Видеоурок 2:
Атмосфера строение, значение, изучение
Лекция: Атмосфера. Состав, строение, циркуляция. Распределение тепла и влаги на Земле. Погода и климат
Атмосфера
Атмосферу можно назвать всепроникающей оболочкой. Её газообразное состояние позволяет заполнить микроскопические отверстия в почве, вода растворена в воде, животные, растения и человек не могут существовать без воздуха.
Условная мощность оболочки 1500 км. Верхние её границы растворяются в космосе и четко не обозначены. Давление атмосферы на уровне моря при 0 ° С равно 760 мм. рт. ст. Газовая оболочка на 78% состоит их азота, 21% - кислород, 1% других газов (озон, гелий, водяной пар, углекислый газ). Плотность воздушной оболочки изменяется с поднятием в высоту: чем выше, тем воздух разреженнее. Вот почему у альпинистов может быть кислородное голодание. У самой поверхности земли наибольшая плотность.
Состав, строение, циркуляция
В оболочке выделяют слои:
Тропосфера , толщиной 8-20 км. Причем у полюсов толщина тропосферы меньше, чем на экваторе. В этом небольшом слое сконцентрировано около 80% всей массы воздуха. Тропосфера имеет свойство нагреваться от поверхности земли, поэтому у самой земли её температура выше. С поднятием вверх на 1 км. температура воздушной оболочки уменьшается на 6°С. В тропосфере происходит активное передвижение воздушных масс в вертикальном и горизонтальном направлении. Именно эта оболочка является «фабрикой» погоды. В ней формируются циклоны и антициклоны, дуют западные и восточные ветры. В ней сосредоточены все водяные пары, которые конденсируются и проливаются дожем или снегом. Этот слой атмосферы содержит примеси: дым, пепел, пыль, копоть, все, чем мы дышим. Пограничный со стратосферой слой называется тропопауза. Здесь снижение температуры заканчивается.
Примерные границы стратосферы 11-55 км. До 25 км. Происходят незначительные изменения температуры, а выше она начинается подниматься от -56°С до 0°С на высоте 40 км. Ещё километров 15 температура не меняется, этот слой назвали стратопаузой. Стратосфера в своем составе содержит озон (О3), защитный барьер для Земли. Благодаря наличию озонового слоя на поверхность земли не проникают губительные лучи ультрафиолета. Последнее время антропогенная деятельность привела к разрушению этого слоя и образованию «озоновых дыр». Ученые утверждают, что причиной возникновения «дыр», является повышенная концентрация свободных радикалов и фреона. Под влиянием солнечных излучений происходит разрушение молекул газов, этот процесс сопровождается свечением (северное сияние).
От 50-55 км. начинается следующий слой – мезосфера , которая поднимается до80-90 км. В этом слое температура понижается, на высоте 80 км равна -90°С. В тропосфере температура опять поднимается до нескольких сот градусов. Термосфера простирается вверх до 800 км. Верхние границы экзосферы не определяются, так как газ рассеивается и частично уходит в космическое пространство.
Тепло и влага
Распределение солнечного тепла на планете зависит от широты места. Экватор и тропики получают большее количество солнечной энергии, так как угол падения солнечных лучей около 90°. Чем ближе к полюсам, угол падения лучей уменьшается, соответственно количество тепла тоже уменьшается. Солнечные лучи, проходя через воздушную оболочку, не нагревают её. Лишь попадая на землю, солнечное тепло поглощается поверхностью земли, а потом от подстилающей поверхности нагревается воздух. Тоже происходит и в океане, за исключением того, что вода нагревается медленнее, чем земля, и медленнее остывает. Поэтому близость морей и океанов оказывает влияние на формирование климата. Летом морской воздух приносит нам прохладу и осадки, зимой потепление, так как поверхность океана еще не растратила свое тепло, накопленное за лето, а земная поверхность быстро остыла. Морские воздушные массы формируются над поверхностью воды, следовательно, они насыщены водяными парами. Двигаясь над сушей, воздушные массы теряют влагу, принося осадки. Континентальные воздушные массы, формируются над поверхностью земли, как правило, они сухие. Наличие континентальных воздушных масс летом приносит жаркую погоду, зимой – ясную морозную.
