Текст книги "География для топографических кретинов"

Меридианы представляют собой линии (на глобусе – полуокружности), проведенные от Северного полюса до Южного. Начало отсчета меридианов – нулевой мередиан – было выбрано произвольно и находится оно в Гринвиче, пригороде Лондона. Измеряются меридианы, так же, как и параллели, в градусах, но вместо широты различаются по долготе – восточной (в. д.) или западной (з. д.). Долгота определяется расположением относительно нулевого мередиана.

Обратите внимание на то, что параллели представляют собой окружности, а мередианы – полуокружности. То есть – мередианов, если считать через каждый градус, вдвое больше, чем параллелей. Поэтому наибольшая широта, северная или южная, составляет 90°, а наибольшая долгота, западная или восточная – 180°.

Градусная сеть позволяет определять координаты любого объекта на поверхности Земли как точки пересечения параллели и мередиана. Например – 20° с. ш., 50° в. д. или 33° ю. ш., 45° з. д. Для более точного определения координат каждый градус широты и долготы разделен на 60 частей, называемых минутами и каждая минута разделена на 60 частей, называемых секундами. Минуты обозначаются одним штрихом, а секунды двумя. Вот пример записи координаты объекта с минутами и секундами: 50° 40’ 45’’ в.д., 40 50’ 30’’ с.ш.

А теперь вернемся к атмосферному давлению. Измеряют его при помощи специальных приборов – барометров. Первые барометры были ртутными и представляли собой открытую емкость с ртутью, глубокую тарелку, в которую отверстием вниз была опущена пробирка. Когда атмосферное давление повышалось и сильнее давило на ртуть в тарелке, уровень ртути в пробирке поднимался, когда же давление понижалось, то уровень ртути в пробирке опускался.

Ртутные барометры были довольно неудобными в использовании. Со временем их заменили барометры-анероиды. Слово «анероид» переводится с греческого как «безводный», в данном узком значении – «безжидкостный», то есть без ртути. Барометр-анероид состоит из герметически замкнутой полой тонкостенной коробки, внутри которой создано отрицательное давление воздуха. При изменении атмосферного давления стенки коробки вдавливаются или выпячиваются. Эти колебания передаются на связанную с коробкой стрелку, которая перемещается по шкале.

«Барометр падает», озабоченно говорят в книгах и фильмах моряки, путешественники и вообще все люди, деятельность которых сильно зависит от погодных условий. Разумеется, сам барометр никуда не падает, «падает», то есть опускается книзу, стрелка барометра, потому что понижается атмосферное давление. А это – к непогоде, ниже будет сказано почему.

Также воздух разрежается и с повышением температуры. Чем сильнее нагрет воздух, тем ниже атмосферное давление.

Влияет на величину атмосферного давления и географическая широта, поскольку от широты зависит толщина, а следовательно – и масса тропосферы. Чем больше масса воздуха, тем выше атмосферное давление. Давайте вспомним, что тропосфера толще всего над экватором. Казалось бы, что на экваторе атмосферное давление должно быть выше, чем на полюсах. Но, с другой стороны, воздух на экваторе сильно нагревается, становится разреженным, относительно легким, а это способствует понижению давления…

А еще на величину атмосферного давления влияет направление вертикального движения воздуха. При опускании воздуха атмосферное давление у земной поверхности возрастает, а при подъеме воздуха – понижается. На экваторе преобладают восходящие потоки теплого воздуха, нагревшиеся от земной поверхности. В верхней тропосфере эти потоки оттекают в сторону полюсов, где опускаются и образуют области повышенного давления.

В результате возле экватора находится область (или как еще говорят – пояс) постоянно низкого атмосферного давления, а в районах полюсов – постоянно высокого.

По широтам земная поверхность делится на семь широтных поясов атмосферного давления, которые называются барическими[27]27
  «Барический» означает «относящийся к атмосферному давлению». Это слово происходит от греческого «барос» – «тяжесть».


[Закрыть] поясами – один экваториальный, два тропических, два умеренных и два полярных.

