Раздел 1

ОБЩАЯ ГЕОГРАФИЯ.

АТМОСФЕРА

Состав и строение атмосферы

Атмосфера - внешняя воздушная оболочка Земли, которая является смесью определенного количества газов и водяного пара. Атмосфера удерживается силой притяжение Земли и вращается вместе с ней.

Атмосфера - самая легкая и наиболее подвижная воздушная оболочка нашей планеты. Она образовалась из газов, которые вырывались из ее недр во время вулканических извержений. Появление океанов и живых организмов на Земле сменила состав атмосферы.

Нижней границей атмосферы условно считается поверхность суши и Мирового океана, хотя определенное количество воздуха проникает в земную кору, и в воду. Верхней границей условно определено высоту более 2000 км. Атмосфера состоит из пяти основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы.

Тропосфера - самый нижний и наиболее плотный слой атмосферы мощностью от 8 км над полюсами до 18 км над экватором. В тропосфере происходит понижение температуры с высотой в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м поднятия. В тропосфере происходят интенсивные горизонтальные и вертикальные движения воздуха, образуются туманы, облака, осадки.

Стратосфера простирается до 50-55 км. В стратосфере почти нет водяного пара, поэтому там не бывает облаков, дождей, гроз, снега. На высоте 22-25 км в стратосфере существует озоновый слой, как экран, поглощает ультрафиолетовую радиацию, которая губительно действует на жизни всех живых организмов.

В стратосфере температура с высотой повышается до 0 °С. Мезосфера - слой воздуха на высоте 55-85 км. В мезосфере температура снова снижается и достигает - 100 °С. В термосфері (ионосфере), которая является внешней частью атмосферы и расположена на высоте более 85 км, опять начинается нагрев воздуха. На высоте более 1000 км температура достигает 1500 °С. В верхних слоях термосферы наблюдаются такие явления, как полярные сияния. Выше 1000 км, в экзосферу, разреженность газов наибольшая, здесь происходит отток легких газов атмосферы в Космос.

Значение атмосферы. Атмосфера - это «броня», которая защищает Землю от метеоритов, большая часть которых, попадая в плотные слои атмосферы, сгорает. Атмосфера превращает солнечную энергию за счет отражения, рассеяния и поглощения. Она задерживает тепло, отыгрывая роль утеплителя Земли. Без атмосферы не было бы ни ветра, ни звуков, ни осадков.

Атмосфера является необходимой составляющей существования живых организмов на Земле. Наибольшее значение для жизни на Земле имеет тропосфера. Здесь сосредоточено 80% всей массы воздуха. Современные наблюдения за атмосферными процессами связанные с работой метеорологических спутников, позволяющих исследовать атмосферу, способствуя изучению климата и составлению синоптических и климатических карт.

В отличие от геологических явлений, которых мы почти не замечаем, атмосфера постоянно преображается. Продолжительность таких процессов иногда измеряется минутами. Эти изменения касаются нас непосредственно, воздействуя на самочувствие, здоровье, хозяйственную деятельность. Атмосферные процессы изучают две науки - метеорология и климатология.

Метеорология - наука о земной атмосфере и явления, которые в ней происходят. Объектом изучения метеорологии является метеорологические элементы: температура, влажность воздуха, облачность, осадки, атмосферное давление и т.д.

Климатология изучает климат и его изменения в течение длительного времени. Климатология, как и метеорология, изучающая те же самые компоненты, но отличается от нее тем, что анализирует процессы, которые происходят в течение длительного времени.

Показатели состояния атмосферы. Температура воздуха. Атмосферный воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, находится под воздействием солнечной радиации. Количество радиации, зависит от продолжительности освещения поверхности солнечными лучами и угла их падения. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше солнечной энергии получает поверхность Земли, тем меньше она нагревается и отдает тепла в атмосферу. Таким образом, количество солнечной радиации уменьшается на Земле в направлении от экватора к полюсам, поскольку в этом направлении уменьшаются угол падения солнечных лучей. Согласно распределения солнечной радиации температура воздуха зависит от географической широты местности. От экватора к полюсам температура воздуха снижается. Эта закономерность наглядно отражена на климатических картах, где показаны изотермы - линии на картах, соединяющие точки с одинаковой температурой воздуха. Для характеристики температур чаще всего используют средние январские, июльские и годовые показатели.

Следовательно, тепло на Земле распределяется зонально. Вращения Земли вокруг Солнца, наклон оси к плоскости орбиты и шарообразная форма является причинами неодинакового нагрева на разных широтах, а в связи с этим существование тепловых поясов, которые расположены по обе стороны от экватора.

На Земле выделяют следующие тепловые пояса: жаркий, два умеренных и два холодных. Каждому поясу свойственны определенные температуры воздуха, зависят от географической широты.

