مقدمة

مناخ خط العرض الجغرافي الاستوائي الاستوائي

اهتم المسافرون والبحارة في العصور القديمة بالاختلافات في مناخ البلدان المختلفة التي زاروها. قام العلماء اليونانيون بأول محاولة لإنشاء نظام مناخ الأرض. يقولون أن المؤرخ بوليبيوس (204 - 121 قبل الميلاد) كان أول من قسم الأرض بأكملها إلى 6 مناطق مناخية - اثنتان حارتان (غير مأهولتان) واثنتان معتدلتان واثنتان باردتان. في ذلك الوقت كان من الواضح بالفعل أن درجة البرودة أو الحرارة على الأرض تعتمد على زاوية ميل السقوط أشعة الشمس. ومن هنا نشأت كلمة "المناخ" نفسها (klima - المنحدر)، والتي كانت تشير لقرون عديدة إلى منطقة معينة سطح الأرض، محدودة بدائرتين عرضيتين.

في عصرنا هذا، لم تتلاشى أهمية دراسات المناخ. وقد تمت حتى الآن دراسة توزيع الحرارة وعواملها بشكل تفصيلي، وتم إعطاء العديد من التصنيفات المناخية، ومن بينها تصنيف أليسوف وهو الأكثر استخداماً في المنطقة. اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابقو كوبن، وهو منتشر في العالم. لكن المناخ يتغير مع مرور الوقت، لذلك هذه اللحظةدراسات المناخ ذات صلة أيضًا. يدرس علماء المناخ تغير المناخ وأسباب هذه التغيرات بالتفصيل.

هدف العمل بالطبع: دراسة توزيع الحرارة على الأرض باعتبارها العامل الرئيسي لتكوين المناخ.

أهداف الدورة:

1) دراسة عوامل توزيع الحرارة على سطح الأرض.

2) النظر في الرئيسي المناطق المناخيةأرض.

عوامل توزيع الحرارة

الشمس كمصدر للحرارة

الشمس هي أقرب نجم إلى الأرض، وهي عبارة عن كرة ضخمة من البلازما الساخنة في مركز النظام الشمسي.

أي جسم في الطبيعة له درجة حرارته الخاصة، وبالتالي شدة إشعاع الطاقة الخاصة به. كلما زادت شدة الإشعاع، ارتفعت درجة الحرارة. بسبب درجات الحرارة المرتفعة للغاية، تعد الشمس مصدرًا قويًا جدًا للإشعاع. تتم العمليات داخل الشمس حيث يتم تصنيع ذرات الهيليوم من ذرات الهيدروجين. وتسمى هذه العمليات بعمليات الاندماج النووي. وهي مصحوبة بإطلاق كمية هائلة من الطاقة. تتسبب هذه الطاقة في تسخين الشمس إلى درجة حرارة تصل إلى 15 مليون درجة مئوية في قلبها. وعلى سطح الشمس (الغلاف الضوئي) تصل درجة الحرارة إلى 5500 درجة مئوية (11) (3، ص 40-42).

وهكذا تبعث الشمس كمية هائلة من الطاقة التي تجلب الحرارة إلى الأرض، ولكن الأرض تقع على مسافة من الشمس بحيث يصل جزء صغير فقط من هذا الإشعاع إلى السطح، مما يسمح للكائنات الحية بالعيش بشكل مريح عليها كوكبنا.

دوران الأرض وخط العرض

يؤثر شكل الكرة الأرضية وحركتها بطريقة معينة على تدفق الطاقة الشمسية إلى سطح الأرض. فقط جزء من أشعة الشمس يسقط عموديا على سطح الكرة الأرضية. أثناء دوران الأرض، تسقط الأشعة عموديًا فقط في حزام ضيق يقع على مسافة متساوية من القطبين. مثل هذا الحزام على الكرة الأرضية هو الحزام الاستوائي. كلما ابتعدنا عن خط الاستواء، يصبح سطح الأرض أكثر ميلاً بالنسبة لأشعة الشمس. عند خط الاستواء، حيث تسقط أشعة الشمس عموديا تقريبا، لوحظ أعظم التدفئة. تقع المنطقة الساخنة من الأرض هنا. في القطبين، حيث تسقط أشعة الشمس بشكل غير مباشر للغاية، هناك ثلج وجليد أبدي. وفي خطوط العرض الوسطى تتناقص كمية الحرارة مع البعد عن خط الاستواء، أي كلما انخفض ارتفاع الشمس عن الأفق مع اقترابها من القطبين (الشكل 1،2).

أرز. 1. توزيع الأشعة الشمسية على سطح الأرض أثناء الاعتدالين

أرز. 2.

أرز. 3. دوران الأرض حول الشمس

ولو كان محور الأرض عموديًا على مستوى مدار الأرض، لكان ميل أشعة الشمس ثابتًا عند كل خط عرض، ولن تتغير ظروف الإضاءة والتدفئة للأرض على مدار العام. في الواقع، يشكل محور الأرض زاوية قدرها 66°33 مع مستوى مدار الأرض." وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه مع الحفاظ على اتجاه المحور في الفضاء العالمي، فإن كل نقطة على سطح الأرض تلتقي بأشعة الشمس. بزوايا تتغير على مدار العام (الشكل 1-3)، وفي 21 مارس و23 سبتمبر، تسقط أشعة الشمس عموديًا فوق خط الاستواء عند الظهر، ونظرًا للدوران اليومي والموقع العمودي بالنسبة لمستوى مدار الأرض، النهار يساوي الليل عند جميع خطوط العرض، وهي أيام الاعتدالين الربيعي والخريفي (شكل 1).22 يونيو شمسي وعند الظهيرة تسقط الأشعة عموديا فوق خط العرض 23°27" شمالا. ش، وهو ما يسمى بالمدار الشمالي. فوق السطح شمال خط عرض 66°33" شمالاً. لا تغرب الشمس تحت الأفق ويسود النهار القطبي هناك. ويسمى هذا الموازي بالدائرة القطبية الشمالية، وتاريخ 22 يونيو هو الانقلاب الصيفي. السطح جنوب 66° 33"س. ث. لا تنيرها الشمس على الإطلاق ويسود الليل القطبي هناك. ويسمى هذا الموازي الدائرة القطبية الجنوبية. في يوم 22 ديسمبر، تسقط أشعة الشمس عموديا عند الظهر فوق خط عرض 23°27" جنوبا، وهو ما يسمى بالمدار الجنوبي، وتاريخ 22 ديسمبر نهاري. الانقلاب الشتوي. في هذا الوقت، يغرب الليل القطبي في شمال الدائرة القطبية الشمالية، ويغرب النهار القطبي في جنوب الدائرة القطبية الجنوبية (الشكل 2) (12).

وبما أن المناطق الاستوائية والدوائر القطبية هي حدود التغيرات في نظام الإضاءة والتدفئة لسطح الأرض على مدار العام، فإنها تعتبر الحدود الفلكية للمناطق الحرارية على الأرض. بين المناطق الاستوائية هناك منطقة ساخنة، من المناطق الاستوائية إلى الدوائر القطبية - اثنان المناطق المعتدلة، من الدوائر القطبية إلى القطبين يوجد حزامان باردان. إن هذا النمط من توزيع الإضاءة والحرارة معقد في الواقع بسبب تأثير الأنماط الجغرافية المختلفة، والتي سيتم مناقشتها أدناه (12).

التغيرات في ظروف تسخين سطح الأرض خلال العام هي السبب في تغير الفصول (الشتاء والصيف والمواسم الانتقالية) وتحدد الإيقاع السنوي للعمليات في القشرة الجغرافية ( الدورة السنويةدرجات حرارة التربة والهواء، والعمليات الحياتية، وما إلى ذلك) (12).

يؤدي الدوران اليومي للأرض حول محورها إلى تقلبات كبيرة في درجات الحرارة. في الصباح، عند شروق الشمس، الوصول اشعاع شمسييبدأ بتجاوز إشعاع سطح الأرض نفسه، فترتفع درجة حرارة سطح الأرض. سيحدث أعظم تسخين عندما تكون الشمس في أعلى موضع لها. ومع اقتراب الشمس من الأفق، تصبح أشعتها أكثر ميلاً نحو سطح الأرض وتقل حرارتها. بعد غروب الشمس، يتوقف تدفق الحرارة. ويستمر التبريد الليلي لسطح الأرض حتى شروق الشمس الجديد (8).

فيديو تعليمي 2: بنية الغلاف الجوي، المعنى، الدراسة

محاضرة: أَجواء. التكوين والهيكل والدورة الدموية. توزيع الحرارة والرطوبة على الأرض. الطقس والمناخ

أَجواء

أَجواءيمكن أن يطلق عليه قذيفة شاملة. حالته الغازية تسمح له بملء الثقوب المجهرية في التربة، ويذوب الماء في الماء، ولا يمكن للحيوانات والنباتات والإنسان أن يعيش بدون الهواء.