Экваториальный пояс низкого атмосферного давления расположен по обе стороны экватора между 10° северной и 10° южной широты.

Тропические пояса высокого атмосферного давления расположены между 10° и 30° – 40° северной и южной широты.

Умеренные пояса низкого атмосферного давления расположены между 30° – 40° и 60° – 70° северной и южной широты.

Полярные пояса высокого атмосферного давления лежат выше 60° – 70° северной и южной широты, то есть практически внутри полярных кругов.

Границы поясов атмосферного давления очерчены нечетко, поскольку в зависимости от времени года они несколько смещаются к северу или к югу.

Напрашивается вопрос – почему пояса высокого и низкого атмосферного давления чередуются? Почему не происходит постепенного повышения атмосферного давления при движении от экватора к полюсам?

Дело в особенностях движения воздуха.

На экваторе земная поверхность сильно нагревается и передает много тепла воздуху. Воздух расширяется и поднимается вверх, ввиду чего атмосферное давление понижается и образуется экваториальный пояс низкого давления.

По мере подъема, теплый воздух остывает. У верхней границы тропосферы экваториальные воздушные массы движутся на север и на юг. В области 30-ых параллелей они опускаются вниз, образуя тропические пояса высокого атмосферного давления.

Опустившийся воздух быстро нагревается. Благодаря этому в тропиках наблюдается «парадоксальное» сочетание высоких температур с высоким атмосферным давлением.

На полюсах, в зонах низких температур, холодный воздух опускается к земной поверхности, образуя полярные пояса высокого давления. Отсюда воздух движется к более теплым умеренным широтам, причем движение это происходит близ земной поверхности, в нижней части тропосферы.

В умеренных широтах холодный полярный воздух нагревается, расширяется и поднимается вверх, образуя пояса низкого атмосферного давления. Поднявшись до верхней границы тропосферы, воздушные массы возвращаются к полюсам, где остывают и опускаются к земной поверхности.

Пояс низкого атмосферного давления Северного полушария существует только летом! Зимой, вследствие резкого понижения температуры воздуха, атмосферное давление над материками Северного полушария сильно повышается и пояс низкого давления сохраняется только над океанами в виде двух замкнутых областей пониженного давления – Исландского и Алеутского минимумов. Центр Исландского минимума находится вблизи острова Исландия, а центр Алеутского – близ Алеутских островов Тихого океана. Над материками Северного полушария, напротив, формируются зимние максимумы (области повышенного давления) – Азиатский и Северо-Американский.

Летом пояс пониженного атмосферного давления в умеренных широтах Северного полушария восстанавливается. Над Азией формируется огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах – Азиатский минимум. Над океанами в тропических широтах в течение всего года существуют максимумы, также называемые антициклонами (что такое циклоны и антициклоны будет сказано чуть ниже) – Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский. Это обусловлено тем, что океаны в тропиках всегда нагреты слабее, чем, материки и давление над ними выше. Таким образом на одних и тех же широтах могут существовать максимумы и минимумы атмосферного давления.

Мы постоянно слышим о них в сводках погоды. Господствует антициклон… Идет циклон… Влияние обширного теплого антициклона сохранится на неделю…

Циклоном называется восходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью пониженного давления, в которой воздушные массы перемещаются от периферии к центру по спирали. В Северном полушарии это перемещение происходит против часовой стрелки, в Южном полушарии – по часовой. Средняя скорость движения циклона составляет 35 – 50 км/ч, но может доходить и до 100 км/ч.

Циклоны формируются в областях низкого атмосферного давления. Поскольку воздух в циклонах поднимается вверх, то он быстро охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется. Поэтому для циклона характерны высокая облачность, повышенная влажность воздуха и выпадение атмосферных осадков. Циклон – это непогода. Суточные перепады температур в зоне циклона невелики вследствие парникового эффекта водяного пара, который поглощает тепло, исходящее от земной поверхности, не давая ему уходить в космос.