Погода и климат
Погода – состояние тропосферы в данном месте за определенный промежуток времени.
Климат – многолетний режим погоды, характерный для данной местности.
Погода может меняться в течение суток. Климат – характеристика более постоянная. Каждой физико-географической области характерен определенный тип климата. Климат формируется в результате взаимодействия и взаимовлияния нескольких факторов: широта места, господствующие воздушные массы, рельеф подстилающей поверхности, наличие подводных течений, наличие или отсутствие водных объектов.
На земной поверхности существуют пояса низкого и высокого атмосферного давления. Экваториальный и умеренный пояса низкого давления, на полюсах и в тропиках давление высокое. Воздушные массы перемещаются из области высокого давления в область низкого. Но так как наша Земля вращается, эти направления отклоняются, в северном полушарии вправо, в южном – влево. Из тропического пояса на экватор дуют пассаты, из тропического пояса в умеренный дуют западные ветры, из полюсов в умеренный пояс дуют полярные восточные ветры. Но в каждом поясе участки суши чередуются с акваториями. В зависимости от того, над суше или над океаном сформировалась воздушная масса, она может принести проливные дожди или ясную солнечную поверхность. На количество влаги в воздушных массах влияет рельеф подстилающей поверхности. Над равнинными территориями насыщенные влагой воздушные массы проходят без препятствий. Но если на пути встречаются горы, тяжелый влажный воздух не может переместиться через горы, и вынужден терять часть, а то и всю влагу на склоне гор. Восточное побережье Африки имеет гористую поверхность (Драконовы горы). Воздушные массы, формирующиеся над Индийским океаном, насыщены влагой, но всю воду теряют на побережье, вглубь материка приходит жаркий сухой ветер. Вот почему большая часть южной Африки занята пустынями.
С помощью данного видеоурока вы сможете самостоятельно изучить тему «Распределение солнечного света и тепла». Вначале обсудите, от чего зависит смена времен года, изучите схему годового вращения Земли вокруг Солнца, обратив особое внимание на наиболее примечательные по освещенности Солнцем четыре даты. Затем узнаете, от чего зависит распределение солнечного света и тепла на планете и почему это происходит неравномерно.
Рис. 2. Освещение Земли Солнцем ()
Зимой лучше освещается южное полушарие Земли, летом - северное.
Рис. 3. Схема годового вращения Земли вокруг Солнца
Солнцестояние (летнее солнцестояние и зимнее солнцестояние) - моменты, когда высота Солнца над горизонтом в полдень наибольшая (летнее солнцестояние, 22 июня) или наименьшая (зимнее солнцестояние, 22 декабря).В южном полушарии все наоборот. 22 июня в северном полушарии наблюдается наибольшая освещенность Солнцем, день длиннее ночи, за полярными кругами наблюдается полярный день. В южном полушарии, опять-таки, все наоборот (т.е. все это характерно для 22 декабря).
Полярные круги (Северный полярный круг и Южный полярный круг) - параллели соответственно с северной и южной широтой около 66,5 градусов. К северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга наблюдаются полярный день (летом) и полярная ночь (зимой). Область от полярного круга до полюса в обоих полушариях называется Заполярье. Полярный день - период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не опускается за горизонт.
Полярная ночь - период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не поднимается над горизонтом, - явление, противоположное полярному дню, наблюдается одновременно с ним на соответствующих широтах другого полушария.
Рис. 4. Схема освещенности Земли Солнцем по зонам ()
Равноденствие (весеннее равноденствие и осеннее равноденствие) - моменты, когда солнечные лучи касаются обоих полюсов, и отвесно падают на экватор. Весеннее равноденствие бывает 21 марта, осеннее равноденствие - 23 сентября. В эти дни оба полушария освещены одинаково, день равен ночи,
Главная причина изменения температуры воздуха - изменение угла падения солнечных лучей: чем более отвесно они падают на земную поверхность, тем лучше прогревают ее.