يبلغ سمك القشرة التقليدية 1500 كم. تذوب حدودها العليا في الفضاء ولا يتم تحديدها بوضوح. يبلغ الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر عند 0 درجة مئوية 760 ملم. غ. فن. تتكون القشرة الغازية من 78% نيتروجين، 21% أكسجين، 1% غازات أخرى (الأوزون، الهيليوم، بخار الماء، ثاني أكسيد الكربون). تتغير كثافة الغلاف الجوي مع زيادة الارتفاع: كلما ارتفعنا، أصبح الهواء أرق. ولهذا السبب قد يعاني المتسلقون من الحرمان من الأكسجين. سطح الأرض نفسه لديه أعلى كثافة.

التكوين والهيكل والدورة الدموية

تحتوي القشرة على طبقات:

التروبوسفيربسمك 8-20 كم. علاوة على ذلك، فإن سمك طبقة التروبوسفير عند القطبين أقل منه عند خط الاستواء. ويتركز حوالي 80% من إجمالي كتلة الهواء في هذه الطبقة الصغيرة. تميل طبقة التروبوسفير إلى التسخين عن سطح الأرض، لذا تكون درجة حرارتها أعلى بالقرب من الأرض نفسها. مع ارتفاع 1 كم. تنخفض درجة حرارة الغلاف الجوي بمقدار 6 درجات مئوية. في طبقة التروبوسفير، تحدث حركة نشطة للكتل الهوائية في الاتجاهين الرأسي والأفقي. هذه القشرة هي "مصنع" الطقس. تتشكل فيها الأعاصير والأعاصير المضادة غربًا و الرياح الشرقية. ويحتوي على كل بخار الماء الذي يتكثف ويتساقط بفعل المطر أو الثلج. تحتوي هذه الطبقة من الغلاف الجوي على شوائب: الدخان والرماد والغبار والسخام وكل ما نتنفسه. الطبقة التي تحد طبقة الستراتوسفير تسمى التروبوبوز. هذا هو المكان الذي ينتهي فيه انخفاض درجات الحرارة.

الحدود التقريبية الستراتوسفير 11-55 كم. يصل إلى 25 كم. تحدث تغيرات طفيفة في درجات الحرارة، وفوقها تبدأ بالارتفاع من -56 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية على ارتفاع 40 كم. ولمدة 15 كيلومترًا أخرى لا تتغير درجة الحرارة، وتسمى هذه الطبقة بطبقة الستراتوبوز. تحتوي طبقة الستراتوسفير على الأوزون (O3)، وهو حاجز وقائي للأرض. وبفضل وجود طبقة الأوزون، لا تخترق الأشعة فوق البنفسجية الضارة سطح الأرض. مؤخرا النشاط البشريوأدى إلى تدمير هذه الطبقة وتشكل "ثقوب الأوزون". يدعي العلماء أن سبب "الثقوب" هو زيادة تركيز الجذور الحرة والفريون. تحت تأثير الإشعاع الشمسي، يتم تدمير جزيئات الغاز، ويصاحب هذه العملية توهج (الأضواء الشمالية).

من 50-55 كم. يبدأ الطبقة التالية –الميزوسفيروالتي ترتفع إلى 80-90 كم. تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة، على ارتفاع 80 كم، تصل إلى -90 درجة مئوية. وفي طبقة التروبوسفير، ترتفع درجة الحرارة مرة أخرى إلى عدة مئات من الدرجات. الغلاف الحرارييمتد حتى 800 كم. الحدود العليا الغلاف الخارجيلم يتم اكتشافها، لأن الغاز يتبدد ويتسرب جزئيًا إلى الفضاء الخارجي.

الحرارة والرطوبة

يعتمد توزيع الحرارة الشمسية على الكوكب على خط عرض المكان. تتلقى مناطق خط الاستواء والمناطق الاستوائية المزيد من الطاقة الشمسية، حيث أن زاوية سقوط أشعة الشمس تبلغ حوالي 90 درجة. كلما اقتربنا من القطبين، تقل زاوية سقوط الأشعة، وبالتالي تقل كمية الحرارة أيضًا. أشعة الشمس التي تمر عبر الغلاف الجوي لا تسخنه. فقط عندما تصطدم بالأرض، يمتص سطح الأرض حرارة الشمس، ثم يتم تسخين الهواء من السطح الأساسي. ويحدث الشيء نفسه في المحيط، إلا أن الماء يسخن بشكل أبطأ من الأرض ويبرد بشكل أبطأ. ولذلك فإن قرب البحار والمحيطات يؤثر على تكوين المناخ. في الصيف يجلب لنا هواء البحر البرودة والأمطار، وفي الشتاء يدفئ، لأن سطح المحيط لم يستهلك بعد حرارته المتراكمة خلال الصيف، وسرعان ما يبرد سطح الأرض. تتشكل الكتل الهوائية البحرية فوق سطح الماء، وبالتالي تكون مشبعة ببخار الماء. عند التحرك فوق الأرض، تفقد الكتل الهوائية الرطوبة، مما يؤدي إلى هطول الأمطار. تتشكل الكتل الهوائية القارية فوق سطح الأرض، وعادة ما تكون جافة. يجلب وجود الكتل الهوائية القارية في الصيف الطقس الحارفي الشتاء - فاترة واضحة.

الطقس والمناخ

طقس- حالة التروبوسفير في مكان معين لفترة زمنية معينة.

مناخ- نظام الطقس طويل الأمد المميز لمنطقة معينة.

يمكن أن يتغير الطقس خلال النهار. المناخ هو سمة أكثر ثباتا. تتميز كل منطقة جغرافية طبيعية بنوع معين من المناخ. يتشكل المناخ نتيجة التفاعل والتأثير المتبادل لعدة عوامل: خط عرض المكان، الكتل الهوائية السائدة، تضاريس السطح الأساسي، وجود تيارات تحت الماء، وجود المسطحات المائية أو عدم وجودها.

توجد على سطح الأرض أحزمة ذات ضغط جوي منخفض ومرتفع. المناطق الاستوائية والمعتدلة ضغط منخفضوفي القطبين وفي المناطق الاستوائية يكون الضغط مرتفعا. تنتقل الكتل الهوائية من منطقة الضغط المرتفع إلى منطقة الضغط المنخفض. لكن بما أن أرضنا تدور، فإن هذه الاتجاهات تنحرف، في نصف الكرة الشمالي إلى اليمين، وفي نصف الكرة الجنوبي إلى اليسار. من المنطقة الاستوائيةتهب الرياح التجارية إلى خط الاستواء، والرياح الغربية تهب من المنطقة الاستوائية إلى المنطقة المعتدلة، والرياح الشرقية القطبية تهب من القطبين إلى المنطقة المعتدلة. لكن في كل منطقة تتناوب مساحات الأرض مع مساحات المياه. اعتمادًا على ما إذا كانت قد تشكلت على الأرض أو فوق المحيط كتلة هوائيةقد يجلب أمطارًا غزيرة أو سطحًا مشمسًا صافًا. تتأثر كمية الرطوبة في الكتل الهوائية بتضاريس السطح الأساسي. فوق المناطق المسطحة تمر كتل هوائية مشبعة بالرطوبة دون عوائق. ولكن إذا كانت هناك جبال في الطريق، فإن الهواء الرطب الثقيل لا يستطيع التحرك عبر الجبال، ويضطر إلى فقدان بعض، أو حتى كل، الرطوبة الموجودة على المنحدر الجبلي. يتمتع الساحل الشرقي لأفريقيا بسطح جبلي (جبال دراكنزبرج). تكون الكتل الهوائية التي تتشكل فوق المحيط الهندي مشبعة بالرطوبة، لكنها تفقد كل الماء الموجود على الساحل، وتأتي الرياح الحارة والجافة إلى الداخل. لهذا معظم جنوب أفريقياتحتلها الصحارى.

هناك آليتان رئيسيتان لتسخين الأرض بواسطة الشمس: 1) تنتقل الطاقة الشمسية عبر الفضاء على شكل طاقة مشعة؛ 2) تتحول الطاقة الإشعاعية التي تمتصها الأرض إلى حرارة.

تعتمد كمية الإشعاع الشمسي التي تستقبلها الأرض على:

على المسافة بين الأرض والشمس. تكون الأرض أقرب إلى الشمس في أوائل شهر يناير، وأبعدها في أوائل شهر يوليو؛ الفرق بين هاتين المسافتين هو 5 ملايين كيلومتر، ونتيجة لذلك تتلقى الأرض في الحالة الأولى 3.4% أكثر، وفي الحالة الثانية إشعاعًا أقل بنسبة 3.5% مقارنة بمتوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس (في أوائل أبريل) وفي بداية شهر أكتوبر)؛

على زاوية سقوط أشعة الشمس على سطح الأرض، والتي تعتمد بدورها على خط العرض الجغرافي، وارتفاع الشمس فوق الأفق (يتغير على مدار اليوم ومع الفصول)، وطبيعة تضاريس الأرض سطح الأرض؛

من تحول الطاقة الإشعاعية في الغلاف الجوي (التشتت، الامتصاص، الانعكاس إلى الفضاء) وعلى سطح الأرض. متوسط ​​بياض الأرض هو 43%.

يتم عرض صورة التوازن الحراري السنوي حسب مناطق العرض (بالسعرات الحرارية لكل 1 سم مربع لكل دقيقة) في الجدول II.