Антициклоном, как нетрудно догадаться по названию, называется нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой воздушные массы перемещаются по спирали от центра к периферии. В Северном полушарии они движутся по ходу часовой стрелки, в Южном – против. Подвижность антициклонов ниже, чем у циклонов. Скорость их движения составляет 30 – 40 км/ч и вообще антициклоны способны подолгу задерживаться на одном месте. На материках «стояние» антициклонов выражено сильнее, чем на океанах. Поскольку воздух, опускаясьвниз, становится более сухим и теплым, для антициклона характерна ясная погода без осадков с большими суточными перепадами температур (нет водяных паров и создаваемого ими парникового эффекта).

Главным местом формирования антициклонов являются субтропические и приполярные широты. В России антициклоны господствуют как зимой, так и летом на юге Русской равнины. Устойчивые антициклоны характерны зимой для Восточной Сибири и Северного Казахстана. На нашей планете существует несколько регионов, для которых характерно многомесячное или годовое господство антициклонов – Азорский, Антарктический, Арктический и Азиатский (Сибирский) максимумы атмосферного давления. Антициклоны способствуют возникновению круговых океанических течений, которые в Северном полушарии двигаются по ходу часовой стрелки, а в Южном – против нее.

Тропические циклоны географы выделяют в отдельную группу, потому что они имеют важные индивидуальные особенности. Во-первых, тропические циклоны формируются исключительно над океанами между 10° и 20° северной и южной широты. Только там и нигде больше. Во-вторых, для тропических циклонов характерна очень высокая скорость ветра, которая может не только достигать скорости звука,[28]28
  Скорость звука в сухом воздухе при 20 °C равна 343 м/с.


[Закрыть] но и превышать ее. На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами, а в Северной и Южной Америке – ураганами. Названия разные, а разрушительная сущность одна и та же. Как говорится, хрен редьки не слаще.

Знаете ли вы, чем ветер отличается от бури, а буря от урагана?

Скоростью ветра и ничем больше. При скорости ветра, превышающей 15 – 20 м/с, говорят о буре или шторме. Ураганом или тайфуном ветер называется при скорости более 30 м/c, что соответствует 117 км/ч!

Тропические циклоны могут вызывать большие волны на поверхности моря, сильнейшие ливни, штормовые приливы и смерчи – мощные атмосферные вихри, возникающие в грозовом облаке и опускающиеся к земной поверхности в виде рукава (или хобота, если так вам больше нравится). Диаметр смерча может колебаться от десятков метров до 2 – 3 километров.

Водный смерч в океане

Над сушей тропические циклоны быстро исчезают. Ввиду этого они представляют опасность только для прибрежных районов и островов.

Циклоны и антициклоны осуществляют теплообмен между широтными зонами, перенося теплые воздушные массы от экватора по направлению к полюсам, а холодные – в обратном направлении. Если бы циклонов и антициклонов не было, то на экваторе и в тропиках температура воздуха была бы на 10 – 20° выше реальной, а в умеренных широтах – примерно настолько же ниже.

Антициклоны из-за более благоприятных погодных условий нравятся людям больше, чем циклоны. Но у тех, кто занимается сельским хозяйством, отношение к антициклонам настороженное. Зимой антициклоны приводят к вымерзанию озимых посевов – осадки не выпадают, теплоизолирующего снежного покрова нет или он очень тонкий, земля сильно промерзает. А весной или летом антициклоны могут приводить к засухам.

Области высокого или низкого атмосферного давления, характерные для определенного региона нашей планеты, называются центрами действия атмосферы. Для непосвященных это название звучит совершенно непонятно, но географы сразу понимают, что речь идет об атмосферном давлении. Для каждого центра действия атмосферы характерно преобладание высокого или низкого атмосферного давления. Центры действия атмосферы могут быть перманентными (постоянными) или сезонными, характерными для определенного времени года. Экваториальная депрессия, океанические депрессии субполярных широт, субтропические и полярные антициклоны – это перманентные центры действия атмосферы. Зимние антициклоны и летние депрессии над материками в средних широтах – пример сезонных. Обратите внимание на один нюанс – центры действия высокого атмосферного давления называются «антициклонами», а низкого – «депрессиями». «Депрессиями», а не «циклонами»!

