Ананьев. Земля - Полная Энциклопедия 2007. Ананьева Е. Г, Мирнова С. С
 Скачать 31.25 Mb.
|
|
массами. Они простираются вверх на несколько километров, достигая границ тропосферы. Воздушные массы перемещаются из одних районов земного шара в другие, определяя климат и погоду на данной территории. Каждая воздушная масса обладает свойствами, характерными для района, над которым она сформировалась. Перемещаясь на другие территории, она несёт с собой свой режим погоды. Но проходя над территорией с иными свойствами, воздушные массы постепенно изменяются, трансформируются, приобретая новые качества. В зависимости от регионов образования различают четыре типа воздушных масс арктические (в Южном полушарии — антарктические, умеренные, тропические и экваториальные. Все типы делятся на подтипы, обладающие своими характерными свойствами. Над материками формируются континентальные воздушные массы, а над океанами океанические. Смещаясь вместе с поясами атмосферного давления в течение года, воздушные массы занимают не только постоянные пояса своего пребывания, но по сезонам господствуют в соседних, переходных климатических поясах. В процессе общей циркуляции атмосферы воздушные массы всех типов связаны между собой. Воздушные массы, которые перемещаются с более холодной земной поверхности наболеет п- лую и которые имеют более низкую температуру, чем окружающий воздух, называют холодными воз- Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Те из них, что образуются над континентом, зимой отличаются низкой температурой и низким содержанием влаги и приносят ясную и морозную погоду. Летом континентальные умеренные воздушные массы сухие и жаркие. Умеренные воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, тёплые и влажные. Зимой они приносят оттепели, а летом — похолодание и осадки. Арктические и антарктические воздушные массы формируются над ледяной поверхностью полярных широт. Для них характерны низкая температура и небольшое количество влаги. Они значительно понижают температуру тех районов, куда вторгаются. Летом, продвигаясь в центр Евразии, эти воздушные массы постепенно нагреваются, ещё больше иссушаются и становятся причиной суховеев в южных областях Западно-Сибир- ской низменности душными массами. Они приносят похолодание, носами прогреваются снизу от тёплой земной поверхности, при этом образуются мощные кучевые облака и выпадают ливневые дожди. Особенно сильные похолодания происходят в умеренных широтах при вторжении холодных масс из Арктики и Антарктиды. Холодные воздушные массы иногда достигают южных районов Европы и даже Северной Африки, но чаще всего задерживаются горными хребтами Альп. В Азии арктический воздух свободно распространяется на обширные территории, до горных хребтов южной Сибири. В Северной Америке горные хребты расположены меридианально, поэтому холодные арктические воздушные массы проникают до Мексиканского залива. Массы воздуха, имеющие более высокую температуру, чем окружающий воздух, и приходящие на более холодную земную поверхность, называются тёплыми воздушными массами. Они приносят потепление, асами охлаждаются снизу, при этом образуются слоистые облака и туманы. Летом тёплые тропические воздушные массы из Северной Африки проникают иногда до северных районов Европы и существенно повышают температуру (иногда до +30 °С). Местной, или нейтральной, воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, то есть день за днём сохраняющую свои свойства. Изменяющаяся воздушная масса может быть и тёплой и холодной, а по завершении трансформации она становится местной. Там, где встречаются воздушные массы разных типов, образуются атмосферные фронты. Тропические воздушные массы жаркие в любое время года. Морской подтип тропических воздушных масс отличается высокой влажностью, а континентальный — сухостью и запылённостью. Над океанами в тропиках весь год господствуют пассаты. Для воздушных масс, формирующихся в этих районах, характерны умеренно высокие температуры от +20 до +27 Слетом и нежаркие — до +15 С зимой. В районах тропических пустынь над материками образуются крайне сухие воздушные массы со средними температурами °С. Экваториальные воздушные массы формируются в экваториальных широтах. Они обладают высокой температурой и высокой влажностью независимо оттого, где они сформировались - над материком или над океаном. Средние температуры экваториальных воздушных масс вовсе месяцы года заключаются с пределах от +24 до +28 °С. Поскольку испарение в этих районах велико, велика и абсолютная влажность, а относительная влажность даже в самые сухие месяцы года выше 70%. Погода на Земле очень переменчива, иногда всего за сутки можно испытать на себе её непостоянный характер вначале дня ежиться от утренней прохлады, днём мучиться от жары, а вечером промокнуть под дождём. Погодой называют состояние атмосферы в определённом месте в данный момент или в течение некоторых промежутков времени. Она характеризуется несколькими показателями — количеством солнечной радиации, температурой воздуха и его влажностью, атмосферным давлением, силой и направлением ветра, облачностью, осадками. Погода зависит оттого, на какой широте находится данное место, от времени года и времени суток, от перемещения воздушных масс, формирования циклонов, антициклонов и атмосферных фронтов. Современные научные исследования позволяют предсказывать погоду. На основе показаний, полученных со всемирных метеорологических станций, морских судов, самолётов, искусственных спутников Земли, создаются синоптические (от греч. synoptikos — способный всё обозреть) карты. Прогноз погоды необходим не только для того, чтобы знать, какую одежду надеть и взять лис собой зонтик. Он нужен работникам сельского хозяйства, без него не может обойтись транспорт и некоторые другие отрасли промышленности. Воздух постоянно передвигается, поэтому в районах, где встречаются воздушные массы, обладающие разными свойствами, формируются атмосферные фронты — переходные зоны на границе соприкосновения двух воздушных масс. Они сильно наклонены к земной поверхности и распространяются на тысячи километров при ширине в десятки километров. Вверх эти зоны обычно поднимаются на несколько километров, а иногда простираются до стратосферы. Воздушные массы, разделённые поверхностью фронта, расположены так, что холодный воздух лежит под тёплым в виде клина. Если линия фронта перемещается поземной поверхности в сторону более холодного воздуха, то фронт называют тёплым. При прохождении холодного фронта линия фронта перемещается в сторону тёплого воздуха, который отходит или вытесняется вверх более холодным клином. Ц и клоном (от греч — вращающийся, кружащийся) называется Тёплый фронт образуется тогда, когда тёплый воздух вытесняет холодный Холодный фронт образуется тогда, когда клин холодного воздуха вытесняет тёплый атмосферный вихрь с низким давлением в центре. В циклоне ветры дуют от периферии к центру, в Северном полушарии против часовой стрелки, а в Южном — почасовой стрелке. В течение года в умеренных широтах формируются сотни циклонов. В высоту они могут распространяться от до 20 км и достигать в диаметре 2—3 тысяч километров, охватывая территорию нескольких европейских стран. Циклоны перемещаются чаще всего с запада на восток, в направлении общего переноса воздуха. Они движутся со скоростью 30—40 км/ч и за сутки преодолевают большие расстояния. Перед приближением циклона на западе появляются перистые облака, давление падает. Постепенно усиливаются ветер и облачность. Для передней части циклона характерны обложные осадки, связанные с восходящими движениями воздуха, — тёплый воздух в центре циклона вытесняется вверх более холодным воздухом, окружающим его. Летом циклоны приносят похолодание, а зимой — оттепели. В низких широтах образуются тропические циклоны. Они меньше по размеру, чем циклоны умеренных широт, но характеризуются более высокими скоростями ветра. Между циклонами развиваются антициклоны (от греч. anti — против и kyklon — вращающийся атмосферные вихри с высоким давлением в центре. В антициклонах ветер направлен из центра к периферии и отклоняется в Северном полушарии почасовой стрелке, а в Южном — против часовой стрелки. В антициклоне преобладают движения воздуха, поэтому устанавливается малооблачная и сухая погода. Летом в антициклоне безоблачно и жарко, а зимой — мороз. Антициклоны устойчивые образования, над определённой территорией они могут сохраняться дольше циклонов, существующих от нескольких суток до недель, а иногда и дольше. Дождливая погода и туманна Кавказе типичны для циклона Ясная морозная погода в зимний день на Среднем Урале характерна для