Основная закономерность в распределении тепла на Земле - его зональность - позволяет выделить тепловые, или температурные, пояса. Они не совпадают с поясами освещения, образующимися по астрономическим законам, поскольку тепловой режим зависит не только от освещения, а и от ряда теллурических факторов.
По обе стороны от экватора, приблизительно до 30° с. ш. и ю. ш. находится жаркий пояс, ограниченный годовой изотермой 20° С. В этих пределах распространены дикорастущие пальмы и коралловые постройки.
В средних широтах находятся умеренные температурные пояса. Они ограничены изотермами 10° С самого теплого месяца. С этими изотермами совпадает граница распространения древесных растений (наименьшие средние температуры, при которых вызревают семена деревьев, 10° С; при меньшей месячной сумме тепла леса не возобновляются).
В субполярных широтах простираются холодные пояса, полярными границами которых служат изотермы 0°С самого теплого месяца. Они в общем совпадают с зонами тундр.
Вокруг полюсов находятся пояса вечного мороза, в которых температура любого месяца ниже 0°С. Здесь лежат вечные снега и льды.
Жаркий пояс, несмотря на свою большую площадь, в тепловом отношении довольно однороден. Средняя температура года изменяется от 26° на экваторе до 20°С на тропических пределах. Годовые и суточные амплитуды незначительны. Сравнительно однородны в термическом отношении пояса холодный и вечного мороза в силу своей узости. Умеренные пояса, охватывающие широты от субтропических до субполярных, термически весьма неоднородны. Здесь годовая температура на одних широтах достигает 20° С, а на других даже температура самого теплого месяца не превышает 10 С. Выявляется широтная дифференциация умеренных поясов. Северный умеренный пояс в связи с его материковостью дифференцирован и в долготном направлении: в годовом ходе температур здесь ясно сказываются приморское и внутриматериковое положения.
В умеренных поясах в самом нервом приближении выделяются субтропические широты, температурный режим которых обеспечивает произрастание субтропической растительности, умеренно теплые широты, где тепло обеспечивает существование широколиственных лесов и степей, и бореальные широты с суммой тепла, достаточной только для произрастания хвойных и мелколиственных Деревьев.
При общем сходстве температурных поясов обоих полушарий ясно выступает тепловая диссимметрия Земли относительно экватора. Термический экватор смещен к северу относительно географического, северное полушарие теплее южного, в южном ход температуры океанический, в северном - материковый, Арктика теплее Антарктики.
Термические условия поясов, естественно, нарушают горные страны. Благодаря уменьшению температуры с высотой в них
Наибольшие годовые амплитуды от 23 до 32° С свойственны среднему поясу наибольшей площади континентов, в котором различное нагревание и охлаждение материков и океанов, образование положительных и отрицательных температурных аномалий обусловливают различный ход температуры на океане и в глубине континентов.
В течение суток температура воздуха меняется. Самая низкая температура наблюдается перед восходом Солнца, самая высокая — в 14-15 часов.
Чтобы определить среднесуточную температуру, надо измерять температуру четыре раза в сутки: в 1 час ночи, в 7 часов утра, в 1 час дня, в 7 часов вечера. Среднее арифметическое этих измерений и является среднесуточной температурой.
Температура воздуха меняется не только в течение суток, но и в течение года (рис. 138).
Рис. 138. Головой ход температуры воздуха на широте 62° с. ш.: 1 — Торсхавн Дания (морской тин), средняя годовая температура 6,3 °С; 2- Якутск (континентальный тип) — 10.7 °С
Среднегодовая температура — это среднее арифметическое температур за все месяцы года. Она зависит от географической широты, характера подстилающей поверхности и переноса тепла из низких широт в высокие.
Южное полушарие в целом холоднее Северного из-за покрытой льдом и снегом Антарктиды.
Самый теплый месяц в году в Северном полушарии — это июль, а самый холодный — январь.
Линии на картах, соединяющие пункты с одинаковой температурой воздуха, называются изотермами (от греч. isos — равный и therme — тепло). Об их сложном расположении можно судить по картам январских, июльских и годовых изотерм.
Климат на соответствующих параллелях Северного полушария теплее аналогичных параллелей Южного полушария.
Самые высокие годовые температуры на Земле наблюдаются на так называемом термическом экваторе. Он не совпадает с географическим экватором и находится на 10° с. ш. Это объясняется тем, что в Северном полушарии большую площадь занимает суша, а в Южном полушарии, наоборот, — океаны, которые затрачивают тепло на испарение, а кроме этого, сказывается влияние покрытой льдом Антарктиды. Среднегодовая температура на параллели 10° с. ш. составляет 27 °С.
