Какие закономерности распределения температуры воздуха на земле

Широтное распределение температур таково, что температуру растет от полюсов тропическому поясу, затем падает в экваториальном.
Распределение осадков (широтное) напрямую связано с распределением давления:
1. Арктический пояс (давление высокое – осадков относительно мало)
2. Умеренный пояс (давление низкое – осадков много)
3. Тропический пояс (даление высокое – осадков относительно мало)
4. Экваториальная ложбина (низкое даление – осадков много)

Подробно:
Если бы земной шар был весь покрыт морем или, наоборот, его поверхность представляла бы только сушу, то изотермы располагались бы параллельными кругами, и температура правильно убывала бы от экватора к полюсам.
До 45° широты материковый климат теплее морского, под 45° широты оба климата по общему количества тепла одинаковы, а в более высоких широтах, наоборот, морской климат теплее материкового. Такое распределение температуры будет понятно, если мы примем во внимание, что в низших широтах имеет наибольшее значение летнее нагревание, и потому перевес в температуре остается за сушей. В высших широтах средняя годовая температура местности зависит, главным образом, от остывания поверхности во время зимы, а оно, как мы знаем, происходит гораздо быстрее на суше, чем на воде. Теперь мы видим, какое огромное значение в климатическом отношении имеет то или иное распределение суши и моря; если бы мы имели все материки расположенными близ экватора, а моря – в полярных странах, то этим смягчался бы суровый климат севера, но на материках температура была бы очень высока.
На самом деле мы видим неправильное чередование моря и суши, при этом в некоторых местах материки расширяются, в других суживаются. Это вносит большое разнообразие в распределение годовых температур и обусловливает изгибы изотерм.
Рассматривая карту годовых изотерм, мы убеждаемся, что наиболее теплые места на земле находятся в северном полушарии, и что термический экватор смещен к северу от географического экватора. Самые теплые места лежат в Сахаре (температура выше 30°); подобные же центры нагревания находятся в Индостане и на севера Мексики.
Следовательно, северное полушарие в среднем за год теплее южного, а причина этого заключается в большем расширении материков в низких широтах северного полушария. То обстоятельство, что наиболее теплые страны расположены не на экваторе, а около тропика Рака, объясняется, кроме расширения материков, еще присутствием в этих широтах каменистых и песчаных пустынь, лишенных растительного покрова. На экваторе в летнее время выпадает много осадков, и облачность ослабляет нагревание поверхности земли. Кроме того, богатая растительность в свою очередь защищает поверхность земли от непосредственного нагревания, тогда как в пустынях поверхность нагревается и отдает путем лучеиспускания и теплопроводности свою теплоту нижним слоям воздуха.
Места с наиболее низкой годичной температурой находятся на континентах, в полярных странах, особенно северного полушария. На Гринелевой Земле, к западу от Гренландии, средняя годовая температура -20°,4. В северной Гренландии, вероятно, встречаются и более холодные места (до -25°). Большая часть Гренландии в течение всего года покрыта сплошным ледяным покровом, и поверхность ее теряет очень много тепла. По той же причине очень низкая температура должна быть па Антарктиде. Принимают ее среднюю годовую температуру равной -25°. (Из трехлетних наблюдений Скотта выведена средняя годовая -17°,6, но во внутренних частях Антарктиды она должна быть ниже. )
Далее, на карте годовых изотерм обращают на себя внимание изгибы изотерм на суше и на море.

Распределение осадков здесь: https://rui-tur.ru/raspredelenie-osadkov-…

Теплооборот, один из климатообразующих процессов, описывает процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в системе земля – атмосфера. Особенности процессов теплооборота определяют температурный режим местности. Тепловой режим атмосферы обусловлен, прежде всего, теплообменом между атмосферным воздухом и окружающей средой. Под окружающей средой при этом  понимают космическое пространство, соседние массы и особенно земную поверхность. Решающее значение для теплового режима атмосферы имеет теплообмен с земной поверхностью путем молекулярной  и турбулентной теплопроводности.

Распределение температуры воздуха по земному шару зависит от общих условий притока солнечной радиации по широтам (влияние широты местности), от распределения суши и моря, которые по-разному поглощают радиацию и по-разному нагреваются (влияние подстилающей поверхности), и от воздушных течений, переносящих воздух из одних областей в другие (влияние циркуляции атмосферы).