Атмосферное давление. Атмосферный воздух, окружающий Землю, имеет массу и поэтому создает давление. Атмосферное давление непрерывно меняется. Величина атмосферного давления зависит главным образом от температуры воздуха и высоты местности над уровнем моря. Давление теплого воздуха меньше, чем холодного, поскольку во время нагревания воздух расширяется, происходит увеличение его объема и в верхних слоях наблюдается его переход от более нагретой участка к менее нагретому, что и приводит к уменьшению давления у земной поверхности. С поднятием воздуха разжижается, давление его уменьшается (в нижней тропосфере примерно на 10,5 мм ртутного столба на каждые 100 м подъема). Давление воздуха измеряют с помощью барометров в мм ртутного столба или в мілібарах (1 мм давления соответствует 1,33 мілібара). Наиболее широко используют металлический барометр-анероид. Для записи показателей давления в течение определенного периода времени используют самописные барометры-барографи. За нормальный атмосферное давление принято считать давление ртутного столба на уровне 760 мм рт. в. за температурои 0 °С на широте 45°. На картах показывают давление ізобарами - линиями, которые соединяют точки с одинаковым давлением у земной поверхности. В распределении давления на земной поверхности, как и в распределении температур, проявляется зональность. Вдоль экватора простирается область пониженного давления, на север и югу от него до 30-40° расположены пояса повышенного давления; далее в 60-70° с. и ю. ш. простираются пояса пониженного давления, а в полярных широтах - пояса повышенного давления.

Движение воздуха. Неравномерное распределение давления у земной поверхности вызывает перемещение воздуха. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области повышенного давления в область пониженного давления. Он характеризуется скоростью, силой и направлением. Скорость ветра измеряется в метрах за секунду. Чем больше разница между давлением, тем ветер сильнее. Скорость ветра можно определить с помощью анемометра. Сила ветра оценивается в баллах от 0 до 12 (шкала Бофорта) в зависимости от действий ветра на земном поверхности (например, 0 баллов - штиль, 12 баллов - ураган). Направление ветра определяется с помощью флюгера и называется соответственно той стороны горизонта, откуда дует ветер (например, с юга - южный ветер). Направление ветра меняется в зависимости от изменения атмосферного давления. Кроме того, на направление ветра оказывает влияние отклоняющая сила вращение Земли: вправо - в Северном полушарии, влево - в Южном. Наглядное изображения ветров различных направлений в определенном пункте за определенный промежуток времени демонстрируют с помощью розы ветров. Диаграмма представляет собой четыре линии, которые указывают основные и промежуточные стороны горизонта. По результатам наблюдений на линиях от точки их пересечения в масштабе откладывают количество дней, в течение которых дул ветер определенного направления. Конечные точки отрезков соединяют ломаной линией и получают геометрическую фигуру, которая по своей форме наглядно показывает преобладание определенных ветров.

В связи с неравномерным прогревом земной поверхности и ее неоднородностью в тропосфере формируются различные воздушные массы.

Воздушные массы - значительные объемы воздуха с однородными свойствами: температурой, влажностью, давлением, прозрачностью.

Выделяют четыре зональных типов воздушных масс в зависимости от районов формирования: экваториальный, тропической, умеренный, арктический и антарктический. Все типы, кроме экваториального, делятся на подтипы: морские (влажные) и континентальные (сухие). Различные по своим свойствам воздушные массы находятся в постоянном движении. Смыкаясь, они образуют атмосферные фронты - переходные зоны между двумя воздушными массами с разными физическими свойствами. различают теплые и холодные атмосферные фронты.

Перемещения различных по свойствам воздушных масс образует систему горизонтальных и вертикальных воздушных течений в тропосфере, которую называют циркуляцией атмосферы.

Основными видами проявления циркуляции атмосферы являются постоянные и периодические ветры, а также большие завихрения воздуха - циклоны и антициклоны.

К постоянным ветрам относятся пассаты (дуют из тропиков на экватор), западные ветры (с запада на восток в умеренных широтах) и стоковые ветры (с полюсов к умеренным широтам). На больших пространствах, где граничат материки и океаны, образуются муссоны - ветры, преимущественно в тропических широтах, меняют направление на противоположное в течение года. Летом воздух движется с океана на сушу, зимой - с суши к океану. Важную роль в перемещении воздушных масс играют циклоны и антициклоны. Циклоны - огромные атмосферные вихри с областью низкого давления в центре. В центре циклона воздух поднимается и растекается в разные стороны, образуя восходящий вихрь. В антициклоне в центре формируется область высокого давления, происходит опускание воздуха к земной поверхности и его завихрения. Циклоны приносят пасмурную погоду и осадки, антициклоны - ясную и сухую погоду.

Влажность воздуха. В воздухе тропосферы всегда есть водяной пар. Основная ее часть образуется при испарении с поверхности Мирового океана. Испарение - процесс поступления в атмосферу водяного пара с поверхности воды (снега, грунта, горных пород, растительности и т.п.). Процесс, обратный испарение - конденсация - переход водяного пара из газообразного состояния в жидкое. Если водяной пар в атмосфере переходит из газообразного состояния в твердое с образованием кристаллов льда, то такой процесс называется сублимацией. От содержания в воздухе водяного пара зависит количество осадков, выпадающих на земную поверхность. Количество водяного пара, содержащегося в воздухе, определяют с помощью двух показателей: абсолютной и относительной влажности. Абсолютная влажность - количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воздуха. Абсолютная влажность зависит от температуры: чем выше температура воздуха, тем большее количество водяного пара оно может вместить (до момента его полной насыщенности). Относительная влажность - отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к максимально возможного количества по определенной температуры. Относительная влажность измеряется в процентах и показывает степень насыщенности воздуха водяным паром. Например, относительная влажность воздуха 40% означает, что воздух на 40 процентов насыщенное водяным паром, не хватает 60% до полного насыщения. Чем больше относительная влажность, тем ближе воздуха до состояния насыщения, тем вероятнее осадки. Для измерения относительной влажности воздуха используют гигрометр.