Изотермы не совпадают с параллелями несмотря на то, что солнечная радиация распределяется зонально. Они изгибаются, переходя с материка на океан, и наоборот. Так, в Северном полушарии в январе над материком изотермы отклоняются к югу, а в июле — к северу. Это связано с неодинаковыми условиями нагревания суши и воды. Зимой суша охлаждается, а летом нагревается быстрее, чем вода.
Если анализировать изотермы в Южном полушарии, то в умеренных широтах их ход очень близок к параллелям, поскольку там мало суши.
В январе самая высокая температура воздуха наблюдается на экваторе — 27 °С, в Австралии, Южной Америке, центральной и южной частях Африки. Самая низкая температура января отмечена на северо-востоке Азии (Оймякон, -71 °С) и на Северном полюсе -41 °С.
Самой «теплой параллелью июля» является параллель 20° с.ш. с температурой 28 °С, а самое холодное место в июле — южный полюс со средней месячной температурой -48 °С.
Абсолютный максимум температуры воздуха зарегистрирован в Северной Америке (+58,1 °С). Абсолютный минимум температуры воздуха (-89,2 °С) был отмечен на станции «Восток» в Антарктиде.
Наблюдения выявили существование суточных и годовых колебаний температуры воздуха. Разность между наибольшими и наименьшими значениями температуры воздуха в течение суток называется суточной амплитудой, а в течение года - годовой амплитудой температуры.
Суточная амплитуда температуры зависит от ряда факторов:
- широты местности — уменьшается при движении из низких в высокие широты;
- характера подстилающей поверхности — она выше на суше, чем над океаном: над океанами и морями суточная амплитуда температуры равна всего 1-2 °С, а над степями и пустынями достигает 15-20 °С, так как вода нагревается и остывает медленнее, чем суша; кроме этого, она возрастает в районах с оголенной почвой;
- рельефа местности — вследствие опускания в долину холодного воздуха со склонов;
- облачности — с ее увеличением суточная амплитуда температуры уменьшается, так как облака не позволяют земной поверхности сильно нагреваться днем и остывать ночью.
Величина суточной амплитуды температуры воздуха — один из показателей континентальности климата: в пустынях ее значение намного больше, чем в районах с морским климатом.
Годовая амплитуда температуры имеет закономерности, сходные с суточной амплитудой температуры. Она зависит главным образом от широты местности и близости океана. Над океанами годовая амплитуда температуры чаще всего не больше 5-10 °С, а над внутренними районами Евразии — до 50-60 °С. Вблизи экватора средние месячные температуры воздуха мало отличаются друг от друга на протяжении года. В более высоких широтах годовая амплитуда температур возрастает, и в районе Москвы она составляет 29 °С. На одной и той же широте годовая амплитуда температуры увеличивается с удалением от океана. В зоне экватора над океаном годовая амплитуда температуры равна всего Г, а над континентами — 5-10°.
Различные условия нагревания воды и суши объясняются тем, что теплоемкость воды в два раза больше, чем суши, и при одинаковом количестве тепла суша нагревается вдвое быстрее воды. При охлаждении происходит обратное. Кроме этого, вода при нагревании испаряется, при этом расходуется значительное количество тепла. Немаловажным является и то, что на суше тепло распространяется практически только в верхнем слое почвы, а в глубину передастся лишь небольшая его часть. В морях и океанах же идет нагрев значительной толщи. Этому способствует вертикальное перемешивание воды. В результате океаны накапливают тепла гораздо больше, чем суша, удерживают его дольше и расходуют более равномерно, чем суша. Океаны медленнее нагреваются и медленнее охлаждаются.
Годовая амплитуда температуры в Северном полушарии составляет 14 °С, а в Южном — 7 °С. Для земного шара средняя годовая температура воздуха у земной поверхности составляет 14 °С.
Тепловые пояса
Неравномерность распределения тепла на Земле в зависимости от широты места позволяет выделить следующие тепловые пояса, границами которых являются изотермы (рис. 139):
- тропический (жаркий) пояс расположен между годовыми изотермами + 20 °С;
- умеренные пояса Северного и Южного полушарий — между годовыми изотермами +20 °С и изотермой самого теплого месяца +10 °С;
- полярные (холодные) пояса обоих полушарий расположены между изотермами самого теплого месяца +10 °С и О °С;
- пояса вечного мороза ограничены изотермой 0 °С самого теплого месяца. Это царство вечных снегов и льдов.
