Тепловой пояс. Тепловые пояса земли Что такое тепловые пояса в географии

Тепловые пояса Земли

Неравномерный нагрев земной поверхности обусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определенными температурами воздуха называются тепловыми поясами. Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца. Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого "изо" - Одинаковый, "терма"- Тепло). Это линии на карте, соединяют точки с одинаковой температурой.

Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным и Южным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0 С. Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22 декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом 90 0). Воздуха от поверхности сильно нагревается. Поэтому там жарко в течение года.

Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Они протянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучи там падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, тем наклон больше. Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результате меньше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем в жарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима, весна, лето, осень. При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительная и холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные пояса со стороны полюсов ограничивает изотерма теплого месяца 10 0 С. Она является пределом распространения лесов.

Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат между изотермами 10 0 С и 0 0 С самого теплого месяца. Солнце там зимой по несколько месяцев не появляется над горизонтом. А летом, хотя и не заходит за горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучи лишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не только нагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимы холодные и суровые, а лето короткое и прохладное.

Два пояса вечного холода (северный и южный) окружены изотермой с температурами всех месяцев ниже 0 0 С. Это царство вечного льда.

Итак, нагрева и освещения каждой местности зависит от положения в тепловом поясе, то есть - от географической широты. Чем ближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением от экватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температура воздуха снижается.

Пояса освещенности и их характеристика.

Пояса освещенности - части поверхности Земли, ограниченные тропиками и полярными кругами и различающиеся по условиям освещенности.

В первом приближении достаточно выделить в каждом полушарии по три пояса: 1) тропический, ограниченный тропиками, 2) умеренный, идущий до полярного круга, и 3) полярный. Для первого характерно пребывание Солнца в зените на каждой широте два раза в год (на тропике один) и малая разница в продолжительности дня по месяцам. Второй характеризуется большой сезонной разницей в высоте Солнца и продолжительности дня. Третьему присущи полярная ночь и полярный день, долгота которых зависит от географической широты. К северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга наблюдаются полярный день (летом) и полярная ночь (зимой). Область от полярного круга до полюса в обоих полушариях называется Заполярье.
Полярный день - период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не опускается за горизонт. Продолжительность полярного дня тем больше, чем дальше к полюсу от полярного круга. На полярных кругах Солнце не заходит только в день солнцестояния, на 68° широты полярный день длится около 40 суток, на Северном полюсе 189 суток, на Южном несколько меньше, из-за неодинаковой скорости движения Земли по орбите в зимнее и летнее полугодия.
Полярная ночь - период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не поднимается над горизонтом, - явление, противоположное полярному дню, наблюдается одновременно с ним на соответствующих широтах другого полушария. Фактически полярная ночь всегда короче полярного дня из-за того, что Солнце, когда оно находится ненамного ниже горизонта, освещает атмосферу и полной темноты нет (сумерки).
Однако деление Земли на такие крупные пояса не может удовлетворить практических потребностей.

В дни равноденствий высота полуденного Солнца над горизонтом h для разных широт ф легко определяется по формуле: h=90°-ф.
Так, в Санкт-Петербурге (ф = 60°) 21 марта и 23 сентября в полдень Солнце находится на высоте 90°-60° = 30°. Оно нагревает Землю в течение 12 ч. Летом каждого полушария, когда Солнце стоит над соответствующим тропиком, высота его в полдень увеличивается на 23°27":
А=90°-ф+23°27".
Для Санкт-Петербурга, например, 21 июня высота Солнца равна: 90°-60°+23°27" = 53°27". День продолжается 18,5 ч.

Зимой, когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояний. Тогда ее следует уменьшить на 23°27".
На параллели Ленинграда 22 декабря Солнце находится на высоте 90°-60° -23°27" = 6°33" и освещает земную поверхность только 5,5 ч.

Описанные условия освещения земного шара, обусловленные наклоном земной оси, представляют радиационную, связанную с солнечными лучами, основу смены времен года.

В формировании погоды, а тем самым и времен года, принимает участие не только солнечная радиация, но и очень многие теллурические (земные) факторы, поэтому в действительности как времена года, так и их смена представляют сложное явление.

Неравномерный нагрев земной поверхности обусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определенными температурами воздуха называются тепловыми поясами. Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца. Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого "изо" - Одинаковый, "терма"- Тепло). Это линии на карте, соединяют точки с одинаковой температурой.

Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным и Южным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0С. Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22 декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом 900). Воздуха от поверхности сильно нагревается. Поэтому там жарко в течение года.

Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Они протянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучи там падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, тем наклон больше. Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результате меньше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем в жарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима, весна, лето, осень. При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительная и холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные пояса со стороны полюсов ограничивает изотерма теплого месяца 10 0С. Она является пределом распространения лесов.

Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат между изотермами 10 0С и 0 0С самого теплого месяца. Солнце там зимой по несколько месяцев не появляется над горизонтом. А летом, хотя и не заходит за горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучи лишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не только нагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимы холодные и суровые, а лето короткое и прохладное.

Два пояса вечного холода (северный и южный) окружены изотермой с температурами всех месяцев ниже 0 0С. Это царство вечного льда.

Итак, нагрева и освещения каждой местности зависит от положения в тепловом поясе, то есть - от географической широты. Чем ближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением от экватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температура воздуха снижается.