يتناقص الإشعاع الممتص باتجاه القطبين، لكن الإشعاع طويل الموجة يظل دون تغيير تقريبًا. يتم تخفيف التناقضات في درجات الحرارة التي تنشأ بين خطوط العرض المنخفضة والعالية عن طريق نقل الحرارة عن طريق البحر والتيارات الهوائية بشكل رئيسي من خطوط العرض المنخفضة إلى خطوط العرض العليا؛ يشار إلى كمية الحرارة المنقولة في العمود الأخير من الجدول.

بالنسبة للاستنتاجات الجغرافية العامة، فإن التقلبات الإيقاعية للإشعاع بسبب تغير الفصول مهمة أيضًا، حيث يعتمد الإيقاع أيضًا على هذا النظام الحراريفي منطقة أو أخرى.

استنادا إلى خصائص تشعيع الأرض عند خطوط العرض المختلفة، من الممكن تحديد الخطوط العريضة للأحزمة الحرارية.

في المنطقة الواقعة بين المناطق الاستوائية، تسقط أشعة الشمس عند الظهر دائمًا بزاوية كبيرة. تكون الشمس في أوجها مرتين في السنة، والفرق في طول النهار والليل قليل، كما أن التدفق الحراري على مدار العام كبير وموحد نسبيًا. هذه منطقة ساخنة.

بين القطبين والدوائر القطبية، يمكن أن يستمر النهار والليل بشكل منفصل لأكثر من يوم. في الليالي الطويلة (في الشتاء) يكون هناك تبريد قوي، حيث لا يوجد تدفق حراري على الإطلاق، ولكن في الأيام الطويلة (في الصيف) يكون التسخين ضئيلًا بسبب انخفاض موضع الشمس فوق الأفق، وانعكاس الإشعاع عن طريق الثلج. والجليد، وإهدار الحرارة على ذوبان الثلج والجليد. هذا حزام بارد.

وتقع المناطق المعتدلة بين المناطق الاستوائية والدوائر القطبية. وبما أن الشمس مرتفعة في الصيف ومنخفضة في الشتاء، فإن تقلبات درجات الحرارة على مدار العام تكون كبيرة جدًا.

ومع ذلك، بالإضافة إلى خط العرض الجغرافي (وبالتالي الإشعاع الشمسي)، يتأثر توزيع الحرارة على الأرض أيضًا بطبيعة توزيع الأرض والبحر، والتضاريس، والارتفاع فوق مستوى سطح البحر، والتيارات البحرية والجوية. إذا أخذنا هذه العوامل في الاعتبار، فلا يمكن دمج حدود المناطق الحرارية مع المتوازيات. ولهذا السبب يتم اعتبار متساوي الحرارة كحدود: حدود سنوية - لتسليط الضوء على المنطقة التي تقع فيها السعات السنويةدرجات حرارة الهواء منخفضة، وتساوي درجات الحرارة شهر دافئ- لتسليط الضوء على تلك المناطق التي تكون فيها تقلبات درجات الحرارة على مدار العام أكثر حدة. وبناءً على هذا المبدأ يتم تمييز المناطق الحرارية التالية على الأرض:

1) دافئة أو ساخنة، يحدها في كل نصف الكرة الأرضية خط تساوي الحرارة السنوي +20 درجة، ويمر بالقرب من خط عرض 30 شمالًا و30 جنوبًا؛

2-3) منطقتين معتدلتين، والتي تقع في كل نصف الكرة الأرضية بين الأيسوثرم السنوي +20 درجة والأيسوثرم +10 درجة من الشهر الأكثر دفئًا (يوليو أو يناير، على التوالي)؛ وفي وادي الموت (كاليفورنيا) تم تسجيل أعلى درجة حرارة لشهر يوليو على الكرة الأرضية عند +56.7 درجة مئوية؛

4-5) حزامين باردين، حيث يكون متوسط ​​درجة الحرارة لأدفأ شهر في نصف الكرة الأرضية أقل من +10 درجة؛ في بعض الأحيان يتم تمييز منطقتين من الصقيع الدائم عن الأحزمة الباردة حيث يكون متوسط ​​درجة الحرارة في الشهر الأكثر دفئًا أقل من 0 درجة. في نصف الكرة الشمالي، هذا هو الجزء الداخلي من جرينلاند وربما المنطقة القريبة من القطب؛ في نصف الكرة الجنوبي - كل ما يقع جنوب خط عرض 60 درجة. القارة القطبية الجنوبية باردة بشكل خاص. هنا في أغسطس 1960، في محطة فوستوك، تم تسجيل أدنى درجة حرارة للهواء على الأرض -88.3 درجة.

العلاقة بين توزيع درجة الحرارة على الأرض وتوزيع الإشعاع الشمسي الوارد واضحة تمامًا. ومع ذلك، فإن العلاقة المباشرة بين الانخفاض في متوسط ​​قيم الإشعاع الوارد وانخفاض درجة الحرارة مع زيادة خطوط العرض موجودة فقط في فصل الشتاء. في الصيف لعدة أشهر في المنطقة القطب الشمالينظرًا لطول النهار هنا، تكون كمية الإشعاع أعلى بشكل ملحوظ منها عند خط الاستواء (الشكل 2). إذا كان توزيع درجات الحرارة في الصيف يتوافق مع توزيع الإشعاع، فإن درجة حرارة الهواء في الصيف في القطب الشمالي ستكون قريبة من الاستوائية. هذا ليس هو الحال فقط بسبب وجود غطاء جليدي في المناطق القطبية (تصل نسبة البياض الثلجي في خطوط العرض العليا إلى 70-90٪ ويتم إنفاق الكثير من الحرارة على ذوبان الثلوج والجليد). وفي غيابه في القطب الشمالي الأوسط، ستكون درجات الحرارة في الصيف 10-20 درجة، والشتاء 5-10 درجة، أي. كان من الممكن أن يتشكل مناخ مختلف تمامًا، حيث يمكن تغطية جزر وسواحل القطب الشمالي بالنباتات الغنية، إذا لم يتم منع ذلك من خلال الليالي القطبية التي تمتد لعدة أيام وحتى عدة أشهر (استحالة التمثيل الضوئي). سيحدث الشيء نفسه في القارة القطبية الجنوبية، فقط مع ظلال من "القارة": سيكون الصيف أكثر دفئًا منه في القطب الشمالي (أقرب إلى الظروف الاستوائية)، وسيكون الشتاء أكثر برودة. ولذلك، فإن الغطاء الجليدي في القطب الشمالي والقطب الجنوبي هو سبب أكثر من كونه نتيجة لانخفاض درجات الحرارة عند خطوط العرض العليا.

هذه البيانات والاعتبارات، دون انتهاك الانتظام الفعلي الملحوظ للتوزيع المناطقي للحرارة على الأرض، تطرح مشكلة نشأة الأحزمة الحرارية في سياق جديد وغير متوقع إلى حد ما. لقد اتضح، على سبيل المثال، أن التجلد والمناخ ليسا نتيجة وسببًا، بل نتيجتان مختلفتان لسبب مشترك واحد: نوع من التغيير الظروف الطبيعيةيسبب التجلد، وتحت تأثير الأخير، تحدث تغيرات مناخية حاسمة. ومع ذلك، فإن تغير المناخ المحلي على الأقل يجب أن يسبق التجلد، لأن وجود الجليد يتطلب ظروفًا محددة للغاية من درجة الحرارة والرطوبة. يمكن أن تؤثر كتلة محلية من الجليد على المناخ المحلي، فتسمح لها بالنمو، ثم تغير مناخ منطقة أكبر، مما يعطيها حافزًا للنمو بشكل أكبر، وهكذا. وعندما يغطي مثل هذا "الأشنة الجليدية" المنتشرة (مصطلح غيرنت) مساحة كبيرة، فإنه سيؤدي إلى تغير جذري في مناخ هذه المساحة.

أَجواء- غلاف هوائي يحيط بالكرة الأرضية ويتصل بها عن طريق الجاذبية ويشارك في دورانها اليومي والسنوي.

الهواء الجوييتكون من خليط ميكانيكي من الغازات وبخار الماء والشوائب. تركيبة الهواء حتى ارتفاع 100 كم هي 78.09% نيتروجين، 20.95% أكسجين، 0.93% أرجون، 0.03% ثاني أكسيد الكربون، و0.01% فقط هي حصة جميع الغازات الأخرى: الهيدروجين، الهيليوم، بخار الماء، الأوزون. . تمتزج الغازات التي يتكون منها الهواء طوال الوقت. نسبة مئويةكمية الغازات ثابتة تمامًا. ومع ذلك، فإن محتوى ثاني أكسيد الكربون يختلف. يؤدي حرق النفط والغاز والفحم وتقليل عدد الغابات إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ويساهم ذلك في ارتفاع درجة حرارة الهواء على الأرض، حيث يسمح ثاني أكسيد الكربون للطاقة الشمسية بالوصول إلى الأرض ويحجب الإشعاع الحراري للأرض. وبالتالي، فإن ثاني أكسيد الكربون هو نوع من "العزل" للأرض.