Рис. 139. Тепловые пояса Земли
Все процессы в атмосфере происходят с участием солнечной энергии, но не все участки земной поверхности получают одинаковую ее количество.
Факторы, от которых зависит количество солнечной радиации:
Угол падения солнечных лучей: наибольшее количество солнечных лучей над экватором, наименьшая – за Полярным кругом. Так, на экваторе угол падения солнечных лучей достигает 90∘90∘ в марте и сентябре (в дни весеннего и осеннего равноденствия) и очень большим в декабре и июне (в дни зимнего и летнего солнцестояния).
Прозрачность атмосферы: облака, пыль, смог, дым уменьшают количество солнечной радиации, поступающей к Земле.
Продолжительность светового дня: летом в районы вблизи полюсов поступает значительное количество солнечной радиации.
Абсолютная высота местности: горные вершины получают больше солнечной радиации, чем равнинные поверхности.
Характер земной поверхности: величина альбедо, рельеф местности, океанические течения. Например, лес, песок, распахан влажный темный грунт поглощают больше энергии Солнца и потому нагреваются быстрее. Зато свете территории, покрытые снегом или льдом, почти не нагреваются, поскольку большая часть энергии, поступившей от Солнца, мгновенно отражается обратно в атмосферу. Вода нагревается медленнее, но и медленнее отдает поглощенную энергию.
Расстояние от Земли до Солнца: в январе Земля расположена ближе к Солнцу и получает большее количество солнечной энергии, на наибольшем расстоянии – в июле.
определение
Тепловые пояса – условные глобальные области Земли, выделяемых по признаку распределения среднегодовой температуры воздуха.
Выделение тепловых поясов обусловлено неравномерным распределением солнечного тепла по шарообразной поверхности Земли. Границы тепловых поясов проходят по условным линиям – тропиками и полярными кругами.
определение
Тропики (Северный и Южный) – параллели, что отдаленные на 23∘27’23∘27 “на север и южнее экватора.
Полярные круги (Северное и Южное) – параллели в Северной и Южной полушарий с широтой 66∘33’66∘33 “.
Существуют специальные географические карты, которые показывают летний распределение температуры воздуха на Земле. На них температуру воздуха обозначают или точками, рядом с которыми стоит ее числовое значение, либо специальными линиями, которые соединяют точки с одинаковой температурой, – изотермами. Красными линиями обозначают температуру самого теплого месяца года, которым в Северном полушарии является июль. Черными или синими линиями обозначают температуру января – самого холодного месяца в Северном полушарии.
Различают четыре типа годового распределения температуры: экваториальный, тропический, умеренный и полярный. По особенностям летнего распределения температуры воздуха на Земле выделяют семь тепловых поясов, границами которых являются изотермы: жаркий, два умеренных, два холодных и два пояса вечного холода.
Жаркий расположен по обе стороны от экватора между Северным и Южным тропиками. Земная поверхность получает много солнечного тепла и хорошо нагревается благодаря тому, что солнечные лучи падают прямо или под большим углом. Среднегодовые температуры: + 20 + 20 … + 26∘С + 26∘С.
Умеренные (Северный и Южный) расположены между тропиками и полярным кругом в обоих полушариях. Высота Солнца над горизонтом меняется в зависимости от времени года, что приводит большую амплитуду колебаний температуры и смену времен года. Среднегодовые температуры: 0∘0∘ … + 25∘С + 25∘С.
Холодные (Северный и Южный) расположены за полярными кругами в обоих полушариях. Угол падения солнечных лучей минимальный, часть лучей отражают ледовый и снежный покров, поэтому на территории этих поясов очень холодно. Среднегодовые температуры: ниже 0∘С0∘С.
Пояса вечного холода (Северный и Южный) расположены вокруг полюсов и окружены изотермой 0∘С0∘С теплого месяца в обоих полушариях.
Шарообразность Земли обусловливает неравномерное распределение на ее поверхности солнечного тепла и образование тепловых поясов: жаркого, умеренно-жарких (северного и южного), умеренных, умеренно-холодных и холодных.
Жаркий пояс располагается примерно между 30° с.ш. и 30° ю.ш., умеренно-жаркие лежат между 30 и 40°, умеренные - между 40 и 60°, а между ними и полярными областями располагаются умеренно-холодные пояса. Однако, вследствие расположения суши среди Мирового океана, а также в зависимости от размеров и конфигурации материков, циркуляции атмосферы и морских течений, поясные границы существенно отклоняются от указанных широт.