И еще один нюанс – у циклонов и антициклонов разные механизмы образования, поэтому нельзя рассматривать циклон как некое «зеркальное отображение» антициклона. Циклоны образуются вследствие вращения Земли вокруг своей оси[29]29
  У нас идет разговор географический, а не физико-математический, и потому нет возможности детально пояснить почему из-за вращения нашей планеты образуются циклоны. При наличии желания вы можете вникнуть в эту тему самостоятельно, почитав про силу Кориолиса или эффект Кориолиса.


[Закрыть] – атмосферные массы приходят в движение, тоже начинают вращаться и в центре воздушного вихря формируется область низкого давления. Грубо говоря – в образовании циклонов первичное значение имеет вращение планеты. Антициклоны же образуются вследствие опускания воздушных масс, которые при этом опускании нагреваются, отчего их относительная влажность понижается. Опускающийся вниз воздух создает область повышенного давления, а не вращение планеты! Вращение планеты только искривляет, «закругляет», потоки воздуха, расходящиеся от области повышенного давления. В образовании антициклонов первичное значение имеет опускание воздушных масс. Циклоны всегда масштабные, они захватывают большую площадь, а вот площадь действия антициклонов может быть как большой, так и маленькой.

На картах распределение атмосферного давления по земной поверхности показывают линиями, соединяющими точки с одинаковым давлением. Эти линии называются изобарами. Чаще всего на картах указывают изобары января и июля, месяцев с максимальным и минимальным атмосферным давлением.

Изобары июля

Как уже было сказано, атмосферное давление понижается с увеличением высоты. Расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается на 1 мм. рт. ст., называется барической ступенью. В нижних слоях тропосферы до высоты в 1 километр барическая ступень равна 10 метрам. Выше километровой высоты барическая ступень удлиняется, поскольку по мере увеличения высоты скорость понижения атмосферного давления замедляется.

Атмосферное давление изменяется не только в вертикальном, но и горизонтальном направлении. Существует показатель, характеризующий изменение атмосферного давления в пространстве (по вертикали и горизонтали), который называется барическим градиентом.

Барический градиент представляет собой вектор, то есть математическую величину, характеризующуюся численным значением и направлением. В метеорологии для изображения на картах обычно пользуются горизонтальной составляющей барического градиента на уровне моря или на каком-то другом уровне, которая называется горизонтальным барическим градиентом. Барический градиент направлен по нормали к изобаре в сторону убывания атмосферного давления.

Вместо вертикального барического градиента, отражающего изменение атмосферного давления по высоте, часто пользуются обратной величиной – барической ступенью.

Атмосферное давление – одно из важнейших географических показателей. Изобары и барические градиенты очень важны, потому что они содержат информацию, помогающую составить представление о климате. Потренируйтесь немного и очень скоро эти странные линии и черточки на карте станут для вас понятными.

Глава четвертая. Температура воздуха и пояса нашей планеты

«– Что-то очень жарко, – промолвил Вильсон.

– Термометр должен показывать тридцать градусов в тени, – отозвался Паганель.

– Это меня не удивляет, – сказал Гленарван – я чувствую, как электричество пронизывает меня. Будем надеяться, что подобная жара недолго продержится.

– Ну нет, – возразил Паганель, – нельзя рассчитывать на перемену погоды, когда на горизонте не видно ни дымки.

– Тем хуже, – заметил Гленарван – наши лошади измучены зноем… А тебе, мой мальчик, не слишком жарко? – прибавил он, обращаясь к Роберту.

– Нет, сэр, – ответил мальчуган, – я люблю жару. Жара – вещь хорошая!

– Особенно зимой, – глубокомысленно заметил майор, пустив вверх клуб дыма от своей сигары».[30]30
  Перевод А. А. Кублицкой-Пиоттух (Бекетовой).


