладные (рис. 12). Другими видами местных ветров являются фен, бора и др.

Рис. 12

Пассаты — постоянные ветры в тропических областях Северного и Южного полушарий, дующие из поясов высокого давления (25-35° с. и ю. ш.) к экватору (в пояс пониженного давления). Под влиянием вращения Земли вокруг своей оси пассаты отклоняются от своего первоначального направления. В Северном полушарии они дуют с северо-востока на юго-запад, в Южном — с юго-востока на северо-запад. Пассаты характеризуются большой устойчивостью направления и скорости движения. Пассаты оказывают большое влияние на климат территорий, находящихся под их воздействием. Особенно это выражается в распределении осадков.

Муссоны — ветры, которые в зависимости от сезонов года меняют направление на противоположное или близкое к нему. В холодное время года дуют с материка на океан, а в тёплое — с океана на материк.

Муссоны образуются вследствие разницы в давлении воздуха, возникающей от неравномерного нагревания суши и моря. Зимой воздух над сушей холоднее, над океаном — теплее. Следовательно, давление выше над материком, ниже — над океаном. Поэтому зимой воздух перемещается с материка (области более высокого давления) на океан (над которым давление ниже). В тёплое время года — наоборот: муссоны дуют с океана на материк. Поэтому в областях распространения муссонов осадки выпадают, как правило, летом. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси муссоны отклоняются в Северном полушарии вправо, а в Южном — влево от своего первоначального направления.

Муссоны являются важной составной частью общей циркуляции атмосферы. Различают внетропические и тропические (экваториальные) муссоны. В России внетропические муссоны действуют на территории Дальневосточного побережья. Тропические муссоны проявляются сильнее, они наиболее характерны для Южной и Юго-Восточной Азии, где в отдельные годы в течение влажного сезона выпадает несколько тысяч миллиметров осадков. Их формирование объясняется тем, что экваториальный пояс низкого давления несколько смещается к северу или югу в зависимости от времени года («вслед за Солнцем»). В июле он располагается на 15 — 20° с. ш. Поэтому юго-восточный пассат Южного полушария, устремляясь к этому поясу пониженного давления, пересекает экватор. Под воздействием отклоняющей силы вращения Земли (вокруг своей оси) в Северном полушарии он изменяет своё направление и становится юго-западным. Это и есть летний экваториальный муссон, который выносит морские воздушные массы экваториального воздуха до широты 20-28°. Встречая на своем пути горы Гималаи, влажный воздух оставляет на их южных склонах значительное количество осадков. На станции Черапунджа в Северной Индии средняя годовая сумма осадков превышает 10 000 мм в год, а в отдельные годы и больше.

От поясов высокого давления ветры дуют и в направлении к полюсам, но, отклоняясь на восток, они меняют своё направление на западное. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры, хотя они и не настолько постоянны, как пассаты.

Преобладающими ветрами полярных областей являются северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные в Южном.

Циклоны и антициклоны. Вследствие неравномерного нагревания земной поверхности и отклоняющей силы вращения Земли образуются огромные (до нескольких тысяч километров в диаметре) атмосферные вихри — циклоны и антициклоны (рис. 13).

Рис. 13. Схема движения воздуха

Циклон — восходящий вихрь в атмосфере с замкнутой областью пониженного давления, в которой ветры дуют от периферии к центру (в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном — по часовой). Средняя скорость движения циклона 35 — 50 км/ч, а иногда до 100 км/ч. В циклоне воздух поднимается вверх, что влияет на погоду. С возникновением циклона погода достаточно резко изменяется: усиливаются ветры, быстро конденсируются водяные пары, порождая мощную облачность, выпадают осадки.

Антициклон — нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой ветры дуют от центра к периферии (в Северном полушарии — по ходу часовой стрелки, в Южном — против). В антициклоне воздух опускается вниз, становясь более сухим при прогревании, т. к. заключенные в нём пары удаляются от насыщения. Это, как правило, исключает образование облаков в центральной части антициклона. Поэтому при антициклоне погода ясная, солнечная, без осадков. Зимой — морозная, летом — жаркая.