В жарком поясе тепловые условия благоприятны для развития органической жизни. Заморозков не бывает. Радиационный баланс 65-75 ккал/см 2 год, годовые суммы активных температур (т.е. сумма средних суточных температур свыше 10°С) составляют 7-10 тыс. градусов. Теплолюбивая растительность вегетирует круглый год. Однако наряду с вечнозелеными влажными лесами в этом тепловом поясе развиваются саванны и даже пустыни - результат неравномерного распределения влаги.
В умеренно-жарких (субтропических) поясах количество поступающего тепла несколько меньше, а главное оно изменяется по сезонам. Радиационный баланс колеблется от 50 до 65 ккал/см 2 год. Сумма активных температур 4 -7 тыс. градусов. Хотя средняя температура самого холодного месяца выше 4°С, возможны заморозки. У растений наблюдается короткий период вегетативного покоя.
Умеренные тепловые пояса имеют выраженную сезонность теплового режима с длительным холодным периодом, что приводит к сезонной вегетации растительности. Уменьшение радиационного баланса до 25-50 ккал/см 2 год, суммы активных температур 700-4000 градусов, сезонная ритмичность тепла обусловливают произрастание в этих поясах хвойных и листопадных деревьев. Наряду с этими лесами в умеренных поясах распространены степи и даже пустыни.
В умеренно-холодных (субарктическом и субантарктическом) поясах радиационный баланс колеблется от 10 до 25 ккал/см 2 год, средняя температура самого теплого месяца не поднимается выше 10°С, но и не опускается ниже 5°С, сумма активных температур 200-600 градусов, термические условия позволяют произрастать только кустарниковой, травянистой и мохово-лишайниковой растительности. Вегетационный сезон для северных трав длится около трех месяцев, а для древесно-кустарниковой - около месяца. Поэтому в растительном покрове преобладают многолетники.
Термические условия холодных (полярных) областей неблагоприятны для развития жизни. На испарение со снежно-ледниковой поверхности здесь затрачивается тепла больше, чем его приходит от Солнца (радиационный баланс ниже 10 ккал/см 2 год). Средняя температура самого теплого месяца не превышает 5°С.
Суточное вращение Земли обусловливает замкнутость термических поясов вокруг планеты, а годовое движение вокруг Солнца при наклоне земной оси - сезонное смещение термического экватора (область максимальных температур) и сезонную ритмику тепла в каждом поясе.
Неравномерный по тепловым поясам прогрев нижней тропосферы способствует формированию основных типов воздушных масс. Они отличаются по типу, увлажнению, запыленности и другим свойствам. На одних и тех же широтах различают морские и континентальные воздушные массы.
Термическая поясность земной поверхности и неравномерный прогрев суши и океана обусловливают общую циркуляцию атмосферы и воды в Мировом океане, которые играют огромную роль в переносе тепла и влаги с океана на сушу и из одних широт в другие. Это вызывает не только поясную, но и секторно-зональную дифференциацию геосферы.
В целом, зональность в распределении на земной поверхности солнечного тепла вызывает зональность циркуляции атмосферы, гидротермического режима, зональность в развитии и распространении растительности и почв.
Нагрев почвы и освещенность любой территории находятся в прямой зависимости от того, в каком тепловом поясе она располагается. На это, в свою очередь, влияет географическая широта.
Что такое тепловые пояса?
Солнечное тепло неодинаково поступает в высокие и низкие широты. Это связано с тем, что отличаются углы наклона лучей нашего светила к поверхности Земли. Отсюда и появилось понятие о климате. Чем севернее расположена территория, тем меньше получает она тепла на единицу поверхности. Это связано с более низким подъемом солнца в полдень.
Само слово «климат» в переводе с греческого означает «наклон». Зависит он от географического положения той или иной местности и определяется атмосферным давлением, влажностью и средней температурой воздуха на протяжении года.
На Земле тепловых поясов три. Это умеренный, жаркий и холодный. Каждый из них обладает своими отличительными особенностями.
Холодный климатический пояс
Находится он в районе полярного круга, расположенного как в Северном, так и в Южном полушарии Земли. Полюса нашей планеты максимально удалены от экватора, и в связи с этим солнце посылает на них только косые лучи. Именно поэтому в данных областях земля нагревается очень слабо.
Зимы на этих территориях долгие и суровые, а лето короткое и прохладное. Существует несколько месяцев в году, когда до полярного круга солнечные лучи не доходят вовсе. Такой период является полярной ночью. Температура в это время здесь может опускаться до восьмидесяти девяти градусов.
Умеренный пояс
Эти тепловые зоны также находятся в двух полушариях. На их территориях косые солнечные лучи слабо греют землю в зимний период. Летом солнце освещает их более интенсивно. Находятся умеренные тепловые пояса между полярным кругом и двумя параллелями. На севере это Тропики Рака, а на юге - Тропики Козерога.