هناك القليل من الأوزون في الغلاف الجوي. وعلى ارتفاع 25 - 35 كم لوحظ تركيز لهذا الغاز وهو ما يسمى بشاشة الأوزون (طبقة الأوزون). تؤدي شاشة الأوزون أهم وظيفة وقائية - فهي تحجب الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، والتي تضر بجميع أشكال الحياة على الأرض.

المياه الجويةيوجد في الهواء على شكل بخار ماء أو منتجات تكثيف معلقة (قطرات، بلورات ثلج).

الشوائب الجوية(الهباء الجوي) - جزيئات سائلة وصلبة تقع بشكل رئيسي في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي: الغبار والرماد البركاني والسخام والجليد وبلورات أملاح البحر، وما إلى ذلك. وتزداد كمية الشوائب الجوية في الهواء خلال الظروف القوية حرائق الغابات, عواصف رملية، ثورات بركانية. يؤثر السطح الأساسي أيضًا على كمية ونوعية الملوثات الجوية الموجودة في الهواء. لذلك، يوجد الكثير من الغبار فوق الصحاري، ويوجد الكثير من الجزيئات الصلبة الصغيرة والسخام فوق المدن.

ويرتبط وجود الشوائب في الهواء بمحتوى بخار الماء فيه، حيث أن الغبار وبلورات الجليد والجزيئات الأخرى تعمل كنواة يتكثف حولها بخار الماء. مثل ثاني أكسيد الكربون، يعمل بخار الماء في الغلاف الجوي بمثابة "عازل" للأرض: فهو يؤخر الإشعاع من سطح الأرض.

كتلة الغلاف الجوي هي جزء من المليون من كتلة الكرة الأرضية.

هيكل الغلاف الجوي.الغلاف الجوي له هيكل الطبقات. ويتم تمييز طبقات الغلاف الجوي بناءً على التغيرات في درجة حرارة الهواء مع الارتفاع وغيره الخصائص الفيزيائية(الجدول 1).

الجدول 1.هيكل الغلاف الجوي

الغلاف الجوي	ارتفاع الحدود السفلية والعلوية	تغير درجة الحرارة حسب الارتفاع
التروبوسفير		خفض الرتبة
الستراتوسفير	8-18 - 40-50 كم	ترقية
الميزوسفير	40-50 كم – 80 كم	خفض الرتبة
الغلاف الحراري		ترقية
اكسوسفير	فوق 800 كم (يعتقد تقليديا أن الغلاف الجوي يمتد إلى ارتفاع 3000 كم)

التروبوسفير— الطبقة السفلية من الغلاف الجوي تحتوي على 80% هواء وكل بخار الماء تقريبًا. سمك طبقة التروبوسفير ليس هو نفسه. عند خطوط العرض الاستوائية - 16-18 كم، في خطوط العرض المعتدلة - 10-12 كم، وفي خطوط العرض القطبية - 8-10 كم. في كل مكان في طبقة التروبوسفير تنخفض درجة حرارة الهواء بمقدار 0.6 ° C لكل 100 متر من الصعود (أو 6 ° ج لكل 1 كم). تتميز طبقة التروبوسفير بحركات الهواء العمودية (الحمل الحراري) والأفقية (الرياح). تتشكل جميع أنواع الكتل الهوائية في طبقة التروبوسفير، وتنشأ الأعاصير والأعاصير المضادة، وتتشكل السحب والأمطار والضباب. يتشكل الطقس بشكل رئيسي في طبقة التروبوسفير. ولذلك، فإن دراسة التروبوسفير لها أهمية خاصة. الطبقة السفلى من التروبوسفير تسمى الطبقة الأرضية،تتميز بمحتوى عالي من الغبار ومحتوى الكائنات الحية الدقيقة المتطايرة.

تسمى الطبقة الانتقالية من طبقة التروبوسفير إلى الستراتوسفير التروبوبوز.يزداد تخلخل الهواء فيه بشكل حاد، وتنخفض درجة حرارته إلى -60 ° من فوق القطبين إلى -80 ° من فوق المناطق الاستوائية. أكثر درجة حرارة منخفضةيتم تفسير الهواء فوق المناطق الاستوائية بتيارات هوائية صاعدة قوية وموقع أعلى من طبقة التروبوسفير.

الستراتوسفير- طبقة الغلاف الجوي الواقعة بين التروبوسفير والميزوسفير. يشبه التركيب الغازي للهواء طبقة التروبوسفير، ولكنه يحتوي على كمية أقل من بخار الماء ونسبة أكبر من الأوزون. وعلى ارتفاع 25 إلى 35 كم لوحظ أعلى تركيز لهذا الغاز (درع الأوزون). وحتى ارتفاع 25 كم، تتغير درجة الحرارة قليلاً مع الارتفاع، وفوقها تبدأ في الارتفاع. تختلف درجات الحرارة حسب خط العرض والوقت من السنة. تُلاحظ السحب اللؤلؤية في طبقة الستراتوسفير، وتتميز بسرعات رياح عالية وتيارات هوائية نفاثة.

ل الطبقات العليايتميز الجو بالشفق و العواصف المغناطيسية. اكسوسفير- المجال الخارجي الذي يمكن أن تتدفق منه غازات الغلاف الجوي الخفيفة (مثل الهيدروجين والهيليوم) إلى الفضاء الخارجي. ليس للغلاف الجوي حدود عليا حادة وينتقل تدريجيا إلى الفضاء الخارجي.

إن وجود الغلاف الجوي له أهمية كبيرة بالنسبة للأرض. يمنع التسخين الزائد لسطح الأرض أثناء النهار والتبريد ليلاً؛ يحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. في طبقات كثيفةيحترق جزء كبير من النيازك في الغلاف الجوي.

من خلال التفاعل مع جميع أصداف الأرض، يشارك الغلاف الجوي في إعادة توزيع الرطوبة والحرارة على الكوكب. وهو شرط لوجود الحياة العضوية.

الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الهواء.يتم تسخين الهواء وتبريده بواسطة سطح الأرض، والذي بدوره يتم تسخينه بواسطة الشمس. يسمى مجموع الإشعاع الشمسي اشعاع شمسي. يتبدد الجزء الرئيسي من الإشعاع الشمسي في الفضاء، ولا يصل إلى الأرض سوى جزء واحد من مليارين من الإشعاع الشمسي. يمكن أن يكون الإشعاع مباشرًا أو منتشرًا. يسمى الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض على شكل ضوء الشمس المباشر المنبعث من قرص الشمس في يوم صاف الإشعاع المباشر. يسمى الإشعاع الشمسي الذي يتشتت في الغلاف الجوي ويصل إلى سطح الأرض من كامل قبة السماء الإشعاعات المتناثرة. تلعب الإشعاعات الشمسية المتفرقة دوراً كبيراً في توازن الطاقة للأرض، كونها المصدر الوحيد للطاقة في الطبقات السطحية للغلاف الجوي في الطقس الغائم، وخاصة عند خطوط العرض العليا. يسمى مجموع الإشعاعات المباشرة والمتناثرة التي تصل إلى سطح أفقي الإشعاع الكلي.

وتعتمد كمية الإشعاع على مدة إضاءة السطح بأشعة الشمس وزاوية سقوطها. كلما كانت زاوية سقوط أشعة الشمس أصغر، قل الإشعاع الشمسي الذي يتلقاه السطح، وبالتالي قلّت حرارة الهواء فوقه.

وبالتالي فإن كمية الإشعاع الشمسي تقل عند الانتقال من خط الاستواء إلى القطبين، لأن ذلك يقلل من زاوية سقوط أشعة الشمس ومدة إضاءة الإقليم في الشتاء.

وتتأثر كمية الإشعاع الشمسي أيضًا بالغيوم وشفافية الغلاف الجوي.

أعلى إجمالي للإشعاع موجود في الصحارى الاستوائية. عند القطبين في يوم الانقلاب (في الشمال - 22 يونيو، في الجنوب - 22 ديسمبر)، عندما لا تغرب الشمس، يكون إجمالي الإشعاع الشمسي أكبر منه عند خط الاستواء. ولكن نظرًا لأن السطح الأبيض للثلج والجليد يعكس ما يصل إلى 90٪ من أشعة الشمس، فإن كمية الحرارة ضئيلة، ولا يسخن سطح الأرض.

وينعكس إجمالي الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض جزئيًا. ويسمى الإشعاع المنعكس من سطح الأرض أو الماء أو السحب التي يسقط عليها ينعكس.ولكن لا يزال معظم الإشعاع يمتصه سطح الأرض ويتحول إلى حرارة.

وبما أن الهواء يسخن من سطح الأرض، فإن درجة حرارته لا تعتمد فقط على العوامل المذكورة أعلاه، ولكن أيضًا على الارتفاع فوق مستوى المحيط: فكلما كانت المنطقة أعلى، انخفضت درجة الحرارة (تنخفض بمقدار 6 درجات). ° مع كل كيلومتر في طبقة التروبوسفير).