Водяной пар в атмосфере. В атмосфере всегда имеется некоторое количество влаги в виде водяного пара, испарившегося с поверхности океанов, озер, рек, почвы и т. д. Испарение зависит от температуры воздуха, ветра (даже слабый ветер увеличивает испарение раза в три, т. к. все время уносит насыщенный водяными парами воздух и приносит новые порции сухого), характера рельефа, растительного покрова, цвета почвы.

Различают испаряемость — количество воды, которое могло бы испариться при данных условиях в единицу времени, и испарение — действительно испарившееся количество воды.

В пустыне испаряемость велика, а испарение незначительно.

Насыщение воздуха . При каждой конкретной температуре воздух может принимать водяные пары до известного предела (до насыщения).

Чем выше температура, тем большее максимальное количество воды может содержать воздух. Если охлаждать ненасыщенный воздух, он постепенно будет приближаться к точке насыщения. Температура, при которой данный ненасыщенный воздух переходит к насыщению, называется точкой росы. Если насыщенный воздух охлаждать дальше, то в нём начнется сгущение избыточных водяных паров. Влага начнет конденсироваться, образуются облака, затем выпадают осадки.

Следовательно, для характеристики погоды необходимо знать относительную влажность воздуха — процентное соотношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при насыщении. Абсолютная влажность — количество водяного пара в граммах, находящегося в данный момент в 1 м 3 воздуха.

Атмосферные осадки и их образование. Атмосферные осадки — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая с облаков. Облаками называются скопления взвешенных в атмосфере продуктов конденсации водяного пара — капелек воды или кристалликов льда. В зависимости от сочетания температуры и степени увлажнения образуются капельки или кристаллики разной формы и величины. Мелкие капельки плавают в воздухе, более крупные начинают падать в виде мороси (измороси) или мелкого дождя. При низких температурах образуются снежинки.

Схема образования осадков такова: воздух охлаждается (чаще при подъеме вверх), приближается к насыщению, водяные пары конденсируются, образуются осадки.

Измерение количества осадков происходит с помощью дождемера — металлического ведра цилиндрической формы высотой 40 см и площадью сечения 500 см 2 . Все измерения количества атмосферных осадков суммируются за каждый месяц, и выводят среднее месячное, а затем годовое количество осадков.

Количество осадков на территории зависит от:

• температуры воздуха (влияет на испарение и влагоемкость воздуха);
• морских течений (над поверхностью тёплых течений воздух нагревается и насыщается влагой; когда он переносится в соседние, более холодные области, из него легко выделяются осадки. Над холодными течениями происходит противоположный процесс: испарение над ними небольшое; когда малонасыщенный влагой воздух поступает на более теплую подстилающую поверхность, он расширяется, насыщенность его влагой уменьшается, и осадки в нём не образуются);
• циркуляции атмосферы (там, где воздух перемещается с моря на сушу, осадков больше);
• высоты места и направления горных хребтов (горы принуждают насыщенные влагой воздушные массы подниматься вверх, где вследствие охлаждения происходит конденсация водяного пара и образование осадков; на наветренных склонах гор осадков больше).

Выпадение осадков неравномерно. Оно подчиняется закону зональности, т. е. изменяется от экватора к полюсам. В тропических и умеренных широтах количество осадков значительно изменяется при движении от побережий в глубь материков, что зависит от многих факторов (циркуляции атмосферы, наличия океанических течений, рельефа и т. п.).