Солнце в этих поясах никогда не бывает в своем зените. Поэтому оно не очень сильно греет почву и воздух. Умеренные тепловые пояса характеризуются четким разграничением сезонов. Здесь наблюдаются зима, лето, осень и весна. При этом температурный характер этих сезонов неодинаков. Чем ближе область к полярному кругу, тем зима на ее территории холоднее. И наоборот, лето теплее и продолжительнее при приближении территории к тропикам.
Жаркий пояс
Над этой зоной солнце всегда поднимается высоко и посылает на нее прямые лучи. Именно поэтому здесь постоянно стоит высокая температура. Господство этого пояса наблюдается в тропиках. Зимний период на этой территории является сезоном дождей, а лето характеризуется засухой.
Жаркий тепловой пояс Земли располагается между Южными и Северными тропиками вдоль экватора. Два раза в течение года, а именно в полдень 22 июня и 22 декабря, солнечные лучи падают в этой зоне практически отвесно, то есть под углом в девяносто градусов. От поверхности почвы сильно нагревается воздух. Именно поэтому круглый год на этой территории стоит жара. Только в пределах этого пояса растут пальмы.
Таким образом, тепловые пояса мира представлены пятью зонами. В них входят две холодных, две умеренных и одна жаркая. Иногда в холодных тепловых поясах выделяют область вечного мороза. Она расположена непосредственно возле полюсов, и среднегодовая температура здесь не поднимается выше нулевой отметки.
Тепловые пояса России - это холодный и умеренный. Для севера страны характерен суровый климат. При этом наблюдается смена полярной зимы и полярного лета. Более южные территории обладают мягким климатом и ярко выраженной сезонностью.
Природа холодного теплового пояса
Полярные зоны нашей планеты постоянно покрыты снегом и льдом. Это самые холодные территории Земли. Арктика, которая относится к полярной зоне Северного полушария, проходит по Аляске. Она включает остров Гренландия. Расположен в полярной зоне север Канады и России.
Антарктика, находящаяся в Южном полушарии, является южной полярной зоной. Там расположен континент Антарктида.
Холодный тепловой пояс, который характеризуется недостатком тепла, не имеет лесов. Почва на этих территориях заболочена. Местами можно встретить участки вечной мерзлоты. Самый суровый климат наблюдается у полюсов. Там возникают морские или материковые льды. Растительность, как правило, отсутствует или представлена лишайниками и мхом.
Живут на территории холодного пояса в основном перелетные птицы. Особенно много их на островах Ледовитого океана. Встречаются в этой зоне и животные. Они мигрируют из более южных областей на период летнего сезона. Животный мир представлен совами и песцами, полярными мышами и северными оленями, белыми медведями, моржами, тюленями и пингвинами.
Природа умеренного теплового пояса
Территории этих климатических зон получают большее количество света и тепла. Здесь не такая суровая зима. Лето в умеренном тепловом поясе не очень жаркое. Солнце никогда не находится над этими территориями в зените. Поэтому климат умеренных поясов мягкий, и изменения его от теплого к холодному происходят постепенно. В этих зонах выделяется четыре сезона: летний, весенний, зимний и осенний.
Умеренный тепловой пояс проходит по территории Великобритании, Европы. В нем расположены Северная Азия и Северная Америка. В Южном полушарии умеренный пояс находится на акватории трех океанов. Таким образом, 98% процентов его площади занято водой. Умеренный пояс в Южном полушарии проходит по территории Австралии и Новой Зеландии. Он охватывает юг Южной Африки и Южной Америки.
Природа этого теплового пояса весьма разнообразна. Это смешанные леса, тайга, полупустыни и пустыни, а также степи.
Достаточно однороден животный мир. В основном он представлен лесными животными, которые ведут оседлый образ жизни. В меньшей степени распространены представители фауны открытой местности - степей и пустынь.
Природа жаркого теплового пояса
В этой зоне расположена большая часть Африки. В жарком поясе находится юг Индии и Азии. Входят в эту зону Центральная Америка, Новая Гвинея, северная Австралия и север Южной Америки.
Возле экватора отсутствует сезонность. На протяжении всего года на этих территориях очень тепло и влажно.
Для жаркого теплового пояса характерны саванны, вечнозеленые тропические леса и редколесья. На некоторых территориях расположены полупустыни и пустыни.
Животный мир отличается необычайным разнообразием. Это хищные и бегающие птицы, бегемоты и антилопы, слоны и зебры, буйволы и т. д.