Как следует из рис. 1.9, меньше всего отклонений от широтных кругов на карте средних годовых температур для уровня моря. Зимой материки холоднее океанов, летом теплее, поэтому в средних годовых величинах противоположные отклонения изотерм от зонального распределения частично взаимно компенсируются. На карте средней годовой температуры по обе стороны от экватора − в тропиках находится широкая зона, где средние годовые температуры выше +25 °C. Внутри зоны очерчиваются замкнутыми изотермами острова тепла над Северной Африкой, Индией и Мексикой, где средняя годовая температура выше +28 °C. Над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией островов тепла нет. Однако над этими материками изотермы прогибаются к югу, образуя «языки тепла», в которых высокие температуры распространяются дальше в сторону высоких широт, нежели над океанами. Таким образом, тропики материков теплее тропиков океанов (речь идет о среднегодовой температуре воздуха над ними).

Рис. 1.9. Распределение средней годовой температуры воздуха на уровне моря (ºС) (Хромов С.П., Петросянц М.А., 2006)

Во внетропических широтах изотермы менее отклоняются от широтных кругов, особенно в Южном полушарии, где подстилающая поверхность в средних широтах представляет собой почти сплошной океан. В Северном полушарии в средних и высоких широтах наблюдаются более или менее заметные отклонения изотерм к югу над материками Азии и Северной Америки. Это означает, что в среднем годовом материки в этих широтах несколько холоднее океанов. Самые теплые места Земли в среднем годовом распределении наблюдаются на побережьях южной части Красного моря. В Массауа (Эритрея, 15.6° с. ш.., 39.4° в. д.) средняя годовая температура на уровне моря +30 °C, а в Ходейде (Йемен, 14.6° с. ш., 42.8° в. д.) 32.5 °C. Самый холодный район − Восточная Антарктида, где в центре плато средние годовые температуры порядка-50¸-55 °C (Климатология, 1989).

Температура убывает от экватора к полюсам в соответствии с распределением радиационного баланса земной поверхности.

Изотермы на картах не совпадают полностью с широтными кругами, как и изолинии радиационного баланса, т.е. не являются зональными. Особенно сильно они отклоняются от зональности в Северном полушарии, где ясно видно влияние расчленения земной поверхности на сушу и море. Кроме того, возмущения в распределении температуры связаны с наличием снежного или ледяного покрова, горных хребтов, с теплыми и холодными океаническими течениями.

На распределение температуры влияют и особенности общей циркуляции атмосферы, так как температура в каждом данном месте определяется не только условиями радиационного баланса в этом месте, но и адвекцией воздуха из других районов. Например, в западной части Евразии температуры зимой выше, а летом ниже, чем в восточной, именно потому, что при преобладающем западном направлении воздушных течений с запада в Евразию далеко проникают массы морского воздуха с Атлантического океана.

В нашей Солнечной системе существует источник тепла и света – звезда под названием Солнце. Рассматривая вопрос о том, каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле, не обойтись без этого самого объекта, без упоминания воды и атмосферного давления. Все эти составляющие образуют климат.

Как известно, Солнце находится достаточно далеко от нашей планеты, но оно излучает такой мощный поток тепла и света, что с легкостью прогревает Землю, хоть и достаточно неравномерно.

Распределение света и тепла

Неравномерность распределения тепла на нашей планете имеет место из-за шарообразной формы Земли. Естественно, двигаясь вокруг Солнца, она освещается только с одной стороны. Кроме этого, на некоторых участках пучки света падают отвесно, что гарантирует хороший прогрев воздуха. Эти участки находятся на экваторе. Но из-за той же причины прогревается лишь ограниченная территория.

Все же, каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле? Рассмотрим более значимый фактор – падение солнечных лучей. Территории, находящиеся ближе к экватору, прогреваются лучше. Чем ближе к полюсам, тем температура воздуха ниже. Но парадокс: лучи по мощности и на экваторе, и на полюсах одинаковы, причиной разных температур служит угол падения лучей на поверхность Земли. Если он большой, то проходит большое расстояние, большинство просто рассеивается в тропосфере, в результате не доходя до поверхности планеты.

Еще один фактор – наклон земной оси. Если бы этого не было, то не было бы смены времен года, по времени день и ночь были бы равны, постоянно наблюдалась одна и та же температура воздуха.