يؤثر على درجة حرارة وتوزيع الأرض والمياه التي يتم تسخينها بشكل مختلف. تسخن الأرض بسرعة وتبرد بسرعة، ويسخن الماء ببطء ولكنه يحتفظ بالحرارة لفترة أطول. وبالتالي، يكون الهواء الموجود فوق الأرض أكثر دفئًا أثناء النهار منه فوق الماء، وأبرد أثناء الليل. وينعكس هذا التأثير ليس فقط في الأنماط اليومية، ولكن أيضًا في الأنماط الموسمية للتغيرات في درجة حرارة الهواء. وهكذا، في المناطق الساحلية، في ظل ظروف مماثلة أخرى، يكون الصيف أكثر برودة والشتاء أكثر دفئًا.

بسبب تسخين وتبريد سطح الأرض ليلا ونهارا، خلال المواسم الدافئة والباردة، تتغير درجة حرارة الهواء طوال النهار والسنة. تُلاحظ أعلى درجات حرارة الطبقة الأرضية في المناطق الصحراوية من الأرض - في ليبيا بالقرب من مدينة طرابلس +58 درجة مئوية، في وادي الموت (الولايات المتحدة الأمريكية)، في ترمذ (تركمانستان) - حتى +55 درجة مئوية. أدنى مستوياتها تقع في المناطق الداخلية من القارة القطبية الجنوبية، حيث تصل إلى -89 درجة مئوية. وفي عام 1983، تم تسجيل -83.6 في محطة فوستوك في القارة القطبية الجنوبية ° C هي درجة حرارة الهواء الدنيا على هذا الكوكب.

درجة حرارة الهواء- خاصية مناخية مستخدمة على نطاق واسع ومدروسة جيدًا. يتم قياس درجة حرارة الهواء 3-8 مرات في اليوم، وتحديد المتوسط ​​اليومي؛ ويستخدم المتوسط ​​اليومي لتحديد المتوسط ​​الشهري، ويستخدم المتوسط ​​الشهري لتحديد المتوسط ​​السنوي. توزيعات درجات الحرارة موضحة على الخرائط متساوي الحرارة.وعادة ما تستخدم مؤشرات درجة الحرارة لشهر يوليو ويناير ودرجات الحرارة السنوية.

الضغط الجوي.الهواء مثل أي جسم له كتلة: 1 لتر من الهواء عند مستوى سطح البحر له كتلة حوالي 1.3 جرام، ولكل سنتيمتر مربع من سطح الأرض يضغط الغلاف الجوي بقوة قدرها 1 كجم. هذا هو متوسط ​​ضغط الهواء فوق مستوى المحيط عند خط عرض 45 درجة عند درجة حرارة 0 ° يتوافق C مع وزن عمود الزئبق بارتفاع 760 مم ومقطع عرضي 1 سم 2 (أو 1013 ميجابايت). يؤخذ هذا الضغط على أنه الضغط الطبيعي. الضغط الجوي -القوة التي يضغط بها الغلاف الجوي على جميع الأجسام الموجودة فيه وعلى سطح الأرض. يتم تحديد الضغط عند كل نقطة في الغلاف الجوي بواسطة كتلة عمود الهواء الذي يغطيها وقاعدته تساوي الوحدة. مع زيادة الارتفاع، ينخفض ​​الضغط الجوي، لأنه كلما ارتفعت النقطة، انخفض ارتفاع عمود الهواء فوقها. ومع ارتفاع الهواء، يصبح أرق، وينخفض ​​ضغطه. في الجبال العالية يكون الضغط أقل بكثير منه عند مستوى سطح البحر. يستخدم هذا النمط لتحديد الارتفاع المطلق للمنطقة بناءً على الضغط.

مرحلة الضغط- المسافة العمودية التي ينخفض ​​عندها الضغط الجوي بمقدار 1 ملم زئبق. فن. وفي الطبقات السفلى من طبقة التروبوسفير، وحتى ارتفاع 1 كم، ينخفض ​​الضغط بمقدار 1 ملم زئبقي. فن. لكل 10 متر من الارتفاع. كلما زاد ارتفاعه، انخفض الضغط بشكل أبطأ.

وفي الاتجاه الأفقي بالقرب من سطح الأرض، يتغير الضغط بشكل غير متساوٍ، حسب الزمن.

مكون الضغط- مؤشر يوضح تغير الضغط الجوي فوق سطح الأرض لكل وحدة مسافة وأفقيا.

ويعتمد مقدار الضغط، بالإضافة إلى ارتفاع المنطقة فوق مستوى سطح البحر، على درجة حرارة الهواء. وضغط الهواء الدافئ أقل من ضغط الهواء البارد، لأنه عند تسخينه يتمدد، وعندما يبرد ينكمش. مع تغير درجة حرارة الهواء، يتغير ضغطه. نظرًا لأن التغير في درجة حرارة الهواء على الكرة الأرضية هو منطقة مناطقية، فإن المنطقة تتميز أيضًا بتوزيع الضغط الجوي على سطح الأرض. يمتد حزام الضغط المنخفض على طول خط الاستواء، عند خطوط عرض 30-40 درجة شمالاً وجنوبًا توجد أحزمة الضغط المرتفع، عند خطوط عرض 60-70 درجة يكون الضغط منخفضًا مرة أخرى، وفي خطوط العرض القطبية توجد مناطق مرتفعة ضغط. ويرتبط توزيع أحزمة الضغط المرتفع والمنخفض بخصائص التسخين وحركة الهواء بالقرب من سطح الأرض. في خطوط العرض الاستوائية، يسخن الهواء جيدًا على مدار العام، ويرتفع وينتشر نحو خطوط العرض الاستوائية. عند الاقتراب من خطوط العرض 30-40 درجة، يبرد الهواء ويهبط، مما يخلق حزامًا من الضغط المرتفع. في خطوط العرض القطبية، يخلق الهواء البارد مناطق ذات ضغط مرتفع. هواء بارديغرق باستمرار، ويحل محله الهواء من خطوط العرض المعتدلة. إن تدفق الهواء إلى خطوط العرض القطبية هو السبب وراء إنشاء حزام من الضغط المنخفض في خطوط العرض المعتدلة.

أحزمة الضغط موجودة باستمرار. إنهم يتحولون قليلاً فقط إلى الشمال أو الجنوب اعتمادًا على الوقت من العام ("تتبع الشمس"). الاستثناء هو حزام الضغط المنخفض في نصف الكرة الشمالي. إنه موجود فقط في الصيف. علاوة على ذلك، تتشكل منطقة ضخمة من الضغط المنخفض فوق آسيا يقع مركزها في خطوط العرض الاستوائية - المنخفض الآسيوي. يتم تفسير تكوينه من خلال حقيقة أن الهواء فوق مساحة كبيرة من اليابسة يسخن بشكل كبير. وفي الشتاء تبرد الأرض التي تشغل مساحات كبيرة في خطوط العرض هذه بشكل كبير، ويزداد الضغط فوقها، وتتكون مناطق الضغط المرتفع فوق القارات - شتاء آسيا (سيبيريا) وأمريكا الشمالية (كندا) أقصى ضغط جوي . وهكذا، في فصل الشتاء، "ينكسر" حزام الضغط المنخفض في خطوط العرض المعتدلة في نصف الكرة الشمالي. ويستمر فقط فوق المحيطات على شكل مناطق مغلقة ذات ضغط منخفض - منخفضات ألوشيان وأيسلندا.

يتم التعبير أيضًا عن تأثير توزيع الأرض والمياه على أنماط التغيرات في الضغط الجوي في حقيقة أن الحد الأقصى للضغط الجوي طوال العام موجود فقط فوق المحيطات: جزر الأزور (شمال المحيط الأطلسي)، شمال المحيط الهادئ، جنوب المحيط الأطلسي، جنوب المحيط الهادئ، جنوب الهند.

الضغط الجوي يتغير باستمرار. السبب الرئيسي للتغيرات في الضغط هو التغيرات في درجة حرارة الهواء.

يتم قياس الضغط الجوي باستخدام البارومترات. يتكون البارومتر اللاسائلي من صندوق ذو جدران رقيقة محكم الإغلاق، حيث يتم تخلخل الهواء بداخله. عندما يتغير الضغط، يتم الضغط على جدران الصندوق للداخل أو للخارج. يتم نقل هذه التغييرات إلى المؤشر، الذي يتحرك على طول مقياس متدرج بالملليبار أو المليمترات.

توضح الخرائط توزيع الضغط على سطح الأرض إيزوبار. في أغلب الأحيان، تشير الخرائط إلى توزيع خطوط الأيزوبار في شهري يناير ويوليو.

يؤثر توزيع مناطق وأحزمة الضغط الجوي بشكل كبير على التيارات الهوائية والطقس والمناخ.

رياح- الحركة الأفقية للهواء بالنسبة لسطح الأرض. وينشأ نتيجة التوزيع غير المتساوي للضغط الجوي وتوجيه حركته من المناطق ذات الضغط الأعلى إلى المناطق التي يكون الضغط فيها أقل. وبسبب التغير المستمر في الضغط في الزمان والمكان، فإن سرعة واتجاه الرياح تتغير باستمرار. يتم تحديد اتجاه الريح من خلال جزء الأفق الذي تهب منه (تهب الرياح الشمالية من الشمال إلى الجنوب). يتم قياس سرعة الرياح بالمتر في الثانية. مع الارتفاع، يتغير اتجاه وقوة الرياح بسبب انخفاض قوة الاحتكاك، وكذلك بسبب تغيرات تدرجات الضغط.