антициклона Ветры в циклонах Северного полушария дуют против часовой стрелки от периферии к центру. Низкое давление Атмосферное давление в миллибарах Ветры в антициклонах Северного полушария дуют почасовой стрелке от центра к периферии воздушного вихря Высокое давление Атмосферное давление в миллибарах Слово климат произошло от греческого слова klima — наклон. Более 2000 лет назад его ввёл в научный оборот древнегреческий астроном Гип- парх. Он хотел показать, что именно наклон земной поверхности к солнечным лучам, или, по-дру- гому, угол падения солнечных лучей, изменяется от экватора к полюсами определяет погодные условия в каждой конкретной местности Климатом называют многолетний режим погоды или среднее состояние атмосферы, характерное для данной территории. Климат является частью географического ландшафта и оказывает огромное влияние на все его компоненты — рельеф, воды, почвы, растительный и животный мир. Климат непостоянен не только в пространстве, но и во времени. Это связано с изменениями размеров материков и океанов, состава атмосферы в геологической истории планеты, а также с разными астрономическими причинами, например сиз- менениями во вращении Земли вокруг Солнца или с колебаниями солнечной активности. На формирование климата Земли оказывают влияние три глобальных процесса теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы. Они тесно связаны между собой и воздействуют друг на друга. Климат каждой конкретной территории формируется под воздействием географических факторов географической широты, высоты над уровнем моря, распределения воды и суши, рельефа, характера подстилающей поверхности, океанических течений, растительности, снежного и ледяного покрова. В последнее время к этим факторам добавилась хозяйственная деятельность человека. В зависимости от свойств земной поверхности на одной и той же территории нередко наблюдаются его небольшие изменения. Например, над расположенными по соседству пашней и лесом климатические условия неодинаковы. То есть внутри одного типа климата формируются участки с разным микроклиматом. Климатические условия на Земле очень разнообразны из-за сочетания различных климатообразующих факторов. Существует несколько научных классификаций типов климатов Земли. Согласно классификации, предло- Глобус и измерительный инструмент Средневековья женной Б.П. Алисовым, выделяется семь основных климатических поясов — экваториальный, два тропических, два умеренных и два полярных. В этих поясах климат образуется под воздействием воздушных масс одного типа. Между основными поясами располагаются шесть переходных поясов, характеризующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Например, в субтропических поясах летом господствует тропический воздуха зимой — воздух умеренных широт. Границы поясов определяют по среднему положению атмосферных фронтов между основными типами воздушных масса в каждом из широтных поясов различают четыре подтипа климата материковый, океанический, климат западных берегов и климат восточных берегов. Материковый климат складывается под влиянием воздушных масс, образовавшихся на суше, а океанический создают воздушные массы, сформировавшиеся над океаном. Экваториальный климатический пояс на карте климатических поясов отмечен красным цветом. Здесь весь год господствуют экваториальные воздушные массы, а температура воздуха неизменна. +28 С. Постоянные ветры пассаты, формирующиеся над океаном, приносят обильные осадки, годовая сумма которых в среднем составляет от до 3000 мм, а на наветренных склонах гор достигает мм. Количество осадков превышает испарение. В условиях жаркого и влажного климата произрастают густые экваториальные леса. Тропический климатический пояс протянулся двумя широкими полосами вдоль Северного и Южного тропиков Земли. В его пределах выделя- Древнегреческий астроном Гиппарх на фоне карты Средиземноморья, составленной древнегреческим историком Полибием (около 180 г. до н.