Выпадение атмосферных осадков на большей территории земного шара происходит неравномерно в течение года. Возле экватора в течение года количество осадков изменяется незначительно, в субэкваторальных широтах выделяют сухой сезон (до 8 месяцев), связанный с действием тропических воздушных масс, и дождевой (до 4 месяцев) сезон, связанный с приходом экваториальных воздушных масс. При движении от экватора к тропикам продолжительность сухого сезона возрастает, а дождевого — уменьшается. В субтропических широтах преобладают зимние осадки (их приносят умеренные воздушные массы). В умеренных широтах осадки выпадают в течение всего года, но во внутренних частях материков большее количество осадков выпадает в тёплое время года. В полярных широтах также преобладают летние осадки.

Погода — физическое состояние нижнего слоя атмосферы в определённой местности в данный момент или за определенный отрезок времени.

Характеристики погоды — температура и влажность воздуха, атмосферное давление, облачность и осадки, ветер. Погода — чрезвычайно изменчивый элемент природных условий, подчиняющийся суточным и годовым ритмам. Суточный ритм обусловлен нагреванием земной поверхности солнечными лучами днем и ночным охлаждением. Годовой ритм определяется изменением угла падения солнечных лучей в течение года.

Погода имеет большое значение в хозяйственной деятельности человека. Изучение погоды ведется на метеорологических станциях с помощью разнообразных приборов. По сведениям, полученным на метеостанциях, составляют синоптические карты. Синоптическая карта — карта погоды, на которую наносят условными знаками фронты атмосферы и данные о погоде на определенный момент (давление воздуха, температура, направление и скорость ветра, облачность, положение тёплых и холодных фронтов, циклонов и антициклонов, характер осадков). Синоптические карты составляют несколько раз в сутки, сравнение их позволяет определить пути перемещения циклонов, антициклонов, атмосферных фронтов.

Атмосферный фронт — зона раздела различных по свойствам воздушных масс в тропосфере. Возникает при сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха. Его ширина достигает нескольких десятков километров при высоте в сотни метров и протяжении иногда в тысячи километров при небольшом уклоне к поверхности Земли. Атмосферный фронт, проходя по определённой территории, резко изменяет погоду. Среди атмосферных фронтов различают тёплый и холодный фронты (рис. 14)

Рис. 14

Тёплый фронт образуется при активном движении тёплого воздуха в сторону холодного. Тогда тёплый воздух натекает на отступающий клин холодного и поднимается по плоскости раздела. При подъёме он охлаждается. Это приводит к конденсации водяного пара, возникновению перистых и слоисто-дождевых облаков и выпадению осадков. С приходом тёплого фронта атмосферное давление понижается, с ним, как правило, связано потепление и выпадение обложных, моросящих осадков.

Холодный фронт образуется при перемещении холодного воздуха в сторону тёплого. Холодный воздух, как более тяжелый, подтекает под тёплый и подталкивает его вверх. При этом возникают слоисто-кучевые дождевые облака, из которых выпадают осадки в виде ливней со шквалами и грозами. С прохождением холодного фронта связано похолодание, усиление ветра и увеличение прозрачности воздуха. Большое значение имеют прогнозы погоды. Прогнозы погоды делают на разное время. Обычно погоду предсказывают на 24 — 48 ч. Составление долгосрочных прогнозов погоды связано с большими трудностями.

Климат — характерный для данной местности многолетний режим погоды. Климат влияет на формирование почвы, растительности, животного мира; определяет режим рек, озер, болот, оказывает влияние на жизнь морей и океанов, формирование рельефа.

Распределение климата на Земле зонально. На земном шаре выделяют несколько климатических поясов.

Климатические пояса — широтные полосы земной поверхности, которые обладают однородным режимом температур воздуха, обусловленным «нормами» прихода солнечной радиации и формированием однотипных воздушных масс с особенностями их сезонной циркуляции (таблица 2). Воздушные массы — большие объёмы воздуха тропосферы, обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температура, влажность, запыленность и т. п.). Свойства воздушных масс определяются территорией или акваторией, над которой они формируются.

Характеристики зональных воздушных масс:

экваториальные — тёплые и влажные;

тропические — тёплые, сухие;

умеренные — менее тёплые, более влажные, чем тропические, характерны сезонные различия;

арктические и антарктические — холодные и сухие.