فسبب هبوب الريح هو اختلاف الضغط بين المناطق المختلفة، وسبب اختلاف الضغط هو اختلاف التسخين. تتأثر الرياح بقوة انحراف دوران الأرض.

وتتنوع الرياح في الأصل والشخصية والمعنى. الرياح الرئيسية هي النسائم والرياح الموسمية والرياح التجارية.

نسيم— الرياح المحلية ( سواحل البحروالبحيرات الكبيرة والخزانات والأنهار)، والتي تغير اتجاهها مرتين في اليوم: خلال النهار تهب من الخزان إلى الأرض، وفي الليل - من الأرض إلى الخزان. تنشأ النسائم لأنه خلال النهار تسخن الأرض أكثر من الماء، مما يؤدي إلى ارتفاع الهواء الدافئ والأخف وزنا فوق الأرض ويحل محله الهواء البارد من جانب الخزان. في الليل، يكون الهواء فوق الخزان أكثر دفئا (لأنه يبرد بشكل أبطأ)، لذلك يرتفع، وفي مكانه تتحرك كتل الهواء من الأرض - أثقل وأكثر برودة (الشكل 12). أنواع أخرى الرياح المحليةهي مجفف الشعر، البورون، الخ.

أرز. 12

الرياح التجارية- الرياح المستمرة في المناطق الاستوائية في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي، تهب من مناطق الضغط المرتفع (25-35 درجة شمالاً وجنوباً) إلى خط الاستواء (إلى منطقة الضغط المنخفض). وتحت تأثير دوران الأرض حول محورها، تنحرف الرياح التجارية عن اتجاهها الأصلي. في نصف الكرة الشمالي تهب من الشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي، وفي نصف الكرة الجنوبي تهب من الجنوب الشرقي إلى الشمال الغربي. تتميز الرياح التجارية باستقرار كبير في الاتجاه والسرعة. الرياح التجارية لديها تأثير كبيرعلى مناخ المناطق الخاضعة لتأثيرها. وينعكس هذا بشكل خاص في توزيع هطول الأمطار.

الرياح الموسمية— الرياح التي تتغير اتجاهها حسب فصول السنة إلى عكسها أو قريبة منها. في موسم البرد، تهب من البر الرئيسي إلى المحيط، وفي الموسم الدافئ - من المحيط إلى البر الرئيسي.

تتشكل الرياح الموسمية بسبب الاختلافات في ضغط الهواء الناتج عن التسخين غير المتساوي للأرض والبحر. في الشتاء، يكون الهواء فوق الأرض أكثر برودة، ويكون أكثر دفئًا فوق المحيط. وبالتالي، فإن الضغط أعلى فوق القارة، وأقل فوق المحيط. لذلك، في الشتاء، ينتقل الهواء من البر الرئيسي (منطقة الضغط العالي) إلى المحيط (حيث يكون الضغط أقل). وفي الموسم الدافئ، يكون الأمر على العكس من ذلك: تهب الرياح الموسمية من المحيط إلى البر الرئيسي. لذلك، في مناطق الرياح الموسمية، يحدث هطول الأمطار عادة في الصيف. بسبب دوران الأرض حول محورها، تنحرف الرياح الموسمية إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي، وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي عن اتجاهها الأصلي.

الرياح الموسمية مهمة جزء لا يتجزأالدورة الجوية العامة. يميز خارج الاستوائيةو استوائي(الاستوائية) الرياح الموسمية. في روسيا، تعمل الرياح الموسمية خارج المدارية على الساحل الشرقي الأقصى. تكون الرياح الموسمية الاستوائية أكثر وضوحًا وهي أكثر ما يميز جنوب وجنوب شرق آسيا، حيث تهطل في بعض السنوات عدة آلاف من المليمترات من الأمطار خلال موسم الأمطار. يتم تفسير تكوينها من خلال حقيقة أن حزام الضغط المنخفض الاستوائي يتحرك قليلاً نحو الشمال أو الجنوب اعتمادًا على الوقت من العام ("يتبع الشمس"). في يوليو تقع عند درجة حرارة 15 - 20 درجة شمالاً. ث. ولذلك فإن الرياح التجارية الجنوبية الشرقية لنصف الكرة الجنوبي، تندفع نحو حزام الضغط المنخفض هذا، وتعبر خط الاستواء. وتحت تأثير القوة الانحرافية لدوران الأرض (حول محورها) في النصف الشمالي من الكرة الأرضية يتغير اتجاهها وتصبح جنوبية غربية. هذه هي الرياح الموسمية الاستوائية الصيفية، والتي تحمل كتل هوائية بحرية من الهواء الاستوائي إلى خط عرض 20-28 درجة. عند الالتقاء بجبال الهيمالايا في طريقه، يترك الهواء الرطب كمية كبيرة من الأمطار على منحدراتها الجنوبية. في محطة تشيرابونجا في شمال الهند، يتجاوز متوسط ​​هطول الأمطار السنوي 10000 ملم سنويًا، وفي بعض السنوات أكثر من ذلك.

ومن أحزمة الضغط المرتفع تهب الرياح باتجاه القطبين، ولكنها عندما تنحرف نحو الشرق تغير اتجاهها نحو الغرب. لذلك، في خطوط العرض المعتدلة هم السائدون الرياح الغربية،على الرغم من أنها ليست ثابتة مثل الرياح التجارية.

والرياح السائدة في المناطق القطبية هي الرياح الشمالية الشرقية في نصف الكرة الشمالي والرياح الجنوبية الشرقية في نصف الكرة الجنوبي.

الأعاصير والأعاصير المضادة.بسبب التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض والقوة الانحرافية لدوران الأرض، تتشكل دوامات جوية ضخمة (يصل قطرها إلى عدة آلاف من الكيلومترات) - الأعاصير والأعاصير المضادة (الشكل 13).

أرز. 13. نمط حركة الهواء

الإعصار -دوامة صاعدة في الغلاف الجوي مع منطقة مغلقة ذات ضغط منخفض، تهب فيها الرياح من الأطراف إلى المركز (عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي، وباتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي). متوسط ​​السرعةيتحرك الإعصار بسرعة 35 - 50 كم/ساعة، وأحياناً يصل إلى 100 كم/ساعة. في الإعصار يرتفع الهواء مما يؤثر على الطقس. مع ظهور الإعصار، يتغير الطقس بشكل كبير للغاية: تصبح الرياح أقوى، ويتكثف بخار الماء بسرعة، ويولد غيومًا شديدة، ويهطل هطول الأمطار.

الإعصار المضاد- تنازلي دوامة الغلاف الجويمع منطقة مغلقة من الضغط المرتفع، تهب فيها الرياح من المركز إلى الأطراف (في نصف الكرة الشمالي - في اتجاه عقارب الساعة، في نصف الكرة الجنوبي - عكس اتجاه عقارب الساعة). في الإعصار المضاد، يهبط الهواء إلى الأسفل، ويصبح أكثر جفافًا مع ارتفاع درجة حرارته، نظرًا لأن الأبخرة الموجودة فيه تبتعد عن التشبع. وهذا، كقاعدة عامة، يستبعد تكوين السحب في الجزء المركزي من الإعصار. لذلك، خلال الإعصار، يكون الطقس صافيا، مشمسا، دون هطول الأمطار. في الشتاء يكون الجو باردًا وفي الصيف يكون الجو حارًا.

بخار الماء في الغلاف الجوي.توجد دائمًا كمية معينة من الرطوبة في الغلاف الجوي على شكل بخار ماء يتبخر من سطح المحيطات والبحيرات والأنهار والتربة وما إلى ذلك. ويعتمد التبخر على درجة حرارة الهواء والرياح (حتى الرياح الضعيفة تزيد من التبخر ثلاث مرات) لأن الهواء المشبع ببخار الماء يزيل دائمًا أجزاء جديدة من الهواء الجاف) وطبيعة التضاريس والغطاء النباتي ولون التربة.

يميز التقلب -كمية الماء التي يمكن أن تتبخر تحت ظروف معينة لكل وحدة زمنية، و التبخر -الكمية الفعلية من الماء التي تبخرت.

وفي الصحراء يكون التبخر مرتفعاً والتبخر ضئيلاً.

تشبع الهواء. عند كل درجة حرارة محددة، يمكن للهواء أن يقبل بخار الماء حتى حد معين (حتى التشبع).

كلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما زاد ذلك الحد الأقصى للمبلغقد يحتوي الماء على الهواء. إذا كنت لا تبرد الهواء المشبع، وسوف يقترب تدريجيا من نقطة التشبع. تسمى درجة الحرارة التي يصبح عندها الهواء غير المشبع مشبعًا قطرة ندى.إذا تم تبريد الهواء المشبع أكثر، فسيبدأ بخار الماء الزائد في التكاثف فيه. ستبدأ الرطوبة في التكثف، وتتشكل السحب، ثم يهطل المطر.