э.) ют области с материковыми океаническим климатом. В районах с материковым тропическим климатом жаркое (до + 40 С) лето и прохладная зима С, облачность невелика и осадков выпадает мало (менее 250 мм. Это районы тропических пустынь, таких как Сахара, Аравийская пустыня, пустыни Австралии и др. Океанический тропический климат похож на экваториальный, но отличается от него перепадами температур по сезонам года. Лето над океанами тёплое (+20... +27 С, а зима прохладная (+10... +15 С. Облачность в этих районах велика, но осадков выпадает немного, ливни характерны лишь для тропических циклонов. Умеренный климатический пояс располагается двумя полосами в Северном и Южном полушариях (от 40—45° си ю. широты почти до полярных кругов. В его пределах ярко выражены области с морскими континентальным климатом. Весь год в этом поясе господствуют умеренные воздушные массы и отчетливо проявляются различия по сезонам года. Морской умеренный климат формируется на окраинах материков. В областях низкого давления зарождается большое количество циклонов. Лето прохладное (до +20 С, а зима тёплая ( от +5 °С), осадков выпадает от 500 до 1000 мм. Континентальный умеренный климат господствует в центральных районах материков, лето здесь жаркое (+26 °С), а зима холодная (до -24 С, средняя норма осадков от 200 до 450 мм. Арктический и антарктический климатические пояса — самые холодные районы планеты. Несколько месяцев в году Солнце не показывается над горизонтом — стоит полярная ночь, а летом устанавливается полярный день. Весь год здесь находится область повышенного давления, преобладают восточные ветры. Облаков почти не бывает, и осадков выпадает очень мало. В Арктике средние зимние температуры от -40 С зимой до 0 Слетом. В центральных районах Антарктиды среднегодовые температуры Сна побережье теплее -10 °С. Климатические пояса Земли Гидросфера — водная оболочка нашей планеты это безбрежные просторы морей и океанов, синева озёр, сверкающие ленты реки топи болот, облака и туманы, серебристый иней и капли росы. Водой покрыто около 3/4 поверхности Земли. Молекула воды НО состоит из трех атомов — одного атома кислорода и двух атомов водорода. Это бесцветное химическое соединение, не имеющее вкуса и запаха самое распространённое на планете, без него невозможно существование жизни, и его роль в формировании географической оболочки огромна. Общий объём воды наземном шаре 1390 млн км, основная его часть приходится на моря и океаны. На суше наибольшее количество воды содержат ледники и постоянные снега — около (при этом в горных ледниках — Около 1,7% от общего объёма гидросферы приходится на подземные воды и примерно 0,02% — на воды суши (реки, озёра, болота, искусственные во- доёмы). Некоторое количество воды находится в живых организмах биосферы ив атмосфере. Пресная вода составляет лишь На нашей планете в естественных условиях вода может существовать в трёх агрегатных состояниях твёрдом (лёд), жидком (вода) и газообразном (водяной пар, в отличие от других веществ, которые находятся или в твёрдом (минералы, металлы) или в газообразном (кислород, азот, углекислый газ) состоянии. Жизнь на Земле зародилась благодаря тому, что на ней появилась вода — удивительное вещество, обладающее аномальными химическими и физическими свойствами. Молекулы воды необычайно сильно притягиваются друг к другу, примерно враз сильнее, чем молекулы других жидкостей. Поэтому при нормальном атмосферном давлении вода кипит при 100 Си плавится при 0 С. Если сравнить воду — оксид водорода с другими веществами, представляющими собой соединения водорода с элементами, находящимися в периодической таблице Менделеева водном ряду с кислородом, — теллуром, селеном и серой, то окажется, что температура замерзания и кипения воды необычно высока. Следовало ожидать, что лёд должен был бы таять при —90 С, а вода кипеть при —70 С. При этом все льды на Земле расплавились бы, а океаны и моря — выкипели. Нормальным в условиях нашей планеты стало бы только газообразное состояние воды. Теплоёмкость воды аномально высока, поэтому для плавления льда, нагревания и испарения воды Состав гидросферы Земли необходимы гораздо большие затраты энергии, чем для других веществ. А теплопроводность воды очень мала, поэтому вода медленно нагревается и медленно остывает. Некоторые удивительные свойства воды определяют многие важнейшие природные процессы, происходящие на планете. Например, вода обладает наибольшей плотностью не при С — температуре плавления, а при 4 С. Пресная вода, охлаждённая до температуры ниже С, становится менее плотной и поэтому оста- ётся в поверхностном слое. Это позволяет водо- ёмам не промерзать до дна, что сохраняет жизнь их обитателям. При