Роль атмосферы в жизни Земли. Закономерности распределения температуры воздуха, атмосферного давления и осадков на Земле. Ветры.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли.

Если говорить не только о Земле, то атмосферу можно наблюдать и на других планетах. Так атмосферой, кроме нашей планеты, обладают Венера, Марс, спутник Сатурна Титан, планеты-газовые гиганты. Однако, атмосфера нашей планеты уникальна. Её уникальность заключается в том, что она включает в свой состав кислород. Тонким ореолом голубого цвета атмосфера окружает Землю. Этот цвет атмосфера, как и само небо над Землей, имеет именно из-за содержания в ней кислорода, который появился в атмосфере Земли, благодаря деятельности растений - процессу фотосинтеза. Без кислорода на нашей планете не может жить практически ни одно живое существо, поэтому роль атмосферы для Земли уже только поэтому огромна. Но атмосфера также выполняет и другие роли: в частности она защищает поверхность Земли от губительной солнечной радиации, а также защищает её от падения мелких небесных тел, которые сгорают в атмосфере, превращаясь в метеоры, не долетая до поверхности Земли.

Атмосфера нашей планеты состоит из пяти основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Тропосфера непосредственно находится над поверхностью Земли, в ней мы живем. В тропосфере образуются облака, происходят практически все погодные и климатические процессы. С высотой температура в тропосфере уменьшается. Далее за тропосферой идет стратосфера, в ней температура падает еще сильнее, воздух становится все более разреженным, именно здесь располагается озоновый слой, защищающий поверхность Земли от ультрафиолоетового излучения. Еще выше находится мезосфера. Её плотность уже недостаточна для запуска в ней летательных аппаратов - самолетов и аэростатов, но слишком велика для искусственных спутников, которые по большей части располагаются уже в термосфере. Термосфера состоит из отдельных ионов, движущихся с огромной скоростью, воздуха в привычном понимании там уже нет. Атмосфера Земли заканчивается экзосферой, постепенно переходящей в открытый космос.

Атмосфера Земли состоит из двух основных газов. На 78% она состоит из азота(N₂) и на 21% - из кислорода (O₂). Оставшийся 1% - это инертные газы, углекислый газ (CO₂) и пары воды.

Распределение температуры воздуха

Важнейшим климатообразующим фактором, от которого зависят все климатические процессы на планете является географическая широта. Она определяет угол падения солнечных лучей и, как следствие, количество тепла, поступающего на единицу поверхности. При удалении от экватора угол падения солнечных лучей уменьшается, при этом слабеет прогревание земли солнцем. Это ведет к понижению температуры воздуха.

Если бы Земля была абсолютно ровным шаром с однородной поверхностью и не имела бы наклона оси, температура её поверхности равномерно бы уменьшалась от экватора к полюсам и была бы постоянной. Однако, Земля имеет неоднородную поверхность - на планете есть океаны и материки, а сама Земля наклонена к Солнцу под углом 23,5°. Это привело к тому, что нагревание поверхности происходит не совсем равномерно, сформировавшиеся климатические пояса имеют неровные границы, а на самой планете меняются времена года. Так из-за этого на планете помимо географического экватора возникает термический экватор - область планеты с максимальной температурой. Термический экватор перемещается в течение года то в северное, то в южное полушарие, а вслед за ним смещаются и все остальные температурные области. Следует обратить внимание и на то, что суша остывает и нагревается значительно сильнее океана, что приводит к важным последствиям для климата.

Распределение температуры воздуха по поверхности планеты в течение года

Распределение давления и осадков.

Неравномерное нагревание поверхности Земли приводит к образованию разных типов климатических поясов и воздушных масс. Наиболее сильное нагревание планеты происходит в приэкваториальных областях. Нагретый воздух с поверхности суши и океана начинает подниматься вверх, унося вместе с собой огромное количество испарившейся воды. В верхних слоях атмосферы вода конденсируется и выпадает назад на землю в виде осадков. Именно поэтому на экваторе формируется очень влажный климат с большим количеством дождей. Поднявшийся над экватором воздух растекается к тропикам. Над тропиками уже отдавший всю влагу воздух полностью охлаждается и опускается вниз. При этом на тропиках формируется область высокого давления с постоянно ясным небом. Нисходящие потоки воздуха препятствуют парообразованию и формированию облаков, потому над тропиками осадков выпадает мало. Воздух из тропиков растекается по поверхности планеты в виде постоянно дующих ветров. Часть его возвращается к экватору, а часть движется в умеренные широты. Двигаясь к умеренным широтам воздух вновь нагревается у поверхности земли и устремляется вверх. Над умеренными широтами вновь формируется область низкого давления. Устремляющийся вверх вместе с восходящим током воздуха пар конденсируется в верхних слоях атмосферы и выпадает ввиде осадков также, как и на экваторе. Воздух из умеренных широт растекается - часть обратно в сторону тропиков, а часть - к полюсам. На полюсах воздух окончательно остывает и опускается вниз. На полюсах, также как и на тропиках, формируется область высокого давления. Над полюсами наблюдается постоянно ясная погода. Воздух с полюсов возвращается в умеренные широты по поверхности Земли в виде постоянных ветров

Распределение осадков по поверхности планеты в течение года

Воздушные массы и господствующие ветры

Воздушная масса - большой объем воздуха в тропосфере, обладающий однородными свойствами.

Существует всего 4 вида воздушных масс: экваториальная, тропическая, умеренная, арктическая (антарктическая)

В то же время, каждый из этих видов воздушных масс (кроме экваториальной) подразделяется на два типа: континентальный и морской. Морские воздушные массы образуются над морем или океаном. Они характеризуются высокой влажностью, в местах их господства формируется морской тип климата. Континентальные - более сухие, перепады температур составляющего их воздуха более резкие, чем у морских воздушных масс из-за того, что образуются они над материками, формируя континентальный тип климата. Именно по причине разных свойств воздуха этих типов в одном и том же климатическом поясе могут сформироваться совершенно разные природные условия. Например переменно-влажные леса Кубы и пустыни Африки в тропическом поясе.

Как несложно убедиться, двигаясь от экватора к полюсам, мы заметим, что низкое давление чередуется с высоким, а в атмосфере существуют постоянные районы повышенного и пониженного давления. Очевидно, что воздух будет двигаться из области более высокого давления в область более низкого, а это приводит к его перемещению вдоль поверхности Земли.

Горизонтальное перемещение воздуха называется ветром

Как видно из таблицы воздушных масс, на Земле может возникать три типа постоянных ветров:

1. Тропики (высокое давление) —> Экватор (низкое давление)
2. Тропики (высокое давление) —> Умеренные широты (низкое давление)
3. Арктика/Антарктика (высокое давление) —> Умеренные широты (низкое давление)

Эти ветры имеют свои названия

Дующие из тропиков на экватор называются пассаты

Дующие из тропиков в умеренные широты - западные ветры

Дующие из арктики в умеренные широты - северо-восточные

Дующие из антарктики в умеренные широты - юго-восточные