Таблица 2. Климатические пояса и действующие в них воздушные массы

Климатический пояс	Действующие зональные воздушные массы
	Летом	Зимой
Экваториальный	Экваториальные
Субэкваториальный	Экваториальные	Тропические
Тропический	Тропические
Субтропический	Тропические	Умеренные
Умеренный	Умеренных широт (полярные)
Субарктический Субантарктический	Умеренные	Арктические Антарктические
Арктический Антарктический	Арктические Субантарктические

Внутри главных (зональных) типов ВМ существуют подтипы — континентальные (формирующиеся над материком) и океанические (формирующиеся над океаном). Для воздушной массы характерно общее направление перемещения, но внутри этого объёма воздуха могут быть разные ветры. Свойства воздушных масс изменяются. Так, морские умеренные воздушные массы, переносимые западными ветрами на территорию Евразии, при движении на восток постепенно прогреваются (или охлаждаются), теряют влагу и превращаются в континентальный умеренный воздух.

Климатообразующие факторы:

• географическая широта места, т. к. от неё зависит угол наклона солнечных лучей, а значит количество тепла;
• циркуляция атмосферы — преобладающие ветры приносят определенные воздушные массы;
• океанические течения (см. об атмосферных осадках);
• абсолютная высота места (с высотой температура понижается);
• удаленность от океана — на побережьях, как правило, менее резкие перепады температур (дня и ночи, сезонов года); больше осадков;
• рельеф (горные хребты могут задерживать воздушные массы: если влажная воздушная масса встречает на своем пути горы, она поднимается, охлаждается, влага конденсируется и выпадают осадки).

Климатические пояса меняются от экватора к полюсам, т. к. изменяется угол падения солнечных лучей. Это в свою очередь определяет закон зональности, т. е. изменение компонентов природы от экватора к полюсам. Внутри климатических поясов выделяют климатические области — часть климатического пояса, обладающая определенным типом климата. Климатические области возникают вследствие влияния действия различных климатообразующих факторов (особенностей циркуляции атмосферы, влияния океанических течений и т. п.). Например, в умеренном климатическом поясе Северного полушария выделяют области континентального, умеренно континентального, морского и муссонного климатов.

Общая циркуляция атмосферы — система воздушных течений на земном шаре, которая способствует переносу тепла и влаги из одних районов в другие. Воздух перемещается из областей высокого давления в области низкого. Области высокого и низкого давления формируются в результате неравномерного нагревания земной поверхности. Под влиянием вращения Земли потоки воздуха отклоняются в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. В экваториальных широтах благодаря высоким температурам постоянно существует пояс низкого давления со слабыми ветрами. Нагретый воздух поднимается вверх и растекается на высоте к северу и югу. При высоких температурах и восходящем движении воздуха, при большой влажности образуется большая облачность. Здесь выпадает большое количество осадков.

Примерно между 25 и 30° с. и ю. ш. воздух опускается к поверхности Земли, где вследствие этого формируются пояса высокого давления. Около Земли этот воздух направляется в сторону экватора (где низкое давление), отклоняясь в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. Так образуются пассаты. В центральной части поясов высокого давления зона затишья: ветры слабые. Благодаря нисходящим токам воздуха происходит иссушение и прогревание воздуха. Жаркие и сухие районы Земли расположены в этих поясах.

В умеренных широтах с центрами около 60° с. и ю. ш. давление низкое. Воздух поднимается вверх и устремляется затем в полярные районы. В умеренных широтах преобладает западный перенос воздуха (действует отклоняющая сила вращения Земли).

Полярные широты отличаются низкими температурами воздуха и высоким давлением. Пришедший из умеренных широт воздух опускается к Земле и снова направляется в умеренные широты с северо-восточными (в Северном полушарии) и юго-восточными (в Южном полушарии) ветрами. Осадков мало (рис. 15).

Рис. 15. Схема общей циркуляции атмосферы

← Вернуться