замерзании вода расширяется, и её плотность в жидком состоянии больше, чем в твёрдом. Поэтому лёд легче воды — это ещё одно замечательное свойство воды, которым она отличается от подавляющего большинства других веществ. Благодаря этому свойству лёд не тонет, не опускается на дно водоёма, а в океанах плавают гигантские айсберги. Вечным льдом покрыты Антарктида, остров Гренландия и многие другие острова в высоких широтах. В горах на больших высотах образуются горные ледники. Вода обладает большим поверхностным натяжением, поэтому дождевые капли очень упруги и успешно разрушают горные породы. Благодаря особенностям молекулярного строения вода хорошо растворяет различные химические соединения. За долгую геологическую историю планеты не разменялись очертания материков и океанов, развивались крупные покровные ледники, мощные реки уносили в моря и океаны огромные массы разрушенных горных пород. Во всех этих процессах принимала участие вода. Вода может течь вверх — она самостоятельно поднимается по почвенным капиллярам, питая влагой почвенный слой. Двигаясь вверх по капиллярным сосудам трави деревьев, вода снабжает их питательными веществами. Горное озеро на Приполярном Урале Долина одного из притоков реки Паланы на Камчатке Мировой океан — глобальный аккумулятор солнечной энергии. Днём Солнце нагревает планету, при этом за одну минуту солнечные лучи испаряют на Земле миллиард тонн воды, затрачивая колоссальное количество энергии. Охлаждаясь, водяной пар конденсируется, образуются облака, при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар возвращает атмосфере. Ночью материки быстро остывают, а массы океанической воды долго сохраняют тепло. Океан в свою очередь нагревает атмосферу и смягчает климат Земли в целом. В прибрежных районах материков формируется так называемый морской климат, для которого характерна мягкая зима и прохладное влажное лето. При этом в центральных районах континентов осадков выпадает немного и годовые амплитуды температуры воздуха очень велики. Океанические воды постоянно перемещаются, образуя своеобразный глобальный конвейер холодные глубинные потоки двигаются от полюсов к экватору, ау поверхности ветры гонят нагретую Солнцем тёплую воду из экваториальных районов к полюсам. Непрерывное движение воды под действием солнечной энергии и силы тяжести называется мировым круговоротом воды. В морях, океанах, реках, озёрах и болотах Солнце нагревает воду, которая превращается в невидимый пар, переходит из жидкого состояния в газообразное — испаряется. Пар поднимается вверх вместе с нагретым воздухом. В высоких слоях атмосферы тёплый воздух охлаждается и уже не может удерживать столько водяного пара, как прежде. Мельчайшие капельки сливаются в большие, водяной пар конденсируется (вода из газообразного состояния переходит в жидкое), образуются облака. Капли в облаках становятся все крупнее и, наконец, выпадают на Землю в виде дождя или снега. Облака могут пролить дождь над океаном (так образуется малый круговорот воды), а могут, гонимые ветром, принести осадки на сушу. В этом случае вода собирается в маленькие ручейки, которые, сливаясь в реки, несут воду в моря и океаны. Некоторая часть воды не доходит до океана, а под действием солнечных лучей испаряется с поверхности озёр, рек, болот, с поверхности почвы и с помощью растений. Из пара на большой высоте образуются облака, а из облаков на сушу проливается дождь — происходит малый круговорот воды над сушей. Часть выпавших осадков просачивается в землю и попадает в горизонты подземных вод, по которым под землёй вода стекает в моря и океаны, где снова испаряется под действием солнечных лучей. Благодаря мировому круговороту воды суша и океан постоянно обмениваются водой, теплом и химическими веществами. постоянное тёплое течение обратное тёплое течение при Эль-Ниньо ЭЛЬ-НИНЬО Сотни лет перуанские рыбаки задавались вопросом Почему иногда в Рождество океан становится теплее и у берегов Перу исчезает рыба Периодически возникающее тёп- лое течение назвали Эль-Ниньо (по-испански «младенец-мальчик»), поскольку это явление случалось на Рождество. Позже стало известно, что для развития планктона, которым питаются многие рыбы, нужны кислород и биогенные элементы. Они поднимаются с вертикальными токами холодной воды из глубин океана. Тёплые воды Эль-Ниньо