[Закрыть]

Герои одного из самых известных романов Жюля Верна «Дети капитана Гранта» стойко переносили все тяготы и невзгоды, выпадавшие на их долю. В том числе и жару… Современный читатель может сказать, что тридцать градусов в тени – это не так уж и много, но это с какой стороны посмотреть. Для человека, отдыхающего на морском побережье, окруженного кондиционерами, тентами и холодными напитками, 30 °C – вполне комфортная температура. Ниже и не нужно, а то вода не прогреется как следует. Но для путешественника, идущего по прерии в соответствующей одежде, а не в шортах и футболке, не имеющего ни тентов с кондиционерами, ни холодных напитков, 30 °C – это очень жарко. Майор прав – такая жара может быть приятна только зимой.

Температура воздуха – одна из основных характеристик погоды. Большинство разговоров о погоде и климате начинаются с нее. По принятым правилам температуру воздуха измеряют в тени на высоте 2 метров от земной поверхности, чтобы температура самой поверхности не искажала результаты измерения.

Приборы для измерения температуры знакомы всем и каждому – это термометры.

Географы оперируют понятиями среднесуточной, среднемесячной и среднегодовой температуры. На географических картах распределение температур изображают изотермами – линиями, соединяющими точки с одинаковой температурой. Обычно используются понятия изотермы июля и изотермы января, то есть изотермы самого жаркого и самого холодного месяцев.

Тот, кто умеет читать изотермы с изобарами и имеет еще кое-какие географические знания может не обращаться к поисковикам для того, чтобы получить информацию о климате в данной точке планеты. Достаточно одного взгляда на карту – и сразу все становится ясно. Тем более что в Сети есть много неверной информации, а географические карты никогда не врут, нет у них такой привычки.

Атмосферный воздух нагревается посредством теплообмена с земной поверхностью, которая, в свою очередь, нагревается солнечной радиацией – электромагнитным излучением Солнца. Солнце нагревает земную поверхность, а от нее нагревается воздух.

Наша планета получает всего лишь одну двухмиллиардную часть солнечной радиации, но этого вполне достаточно. Кстати говоря, радиацией ученые называют излучение, идущее от какого-то тела, а не нечто смертоносно-губительное. Так что давайте не будем пугаться этого слова.

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

Прямой радиацией называется солнечное излучение, которое беспрепятственно доходит до поверхности Земли в виде прямых солнечных лучей в ясный день, то есть – при безоблачном небе. На долю прямой радиации приходится до 80 % поступающего к Земле солнечного тепла. Там, где прямые солнечные лучи падают на земную поверхность перпендикулярно, то есть – под прямым углом, нагрев поверхности максимальный. Чем меньше или острее угол падения лучей, тем нагрев меньше. Именно поэтому в период белых ночей не происходит резкого повышения температуры воздуха, ведь солнечные лучи в этих близких к полюсам широтах падают на земную поверхность под острым углом.

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

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

Также на количество солнечной радиации влияет прозрачность атмосферы. Чем больше в году ясных дней, тем больше прямой солнечной радиации получает земная поверхность, и тем сильнее она будет нагреваться. Не случайно самыми жаркими территориями на нашей планете являются области тропических пустынь, расположенных выше экватора (например – пустыня Сахара). На первый взгляд это может показаться парадоксальным, ведь по логике жарче всего должно быть на экваторе, где солнечные лучи падают на земную поверхность под прямым углом. Однако дело не только в угле падения солнечных лучей, но и в прозрачности атмосферы. В тропических пустынях климат континентальный, конвекции, то есть облаков, практически нет, и вся получаемая там солнечная радиация является прямой. Вдобавок, поверхность пустынь очень слабо отражает солнечные лучи, вследствие чего почти вся солнечная радиация, дошедшая до земной поверхности, поглощается ею и нагревает ее. На экваторе же из-за влажного климата высокая облачность, а кроме того, богатый растительный покров экваториальной зоны отражает до 20 % солнечных лучей.