لذلك، لتوصيف الطقس فمن الضروري أن نعرف الرطوبة النسبيةهواء -النسبة المئوية لكمية بخار الماء الموجودة في الهواء إلى الكمية التي يمكن أن يحتويها عند تشبعه. الرطوبة المطلقة- كمية بخار الماء بالجرام , يقع حاليا في 1 م 3 من الهواء.

هطول الأمطار في الغلاف الجوي وتشكيلها.تساقط- الماء السائل أو الصلب الذي يتساقط من السحب. سحابتسمى تراكمات منتجات تكثيف بخار الماء المعلقة في الغلاف الجوي - قطرات الماء أو بلورات الجليد. اعتمادا على مزيج من درجة الحرارة ودرجة الرطوبة، يتم تشكيل قطرات أو بلورات أشكال مختلفةوحجمها. تطفو القطرات الصغيرة في الهواء، وتبدأ القطرات الأكبر في التساقط على شكل رذاذ (رذاذ) أو أمطار خفيفة. في درجات حرارة منخفضة، تتشكل رقاقات الثلج.

نمط تكوين هطول الأمطار هو كما يلي: يبرد الهواء (في كثير من الأحيان عندما يرتفع إلى الأعلى)، ويقترب من التشبع، ويتكثف بخار الماء، ويتشكل هطول الأمطار.

يتم قياس كمية الهطول باستخدام مقياس المطر - دلو معدني أسطواني بارتفاع 40 سم ومساحة مقطعية 500 سم2. جميع قياسات الكميات هطول الأمطار في الغلاف الجوييتم تلخيصها لكل شهر، ويتم عرض متوسط ​​هطول الأمطار الشهري ثم السنوي.

تعتمد كمية الأمطار في منطقة ما على:

• درجة حرارة الهواء (تؤثر على التبخر وقدرة رطوبة الهواء)؛
• التيارات البحرية (فوق السطح التيارات الدافئةيتم تسخين الهواء وتشبعه بالرطوبة. وعندما يتم نقله إلى المناطق المجاورة الباردة، فإنه يطلق هطول الأمطار بسهولة. وتحدث العملية المعاكسة فوق التيارات الباردة: فالتبخر فوقها قليل؛ عندما يدخل الهواء المشبع بالرطوبة بشكل سيء إلى سطح أساسي أكثر دفئًا، فإنه يتوسع، وينخفض ​​​​تشبعه بالرطوبة، ولا يتشكل فيه هطول الأمطار)؛
• دوران الغلاف الجوي (حيث ينتقل الهواء من البحر إلى الأرض، هناك المزيد من هطول الأمطار)؛
• ارتفاع المكان واتجاه السلاسل الجبلية (تجبر الجبال الكتل الهوائية المشبعة بالرطوبة على الارتفاع إلى الأعلى، حيث يحدث بسبب التبريد تكثيف بخار الماء وتكوين الأمطار؛ ويكثر هطول الأمطار على سفوح الجبال المواجهة للريح ).

هطول الأمطار غير متساو. إنه يخضع لقانون المنطقة، أي أنه يتغير من خط الاستواء إلى القطبين. في خطوط العرض الاستوائية والمعتدلة، تتغير كمية هطول الأمطار بشكل كبير عند الانتقال من السواحل إلى داخل القارات، وهو ما يعتمد على عوامل كثيرة (دوران الغلاف الجوي، ووجود تيارات المحيط، والتضاريس، وما إلى ذلك).

هطول على منطقة أكبرتحدث الكرة الأرضية بشكل غير متساو على مدار العام. بالقرب من خط الاستواء، تتغير كمية هطول الأمطار قليلاً على مدار العام؛ في خطوط العرض دون الاستوائية، هناك موسم جاف (يصل إلى 8 أشهر)، يرتبط بعمل الكتل الهوائية الاستوائية، وموسم ممطر (يصل إلى 4 أشهر)، المرتبطة بوصول الكتل الهوائية الاستوائية. عند الانتقال من خط الاستواء إلى المناطق الاستوائية، تزداد مدة موسم الجفاف، ويتناقص موسم الأمطار. في خطوط العرض شبه الاستوائيةيسود هطول الأمطار في فصل الشتاء (بسبب كتل هوائية معتدلة). في خطوط العرض المعتدلة، يحدث هطول الأمطار على مدار العام، ولكن في الأجزاء الداخليةفي القارات، يسقط المزيد من الأمطار في الموسم الدافئ. في خطوط العرض القطبية، يهيمن هطول الأمطار في الصيف أيضًا.

طقس— الحالة الفيزيائيةالطبقة السفلى من الغلاف الجوي في منطقة معينة في لحظة معينة أو لفترة زمنية معينة.

خصائص الطقس - درجة حرارة الهواء والرطوبة والضغط الجوي والغيوم وهطول الأمطار والرياح. الطقس هو عنصر متغير للغاية من الظروف الطبيعية، ويخضع للإيقاعات اليومية والسنوية. يتم تحديد إيقاع الساعة البيولوجية من خلال تسخين سطح الأرض بواسطة أشعة الشمس أثناء النهار والتبريد ليلاً. يتم تحديد الإيقاع السنوي من خلال التغير في زاوية سقوط أشعة الشمس على مدار العام.

الطقس يهم كثيرا في النشاط الاقتصاديشخص. يتم إجراء الدراسات الجوية على محطات الطقسباستخدام مجموعة متنوعة من الأجهزة. بناء على المعلومات الواردة في محطات الأرصاد الجوية، يتم تجميع الخرائط السينوبتيكية. خريطة سينوبتيكية- خريطة الطقس التي يتم فيها تمييز الجبهات الجوية وبيانات الطقس في لحظة معينة برموز (ضغط الهواء، درجة الحرارة، اتجاه الرياح وسرعتها، الغيوم، موقع الجبهات الدافئة والباردة، الأعاصير والأعاصير المضادة، أنماط هطول الأمطار). يتم تجميع الخرائط السينوبتيكية عدة مرات في اليوم، ومقارنتها تسمح بتحديد مسارات حركة الأعاصير والأعاصير المضادة، الجبهات الجوية.

الجبهة الجوية— منطقة فصل الكتل الهوائية ذات الخصائص المختلفة في طبقة التروبوسفير. يحدث عندما تقترب كتل الهواء البارد والدافئ وتلتقي. يصل عرضها إلى عدة عشرات من الكيلومترات ويبلغ ارتفاعها مئات الأمتار وطولها أحيانًا آلاف الكيلومترات مع ميل طفيف إلى سطح الأرض. مرور جبهة جوية منطقة معينة، يتغير الطقس بشكل كبير. من بين الجبهات الجوية يتم التمييز بين الجبهات الدافئة و الجبهات الباردة(الشكل 14)

أرز. 14

الجبهة الدافئةيتشكل عندما يتحرك الهواء الدافئ بنشاط نحو الهواء البارد. ثم يتدفق الهواء الدافئ على الإسفين المتراجع للهواء البارد ويرتفع على طول السطح البيني. عندما يرتفع، يبرد. وهذا يؤدي إلى تكثيف بخار الماء، وتشكيل السحب الرقيقة والطبقية المزنية وهطول الأمطار. مع القادمة الجبهة الدافئةينخفض ​​​​الضغط الجوي، والذي يرتبط عادة بالاحترار وهطول الأمطار الغزيرة.

جبهة باردةتتشكل عندما يتحرك الهواء البارد نحو الهواء الدافئ. الهواء البارد، كونه أثقل، يتدفق تحت الهواء الدافئ ويدفعه إلى الأعلى. في هذه الحالة، يحدث طبقية ركامية غيوم المطروالتي تهطل منها الأمطار على شكل زخات مع العواصف والعواصف الرعدية. ويرتبط مرور جبهة باردة بدرجات حرارة أكثر برودة ورياح أقوى وزيادة شفافية الهواء. أهمية عظيمةلديك توقعات الطقس. يتم إجراء توقعات الطقس على وقت مختلف. عادة ما يتم التنبؤ بالطقس لمدة 24 - 48 ساعة، ويرتبط إجراء تنبؤات جوية طويلة المدى بصعوبات كبيرة.

مناخ- نظام الطقس طويل الأمد المميز لمنطقة معينة. يؤثر المناخ على تكوين التربة والغطاء النباتي والحيوانات. يحدد نظام الأنهار والبحيرات والمستنقعات، ويؤثر على حياة البحار والمحيطات، وتشكيل الإغاثة.

توزيع المناخ على الأرض هو مناطقي. هناك العديد من المناطق المناخية في العالم.

المناطق المناخية- شرائح عرضية من سطح الأرض ذات نظام موحد لدرجة حرارة الهواء، تحددها "معايير" وصول الإشعاع الشمسي وتكوين كتل هوائية مماثلة مع خصائص دورانها الموسمي (الجدول 2). الكتل الهوائية- كميات كبيرة من هواء التروبوسفير لها خصائص متطابقة إلى حد ما (درجة الحرارة والرطوبة والغبار وما إلى ذلك). يتم تحديد خصائص الكتل الهوائية من خلال المنطقة أو المنطقة المائية التي تتشكل عليها.