приостанавливают размножение планктона, рыбе не хватает корма, иона уходит. Эль-Ниньо потепление на 5—9 градусов поверхностного слоя воды в восточных районах Тихого океана, происходит разв лет. Обычно огромная масса воды, нагретая в экваториальной зоне океана, перемещается от берегов Южной Америки вдоль экватора в сторону Азии. Но иногда, когда ослабевает восточный пассат, отгоняющий теплую поверхностную воду от берегов Южной Америки, эта тёплая вода поворачивает обратно, образуя Эль-Ниньо. Тёплая вода интенсивно испаряется и передает атмосфере колоссальную энергию, равную мощности крупных атомных электростанций. Эта энергия не исчезает, а проявляется вовсе- возможных климатических катаклизмах. Эль- Ниньо вызывает ураганы, ливни, наводнения или, напротив, засухи и пожары Покрывающая земной шар непрерывная водная оболочка, над которой возвышаются материки и острова, называется Мировым океаном. Его средняя глубинам, а наибольшая — 11 022 м (в Марианском жлобе. Мировой океан занимает 3 / 4 поверхности нашей планеты, а его крупные части, расположенные между материками, обладающие самостоятельной системой циркуляции води атмосферы, характерными особенностями гидрологического режима, называют океанами. На Земле их четыре Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Хотя в океанах выделяют моря, заливы и проливы, все части Мирового океана связаны между собой. Вода Мирового океана горько-солёная, в отличие отводы, встречающейся на суше. Вплоть до конца XIX столетия об океанах было известно лишь то, что это глубокие впадины, заполненные солёной водой. Долгое время люди не имели технических возможностей заглянуть в бескрайние глубины океана. В 1872—1876 годах по инициативе Британского адмиралтейства и Королевского общества (Британской академии наук) была организована первая комплексная кругосветная экспедиция по изучению Мирового океана. Специально оборудованный корвет «Челленджер» (англ. challenger — бросающий вызов) преодолел тыс. морских миль (более трех окружностей экватора, пересек с севера на юг и с запада на восток Атлантический и Тихий океаны. Экспедиция обнаружила, что дно океана вовсе негладкая равнина, а чередование горных хребтов, впадин и выровненных поверхностей. Оказалось, что в глубинах океана существует жизнь, несмотря на низкие температуры воды и почти полное отсутствие солнечного света. Впервые были взяты пробы грунта с больших глубин и найдены обломки застывшей лавы, свидетельствующей об извержениях вулканов на океаническом дне. Экспедиции «Челленджера» удалось получить такое количество новых данных об океанах, что их обработка заняла лета результаты исследований составили 50 томов с картами, чертежами и рисунками. В те времена глубину моря измеряли лотом (от голл. lood — свинец за борт бросали свинцовый Соотношение площадей океанов Соотношение суши и воды на Земле Океаны Земли КАК НА ЗЕМЛЕ ПОЯВИЛАСЬ ВОДА? Существует несколько гипотез образования воды на нашей планете. Сторонники космического происхождения воды полагают, что вода попала на Землю с потоками космических лучей. Они пронизывают Вселенную и содержат протоны — ядра атомов водорода. Оказавшись в верхних слоях земной атмосферы, протоны захватывают электроны, превращаются в атомы водорода, а затем, вступив в реакцию с кислородом, образуют воду. Ежегодно в стратосфере образуется полторы тонны такой космической воды. Расчёты показали, что за миллиарды лет космическая вода смогла бы заполнить все моря и океаны. Согласно другой теории, вода имеет земное происхождение она появилась из горных пород, слагающих земную мантию. При извержениях вулканов расплавленные горные породы изливались наземную поверхность и из них выделялись летучие компоненты — разнообразные газы и водяные пары. Подсчитано если изверженной геологической воды в среднем поступало 0,5—1 км в год, то за всю историю Земли её могло выделиться столько, сколько сейчас содержит Мировой океан. груз на тросе и по длине отпущенной верёвки определяли глубину. Вначале изобрели эхолот — прибор, который посылал звуковой сигнал и принимал отражённое от дна эхо. Глубина определялась повремени между подачей и возвращением сигнала. Работая как самописец, эхолот может постоянно подавать сигнал и вычерчивать профиль океанического дна походу судна. В середине XX века был изобре- тён |