Радиация, отраженная от поверхности земли, воды или облаков, называется отраженной. Отраженная радиация не нагревает земную поверхность. Для того, чтобы произошел нагрев, излучение должно быть поглощено. Так, например, у полюсов в дни солнцестояний (у Северного – 22 июня, а у Южного – 22 декабря) суммарная солнечная радиация бывает больше, чем на экваторе, но поверхность земли на полюсах в эти дни практически не нагревается, потому что белая поверхность снега и льда отражает до 90 % солнечных лучей.

Давайте вспомним, что такое солнцестояние, а заодно – и что такое равноденствие.

Астрономические времена года, отличающиеся от общепринятого деления по месяцам, разделены четырьмя моментами, которые носят название сентябрьского (осеннего) равноденствия 22/23[31]31
  Вследствие високосного сдвига даты солнцестояния в разные годы могут отличаться на 1 – 2 дня.


[Закрыть] сентября, декабрьского (зимнего) солнцестояния 21/22 декабря, мартовского (весеннего) равноденствия 20/21 марта и июньского (летнего) солнцестояния 21/22 июня.

Солнцестоянием называется период наибольшего или наименьшего наклона земной оси по направлению к Солнцу, когда один из полюсов Земли максимально приближен к Солнцу, а другой максимально от Солнца удален. Во время июньского солнцестояния ближе к Солнцу находится Северный полюс, а во время декабрьского – Южный.

Обратите внимание на то, что названия «осеннее и весеннее равноденствие», «летнее и зимнее солнцестояние» носят условный характер. То, что в Северном полушарии называется осенним равноденствием, в Южном носит название весеннего. Поэтому правильнее называть равноденствия и солнцестояния по месяцам, а не по временам года.

В дни солнцестояния в одном полушарии наблюдается самый длинный день, а в другом – самая длинная ночь.

В дни равноденствия, которые наблюдаются в марте и сентябре, на всей поверхности Земли (за исключением районов полюсов) день равен ночи, потому что оба полушария освещаются Солнцем одинаково. Образно говоря, в эти дни Солнце светит не на один из полюсов, а на экватор.

С астрономической точки зрения лето и зима начинаются в дни солнцестояния и заканчиваются в дни равноденствия. Соответсвенно, в дни равноденствия начинаются весна и осень.

Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и движение Земли вокруг Солнца приводят к неравномерному освещению земной поверхности. По условиям освещенности делится на пять поясов освещенности или поясов освещения, различающихся по высоте стояния полуденного Солнца над горизонтом, продолжительности дня и, соответственно, по тепловым (климатическим) условиям.

Пояса освещенности

Один жаркий – экваториальный или тропический пояс.

Два умеренных.

Два холодных полярных.

Границами между поясами освещенности служат тропики – параллели, расположенные на широте 23°30′[32]32
  Если совсем точно, то 23°26′16″.


[Закрыть] к югу и северу от экватора, и полярные круги, расположенные на широте 66°30′. Тропики отличаются от находящихся между ними параллелей тем, что на них солнце оказывается в зените только один раз в год – в день июньского или декабрьского солнцестояния. Но все же оказывается, а в более высоких широтах этого никогда не происходит. В Москве или, скажем, в Воронеже невозможно увидеть солнце прямо над своей головой.

На полярных кругах один раз в год, также в день июньского или декабрьского солнцестояния, бывает полярный день[33]33
  Полярный день – это период, когда Солнце не заходит за горизонт дольше 1 суток.


[Закрыть] или полярная ночь.[34]34
  Полярная ночь – это период, когда Солнце более 1 суток не появляется из-за горизонта.


[Закрыть]

Экваториальный или тропический пояс освещенности отличается самым теплым климатом, потому что солнечные лучи падают здесь на землю перпендикулярно. Смены времен года на экваторе не происходит совсем, а при удалении от экватора она проходит без резких различий. Продолжительность дня и ночи в тропическом поясе практически одинакова в течение всего года.