خصائص الكتل الهوائية المناطقية:

استوائي - دافئ ورطب.

استوائي - دافئ وجاف.

معتدل - أقل دفئًا، وأكثر رطوبة من المناطق الاستوائية، ويتميز بالاختلافات الموسمية؛

القطب الشمالي والقطب الجنوبي - بارد وجاف.

الجدول 2.المناطق المناخية والكتل الهوائية العاملة فيها

إقليم ذو مناخ خاص	كتل هوائية مناطقية فعالة
	في الصيف	في الشتاء
استوائي	استوائي
شبه استوائي	استوائي	استوائي
استوائي	استوائي
شبه استوائي	استوائي	معتدل
معتدل	خطوط العرض المعتدلة (القطبية)
شبه القطب الشمالي	معتدل	القطب الشمالي القطب الجنوبي
القطب الشمالي القطب الجنوبي	القطب الشمالي تحت القطب الشمالي

ضمن الأنواع الرئيسية (المنطقية) للأجهزة الافتراضية، هناك أنواع فرعية: قارية (تتشكل فوق القارة) ومحيطية (تتشكل فوق المحيط). تتميز الكتلة الهوائية باتجاه عام للحركة، ولكن ضمن هذا الحجم من الهواء قد يكون هناك رياح مختلفة. تتغير خصائص الكتل الهوائية. وهكذا فإن الكتل الهوائية البحرية المعتدلة التي تحملها الرياح الغربية إلى أراضي أوراسيا، عندما تتحرك شرقاً، ترتفع درجة حرارتها (أو تبرد) تدريجياً، وتفقد الرطوبة وتتحول إلى هواء معتدل قاري.

عوامل تشكيل المناخ:

• خط العرض الجغرافي للمكان، إذ تعتمد عليه زاوية ميل أشعة الشمس، وبالتالي كمية الحرارة؛
• دوران الغلاف الجوي - تجلب الرياح السائدة كتلًا هوائية معينة؛
• تيارات المحيط (انظر حول هطول الأمطار)؛
• الارتفاع المطلق للمكان (مع الارتفاع تنخفض درجة الحرارة)؛
• المسافة من المحيط - على السواحل، كقاعدة عامة، هناك تغيرات أقل حادة في درجات الحرارة (ليلا ونهارا، فصول السنة)؛ مزيد من هطول الأمطار.
• الإغاثة (السلاسل الجبلية يمكن أن تحبس الكتل الهوائية: إذا واجهت كتلة هوائية رطبة الجبال في طريقها، فإنها ترتفع وتبرد وتتكثف الرطوبة ويحدث هطول الأمطار).

وتتغير المناطق المناخية من خط الاستواء إلى القطبين، مع تغير زاوية سقوط أشعة الشمس. وهذا بدوره يحدد قانون التقسيم إلى مناطق، أي تغير مكونات الطبيعة من خط الاستواء إلى القطبين. داخل المناطق المناخية، يتم تمييز المناطق المناخية - وهي أجزاء من المنطقة المناخية التي لها نوع معين من المناخ. تنشأ المناطق المناخية بسبب تأثير عوامل تشكيل المناخ المختلفة (خصائص الدورة الجوية، وتأثير تيارات المحيط، وما إلى ذلك). على سبيل المثال، في المعتدلة المنطقة المناخيةينقسم نصف الكرة الشمالي إلى مناطق ذات مناخ قاري، وقاري معتدل، وبحري، ومناخ موسمي.

الدورة الجوية العامة- نظام تيارات هوائية على الكرة الأرضية يعزز انتقال الحرارة والرطوبة من منطقة إلى أخرى. ينتقل الهواء من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض. تتشكل مناطق الضغط المرتفع والمنخفض نتيجة التسخين غير المتساوي لسطح الأرض. تحت تأثير دوران الأرض، تنحرف تدفقات الهواء إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي. وفي خطوط العرض الاستوائية، وبسبب ارتفاع درجات الحرارة، يوجد حزام ثابت من الضغط المنخفض مع رياح ضعيفة. يرتفع الهواء الساخن وينتشر على ارتفاعات نحو الشمال والجنوب. في درجات الحرارة المرتفعة وحركة الهواء التصاعدي، مع ارتفاع نسبة الرطوبة، تتشكل السحب الكبيرة. يقع هنا عدد كبير منتساقط.

بين 25 و30 درجة شمالاً تقريبًا. ويو. ث. ويهبط الهواء إلى سطح الأرض، ونتيجة لذلك تتشكل أحزمة الضغط العالي. بالقرب من الأرض، يتجه هذا الهواء نحو خط الاستواء (حيث يوجد ضغط منخفض)، وينحرف إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها الرياح التجارية. توجد في الجزء الأوسط من أحزمة الضغط العالي منطقة هادئة: الرياح ضعيفة. بفضل تيارات الهواء الهابطة، يجف الهواء ويسخن. وتقع المناطق الحارة والجافة من الأرض في هذه الأحزمة.

في خطوط العرض المعتدلة مع مراكز حوالي 60 درجة شمالا. ويو. ث. الضغط منخفض. ويرتفع الهواء ثم يندفع نحو المناطق القطبية. في خطوط العرض المعتدلة، يسود النقل الجوي الغربي (قوة انحراف دوران الأرض تعمل).

تتميز خطوط العرض القطبية بانخفاض درجات حرارة الهواء وارتفاع الضغط. ينحدر الهواء القادم من خطوط العرض المعتدلة إلى الأرض ويتم توجيهه مرة أخرى إلى خطوط العرض المعتدلة مع رياح شمالية شرقية (في نصف الكرة الشمالي) وجنوبية شرقية (في نصف الكرة الجنوبي). هناك القليل من الأمطار (الشكل 15).

أرز. 15. مخطط الدورة العامة للغلاف الجوي

تعكس درجة حرارة سطح الأرض حرارة الهواء في أي منطقة محددة من كوكبنا.

كقاعدة عامة، يتم استخدام أجهزة خاصة لقياسها - موازين الحرارة الموجودة في أكشاك صغيرة. يتم قياس درجة حرارة الهواء على ارتفاع لا يقل عن 2 متر من الأرض.

متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض

متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض لا يعني عدد الدرجات في أي مكان معين، بل يعني متوسط ​​الرقم من جميع نقاط كوكبنا الكرة الأرضية. على سبيل المثال، إذا كانت درجة حرارة الهواء في موسكو 30 درجة، وفي سانت بطرسبرغ 20، فإن متوسط ​​درجة الحرارة في منطقة هاتين المدينتين سيكون 25 درجة.

(صورة فضائية لدرجة حرارة سطح الأرض في شهر يناير بمقياس كلفن)

عند حساب متوسط ​​درجة حرارة الأرض، لا يتم أخذ القراءات من منطقة معينة، بل من جميع مناطق العالم. يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الأرض حاليًا +12 درجة مئوية.

الحد الأدنى والحد الأقصى

تم تسجيل أدنى درجة حرارة في عام 2010 في القارة القطبية الجنوبية. وكان الرقم القياسي -93 درجة مئوية. النقطة الأكثر سخونة على هذا الكوكب هي صحراء دشت لوت، الواقعة في إيران، حيث كانت درجة الحرارة القياسية + 70 درجة.

(معدل الحرارة لشهر يوليو )

تعتبر القارة القطبية الجنوبية تقليديا أبرد مكان على وجه الأرض. تتنافس أفريقيا وأفريقيا باستمرار من أجل الحق في أن يطلق عليهما القارة الأكثر دفئًا. أمريكا الشمالية. ومع ذلك، فإن جميع القارات الأخرى ليست بعيدة جدًا، حيث تتخلف عن القادة بدرجات قليلة فقط.

توزيع الحرارة والضوء على الأرض

يتلقى كوكبنا معظم حرارته من نجم يسمى الشمس. على الرغم من المسافة المثيرة للإعجاب التي تفصل بيننا، فإن كمية الإشعاع المتوفرة أكثر من كافية لسكان الأرض.

(معدل الحرارة لشهر ينايرموزعة على سطح الأرض)

كما تعلمون، تدور الأرض باستمرار حول الشمس، والتي تضيء جزءًا واحدًا فقط من كوكبنا. هذا هو المكان الذي يحدث فيه التوزيع غير المتكافئ للحرارة عبر الكوكب. الأرض لها شكل إهليلجي، ونتيجة لذلك تسقط أشعة الشمس مناطق مختلفةالأرض بزوايا مختلفة. وهذا ما يسبب خللاً في توزيع الحرارة على الكوكب.

هناك عامل مهم آخر يؤثر على توزيع الحرارة وهو ميل محور الأرض الذي يقع على طوله الكوكب بدوره الكاملحول الشمس. ويبلغ هذا الميل 66.5 درجة، وبالتالي فإن كوكبنا يواجه الجزء الشمالي منه باستمرار باتجاه نجم الشمال.

وبفضل هذا المنحدر تحدث تغيرات موسمية ومؤقتة، وهي أن كمية الضوء والحرارة أثناء النهار أو الليل إما تتزايد أو تنقص، ويفسح الصيف المجال للخريف.