Важно помнить, что линии тропиков и полярных кругов за пределы тепловых поясов принимаются условно. Поскольку в действительности температура воздуха определяется еще и рядом других условий.

26 вопрос. Адиабатические процессы в атмосфере.

Предполагаемый ответ:

Процессы, при которых отсутствует теплообмен с окружающей средой, называют адиабатическими. Там же было выяснено, что при адиабатическом расширении газ охлаждается, так как при этом совершается работа против сил внешнего давления, в результате чего внутренняя энергия газа уменьшается. Воздух в восходящем потоке расширяется, так как, поднимаясь, он попадает в области все меньшего давления. Этот процесс происходит практически без теплообмена с окружающими слоями воздуха, тоже поднимающимися и тоже охлаждающимися. Поэтому расширение воздуха в восходящем потоке можно считать адиабатическим. Итак, подъем воздуха в атмосфере сопровождается его охлаждением. Расчет и измерения показывают, что подъем воздуха на 100 сопровождается охлаждением приблизительно на 1 .

Проявления действия адиабатических процессов в атмосфере весьма многочисленны и разнообразны. Пусть, например, воздушный поток на своем пути встречает высокий горный хребет и вынужден подниматься по его склонам вверх. Восходящее движение воздуха сопровождается его охлаждением. Поэтому климат горных стран всегда холоднее климата ближайших равнин, и на больших высотах господствует вечный мороз. На горах, начиная с известной высоты (на Кавказе, например, с высоты 3000-3200 м), снег уже не успевает стаять летом и накапливается год за годом в виде мощных снежников и ледников.

Когда воздушная масса опускается, она сжимается и при сжатии нагревается. Если воздушный поток, перевалив через горный хребет, спускается вниз, он снова нагревается. Так возникает фен - теплый ветер, хорошо известный во всех горных странах - на Кавказе, в Средней Азии, в Швейцарии. По-особому протекает адиабатический процесс охлаждения во влажном воздухе. Когда воздух достигает при своем постепенном охлаждении точки росы, водяной пар начинает в нем конденсироваться. Так образуются мельчайшие капли воды, из которых состоит туман или облако. При конденсации выделяется теплота парообразования, которая замедляет дальнейшее охлаждение воздуха. Поэтому поднимающийся поток воздуха будет охлаждаться при конденсации пара медленнее, чем тогда, когда воздух совершенно сухой. Адиабатический процесс, при котором идет одновременно конденсация пара, называется влажно адиабатическим.

27 Вопрос. Инверсия температур. Роль инверсионных процессов в формировании заморозков, туманов, сложных экологических ситуаций.

Предполагаемый ответ:

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.

Для заморозка нужна ясная и тихая ночь, когда эффективное излучение с поверхности почвы велико, а турбулентность мала и воздух, охлаждающийся от почвы, не переносится в более высокие слои, а подвергается длительному охлаждению. Такая ясная и тихая погода обычно наблюдается во внутренних частях областей высокого атмосферного давления, антициклонов.

Сильное ночное охлаждение воздуха у земной поверхности приводит к тому, что с высотой температура повышается. Другими словами, при заморозке имеет место приземная инверсия температуры.

Заморозки чаще происходят в низинах, чем в возвышенных местах или на склонах, так как в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено. В низких местах холодный воздух больше застаивается и длительнее охлаждается.

Мощность приземных инверсий составляет десятки метров, Мощность инверсий в свободной атмосфере достигает сотни метров. Инверсия температуры препятствует развитию вертикальных движений воздуха, способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа.

Под инверсией резко ослаблена интенсивность турбулентного переноса, что может приводить к скоплению сконденсированного водяного пара (тумана), загрязнений и т. д.

К метеорологическим факторам, создающим интенсивное скопление примесей в приземном слое воздуха, относятся скорость ветра, опасное значение которой зависит от параметров выбросов, приподнятая инверсия, расположенная над источниками, и туманы.

28 Вопрос. Условия образования, типы заморозков и их влияние на сельскохозяйственное производство.

Неравномерный нагрев земной поверхности обусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определенными температурами воздуха называются тепловыми поясами. Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца. Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого "изо" - Одинаковый, "терма"- Тепло). Это линии на карте, соединяют точки с одинаковой температурой.

Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным и Южным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0С. Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22 декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом 900). Воздуха от поверхности сильно нагревается. Поэтому там жарко в течение года.

Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Они протянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучи там падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, тем наклон больше. Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результате меньше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем в жарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима, весна, лето, осень. При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительная и холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные пояса со стороны полюсов ограничивает изотерма теплого месяца 10 0С. Она является пределом распространения лесов.

Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат между изотермами 10 0С и 0 0С самого теплого месяца. Солнце там зимой по несколько месяцев не появляется над горизонтом. А летом, хотя и не заходит за горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучи лишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не только нагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимы холодные и суровые, а лето короткое и прохладное.

Два пояса вечного холода (северный и южный) окружены изотермой с температурами всех месяцев ниже 0 0С. Это царство вечного льда.

Итак, нагрева и освещения каждой местности зависит от положения в тепловом поясе, то есть - от географической широты. Чем ближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением от экватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температура воздуха снижается.

Важно помнить, что линии тропиков и полярных кругов за пределы тепловых поясов принимаются условно. Поскольку в действительности температура воздуха определяется еще и рядом других условий (см. статью основные и переходные климатические пояса).

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.

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.