Поглощенная радиация, которая нагревает земную поверхность, рассчитывается как разность суммарной и отраженной радиации.
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 °C с каждым километром высоты.
Распределение суши и воды также влияет на температуру воздуха. Поскольку теплоемкость воды намного больше теплоемкости суши (земли, песка, камней и пр.), 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.
Максимальная температура воздуха, зарегистрированная на нашей планете составляет 56,7 °C (Долина Смерти, Калифорния, США), а минимальная —89,2 °C (станция «Восток» в Антарктиде).
Зональное изменение температуры воздуха (изменение 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.
Жаркий пояс расположен по обе стороны от экватора и ограничен среднегодовыми изотермами +20 °C. 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 °C.
Умеренные пояса отделены от жаркого пояса среднегодовой изотермой +20 °C, а от холодных поясов – летней изотермой +10 °C. Средняя температура самого теплого месяца не опускается здесь ниже +10 °C.
Холодные тепловые пояса расположены между летними изотермами +10 °C и 0 °C. Средняя температура самого теплого месяца здесь ниже +10 °C.
Морозные тепловые пояса расположены в полярных широтах, внутри летней изотермы 0 °C.
Изменения температуры воздуха отмечаются 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 °C, а средняя температура января в городе Глазго, расположенном примерно на той же широте, составляет +4º °С. 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.
Обратите внимание! 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.
Причин тому три.
Во-первых, площадь суши Северного полушария вдвое больше, чем суши Южного полушария.
Во-вторых, весна и лето (вместе) 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. Земля находится в ближайшей к Солнцу точке орбиты примерно 2 января. В это время Земля движется быстрее, чем в середине года. Поэтому осень и зима в Северном полушарии короче, чем весна и лето, а в Южном, соответственно, длиннее.
В-третьих, в Южном полушарии расположен такой мощный «холодильник», как Антарктида.
Атмосферное давление
Воздух имеет массу, пусть и небольшую. Масса 1 л воздуха на уровне моря равна 1,3 г. Но огромный объем земной атмосферы приводит к тому, что на каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит с силой, равной 1 кг! Это среднее давление воздуха над уровнем океана у широты 45° при температуре 0 °C принято за нормальное давление. Оно соответствует весу ртутного столбика высотой 760 мм и сечением 1 см². Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) является внесистемной единицей измерения давления.
С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается потому что чем выше расположена точка, тем меньшей высоты воздушный столб давит на нее. Кроме этого с увеличением высоты воздух разрежается, становится легче и его давление понижается.
Воздух также разрежается и с повышением температуры. Чем сильнее нагрет воздух, тем ниже атмосферное давление.
Географическая широта также влияет на величину атмосферного давления, поскольку она определяет толщину, а следовательно и массу 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. Также 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 (полярных широт), где опускаются и образуют области повышенного давления.
В результате возле экватора находится пояс (область) постоянно низкого атмосферного давления, а в районах полюсов – постоянно высокого.
Подобно температуре атмосферное давление изменяется по широте и высоте. По широте оно изменяется зонально и азонально, то есть – вне связи с широтой, неравномерно.
По широтам земная поверхность делится на семь широтных поясов атмосферного давления, которые называются барическими
[33] 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.