Подведем итог этого пункта. Каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле? Чем ближе к экватору, тем теплее. Мы выделили пока две составляющие образования климата: наклон оси и падение лучей, точнее, угол.

Взаимосвязь воды и температуры воздуха

Гидросфера и атмосфера находятся в очень тесном контакте, а если точнее, они являются климатообразующими факторами. Они диктуют закономерности распределения тепла и влаги на нашей планете. Какую же все-таки взаимосвязь можно наблюдать? Все просто: территории, где преобладает суша, подвержены похолоданию. Современная ситуация такова: в данный момент наблюдается неравномерное распределение водных ресурсов, что может стать причиной начала оледенения.

Важно знать, что суша и воздух довольно быстро нагреваются в дневное время, но теряют тепло так же моментально ночью. Мы сильно не ощущаем этих перепадов благодаря слоям тропосферы, которые улавливают тепло. К примеру, возьмем наш спутник Луну. Она получает примерно такое же количество солнечной энергии, как и Земля, но, учитывая то, что Луна не обладает атмосферой, днем она нагревается более чем на сто градусов, а по ночам остывает до минуса ста шестидесяти.

Каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле, мы рассмотрели, теперь перейдем к вопросу распределения влаги. Как мы знаем, вода из водоемов все время испаряется, преимущественно в океанах. Тогда этот воздух несется над материками, остужаясь при этом, в итоге выпадают осадки (дождь или снег), частично вода возвращается в океан. Вот как выглядит гидрологический цикл.

Распределение температуры воздуха и атмосферного давления

Всего наша планета обладает тремя поясами низкого и четырьмя поясами высокого атмосферного давления. Предлагаем разобраться с тем, как они образовались. Важно отметить, что воздушные массы могут двигаться как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

Как уже упоминалось ранее, на экваторе воздух нагревается достаточно сильно, что ведет к его расширению, он становится легче и поднимается. В связи с этим, у поверхности земли на экваторе и в приближенных областях образуется низкое атмосферное давление.

На полюсах мы можем наблюдать обратное явление, это связано с тем, что воздух холодный и тяжелый. Так образуется высокое атмосферное давление.

Температура воздуха и высота

Кроме всего, что было сказано ранее, закономерности распределения температуры воздуха на Земле могут рассматриваться и с другой стороны. Независимо от того, в каком поясе и на какой широте расположена территория, независимо от атмосферного давления, температура воздуха постепенно падает с набором высоты.

Самый первый, близкий слой к поверхности земли – это тропосфера, она простирается вверх на высоту от десяти до восемнадцати километров. А температура в ней падает с каждой сотней метров примерно на шесть десятых градуса. Далее следует слой стратосферы. Сначала температура в ней неизменна, но постепенно начинает подниматься.

Климат – это многолетний режим погоды, характерный для данной местности. Можно ли говорить о климате всей Земли в целом, если в Петербурге холодно, а в Сочи жарко; в Индии наводнения, а в Сахаре засухи? Однако, на самом деле, все зависит от того, какое значение мы придаем тем или иным различиям. Ведь, строго говоря, даже в двух соседних районах Петербурга температура воздуха различная. Однако это не мешает нам говорить, что Петербург – город холодный, а Сочи – теплый. Попробуем разобраться, какие существуют причины разности температур воздуха на Земле.

Ясно, что небольшие различия температур в пределах города не имеют никакого значения по сравнению с различиями между средней температурой городов из разных климатических зон. Точно так же, говоря о Земле в целом, мы можем пренебречь различиями между ее районами в сравнении с более весомыми различиями между этой и другими планетами Солнечной системы. Поэтому вполне разумно говорить о глобальном климате земного шара и его характеристиках: температуре, суммарном количестве осадков, давлении и т. д.

Каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле?

Существует общий, и притом единственный, источник энергии для всей Земли – Солнце. Заметим, что еще относительно недавно, в конце прошлого века, наука придерживалась других представлений. Считалось, что для Земли очень важным источником тепла являются ее недра, и что одной солнечной энергии недостаточно для поддержания температуры, благоприятной для жизни.

Каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле, на самом деле? Когда ученые научились количественно определять потоки энергии на нашей планете, выяснилось, что поток тепла из земных недр составляет всего несколько десятитысячных долей от приходящей солнечной энергии и никакого значимого влияния на формирование климата планеты он не оказывает. Единственным значимым источником энергии для нее является солнечное излучение, в связи с чем разумно сначала говорить о климате Земли в целом, а уже потом рассматривать отдельные ее районы как частные случаи.

Важные характеристики

Как же формируется глобальный климат? Прежде чем перейти к разговору об этом, следует отметить, что имеется в виду только многолетний режим температуры и осадков. Известно, что климат характеризуется не только этими двумя величинами. Существует много других: атмосферное давление, направление и скорость ветра и т. д.

Серьезное экологическое значение имеют лишь те характеристики климата, которые оказывают существенное влияние на живые организмы: в первую очередь растения, как поставщики основного количества биомассы. Для них наиболее важны температура, осадки и облачность.

Роль атмосферы в распределении температуры воздуха на Земле также нельзя преуменьшать. Решающее значение имеет ее состав. Остальные характеристики климата важны с точки зрения геофизики, но, говоря об экологии, ими можно пренебречь.

Зависимость от Солнца

Итак, какие же физические процессы определяют температуру поверхности Земли и приземного слоя воздуха? Какие из них являются основными? Наконец, каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле?

Прежде всего ясно, что температура зависит от суммарного прихода тепла от Солнца. Через площадку, перпендикулярную лучам и находящуюся на среднем расстоянии до Земли, проходит поток энергии мощностью 1,37 Квт/м². Эта величина называется солнечной постоянной. Какое же количество энергии приходит за секунду ко всему земному шару? Очевидно, что оно равно произведению солнечной постоянной на площадь земного диска.

Однако не вся эта энергия поглощается землей. Часть ее отражается от поверхности обратно в космическое пространство. Такая энергия называется альбедо. Его величина зависит как от характера излучения, так и от свойств самой поверхности и может принимать значения в пределах от 0 (для абсолютно черного тела, поглощающего всю падающую на него энергию) до 1 (для абсолютно белого, которое все отражает).

Отражение и поглощение солнечной энергии

Усредненное альбедо всей Земли в целом должно зависеть от того, какая часть ее поверхности занята водой, снегом, льдами, лесами, полями, пустынями и т. д. Иными словами, оно зависит от структуры земной поверхности. К счастью, аппаратура, устанавливаемая на искусственных спутниках, позволяет непосредственно измерять среднее альбедо планеты, не вдаваясь в громоздкие вычисления. Оно оказывается равным 0,30. Это значит, что примерно 30 % приходящей к Земле солнечной энергии отражается от нее обратно в космос, а 70 % поглощается и идет на нагревание поверхности.

Заметим попутно, что большая часть солнечной энергии отражается от верхней границы облаков, имеющих альбедо близкое к 100 %. Тот, кто летал на самолете, знает, какими ослепительно белыми выглядят облака сверху. Поэтому среднее альбедо планеты существенно зависит от того, какая часть ее покрыта облачностью.

Тепловое излучение

Поскольку солнечное излучение поступает к Земле постоянно, становится ясно, что существует какой-то отвод энергии от нее (иначе температура планеты постоянно увеличивалась бы и притом очень быстро). Такой отвод действительно имеется и осуществляется посредством ее собственного теплового излучения.

Поскольку температура поверхности планеты намного ниже солнечной, ее тепловое излучение происходит в инфракрасном диапазоне, не видимом для глаз. Общее количество энергии, излучаемой с поверхности Земли в единицу времени, определяется пропорционально четвертой степени ее абсолютной температуры. Очевидно, что суммарное излучение всей нашей планеты будет равно этой величине, умноженной на площадь земной сферы.

Учитывая то, каковы закономерности распределения температуры воздуха на Земле, можно сделать вывод, что глобальный климат планеты достаточно стабилен. Это возможно только при том условии, что поток поглощенной землей солнечной радиации равен тепловому излучению самой планеты. Так получается простейшая модель глобального климата планеты. Отсюда можно получить значение так называемой радиационно-равновесной температуры (-18 °С). Такой бы она была, если бы у поверхности Земли не было атмосферы. Откуда берется различие между этой температурой и реальной? Все дело в особенностях взаимодействия газов атмосферы с излучениями. Это именно то, от чего зависит температура воздуха на Земле.