В умеренных поясах солнечные лучи падают на земную поверхность с наклоном (чем дальше от экватора, тем наклон больше) и вследствие этого слабее нагревают поверхность. В результате меньше нагревается и воздух, получающий тепло от земной поверхности. Поэтому в умеренных поясах холоднее, чем в жарком и смена времен года четко выражена. Чем ближе к полярному кругу, тем холоднее и длительнее зима. Солнце здесь никогда не оказывается в зените.

Холодные полярные пояса лежат выше полярных кругов. Лучи солнца там падают на поверхность Земли под большим углом, весьма слабо согревая ее. Вдобавок зимой Солнце по нескольку месяцев не появляется над горизонтом во время полярных ночей. Зимы в полярных поясах длительные и холодные, а лето короткое и не жаркое, несмотря на то, что во время полярных дней солнце вообще не заходит за горизонт. Продолжительность полярных дней и ночей увеличивается по мере продвижения от полярных кругов к полюсам. На Северном и Южном полюсах день и ночь длятся по шесть месяцев в году. Выше было сказано о том, что угол падения солнечных лучей для нагревания земной поверхности важнее продолжительности светового дня. Поэтому даже во время шестимесячного полярного дня температура на Северном и Южном полюсах остается невысокой. Летом температура на Северном полюсе в среднем составляет около 0 °C, а на Южном около – 12 °C.[35]35
  Южный полюс холоднее Северного по ряду причин. Во-первых, Антарктида – это суша, которая не получает тепла из океана как ледяной покров Арктики. Во-вторых, Антарктида является самым высоким континентом Земли (средняя высота поверхности Антарктиды над уровнем моря превышает 2000 м) и потому воздух здесь холоднее, чем в Северном Ледовитом океане, льды которого находятся на уровне моря.


[Закрыть]

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

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

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

Кстати, максимальная температура воздуха, зарегистрированная на нашей планете, составляет 56,7°С (Долина Смерти, Калифорния, США), а минимальная –89,2 °С (станция «Восток» в Антарктиде).

Зональное изменение температуры воздуха по широте выражется в виде семи широтных тепловых поясов – один жаркий или тропический, два умеренных и два холодных и два морозных или полярных. Широтные пояса сменяются от экватора к полюсам.

Тепловые пояса Земли

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

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

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

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

Изменения температуры воздуха отмечаются не только по широте, но и по долготе, с запада на восток, на одних и тех же широтах. Температуры воздуха внутри одного пояса могут сильно различаться. Так, например, средняя температура января в Братске составляет около –21 °С, а средняя температура января в городе Глазго, расположенном примерно на той же широте, составляет +4º °С. К месту можно вспомнить и те примеры, которые были приведены в предисловии.

Основной причиной столь неравномерного нагрева воздуха является чередование суши и воды, материков и океанов. Летом над материками, особенно вдали от берегов, воздух прогревается сильнее, а зимой сильнее остывает.

Если вы внимательно рассмотрите изотермы, то увидите, что средние значения температур воздуха в Северном полушарии несколько выше, чем в Южном при равном удалении от экватора. Изотерма наибольших среднегодовых температур Земли, называемая термическим экватором, расположена примерно на 10° северной широты, а не над географическим экватором, как можно было бы ожидать.

Причин тому три.

Во-первых, площадь суши Северного полушария вдвое больше, чем суши Южного полушария, а для средних значений температур быстрый нагрев суши важнее, чем высокая теплоемкость воды.

Во-вторых, весенне-летний период в Северном полушарии на неделю длиннее, чем в Южном. Это вызвано изменениями скорости движения Земли по орбите в течение года, которые обусловлены эллиптическим характером орбиты и законами движения.

В-третьих, в Южном полушарии расположен такой мощный «холодильник», как Антарктида, хранящий 90 % всех льдов суши. Количество этого льда поражает, оно равно 26 500 000 км³. Двадцать шесть с половиной миллионов кубических километров! Невозможно поверить, что когда-то эта территория была покрыта растительностью и населена множеством животных, вплоть до динозавров…