Рис. 5. Углы падения солнечных лучей (при положении Солнца 2 лучи лучше прогревают земную поверхность, нежели при положении 1) ()
22 июня солнечные лучи наиболее отвесно падают на северное полушарие Земли, тем самым в наибольшей степени прогревая его.
Тропики - Северный тропик и Южный тропик - параллели соответственно с северной и южной широтой около 23,5 градусов.В один из дней солнцестояния Солнце в полдень над ними стоит в зените.
Тропики и полярные круги разделяют Землю на пояса освещенности. Пояса освещенности - части поверхности Земли, ограниченные тропиками и полярными кругами и отличающиеся условиями освещенности.Самый теплый пояс освещенности - тропический, самый холодный - полярный.
Рис. 6. Пояса освещенности Земли ()
Солнце - главное светило, от положения которого зависит погода на нашей планете. Луна и другие космические тела оказывают косвенное влияние.
Салехард расположен на линии северного полярного круга. В этом городе установлен обелиск полярному кругу.
Рис. 7. Обелиск полярному кругу ()
Города, где можно наблюдать полярную ночь: Мурманск, Норильск, Мончегорск, Воркута, Североморск и др.
Домашнее задание
Параграф 44.
1. Назовите дни солнцестояния и дни равноденствия.
Список литературы
Основная
1. Начальный курс географии: учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т.П. Герасимова, Н.П. Неклюкова. - 10-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010. - 176 с.
2. География. 6 кл.: атлас. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа; ДИК, 2011. - 32 с.
3. География. 6 кл.: атлас. - 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, ДИК, 2013. - 32 с.
4. География. 6 кл.: конт. карты: М.: ДИК, Дрофа, 2012. - 16 с.
Энциклопедии, словари, справочники и статистические сборники
1. География. Современная иллюстрированная энциклопедия / А.П. Горкин. - М.: Росмэн-Пресс, 2006. - 624 с.
Литература для подготовки к ГИА и ЕГЭ
1. География: Начальный курс: Тесты. Учеб. пособие для учащихся 6 кл. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2011. - 144 с.
2. Тесты. География. 6-10 кл.: Учебно-методическое пособие / А.А. Летягин. - М.: ООО «Агентство «КРПА «Олимп»: «Астрель», «АСТ», 2001. - 284 с.
1.Федеральный институт педагогических измерений ().
2. Русское географическое общество ().
3.Geografia.ru ().
В нагревании Земли Солнцем два основных механизма: 1) солнечная энергия передается через мировое пространство в форме лучистой энергии; 2) лучистая энергия, поглощенная Землей, преобразуется в тепловую.
Количество солнечной радиации, получаемое Землей, зависит:
от расстояния между Землей и Солнцем. Ближе всего к Солнцу Земля в начале января, дальше всего в начале июля; разница между этими двумя расстояниями - 5 млн. км, вследствие чего, Земля в первом случае получает на 3,4% больше, а во втором на 3,5% меньше радиации, чем при среднем расстоянии от Земли до Солнца (в начале апреля и в начале октября);
от угла падения солнечных лучей на земную поверхность, зависящего в свою очередь от географической широты, высоты Солнца над горизонтом (меняющейся в течение суток и по временам года), характера рельефа земной поверхности;
от преобразования лучистой энергии в атмосфере (рассеяние, поглощение, отражение обратно в мировое пространство) и на поверхности Земли. Среднее альбедо Земли - 43%.
Картина годового теплового баланса по широтным зонам (в калориях на 1 кв. см в 1 мин.) представлена в таблице II.
Поглощенная радиация к полюсам убывает, а длинноволновое излучение практически не меняется. Возникающие между низкими и высокими широтами температурные контрасты смягчаются переносом тепла морскими и главным образом воздушными течениями от низких широт к высоким; количество переносимого тепла указано в последней колонке таблицы.
Для общегеографических выводов важны также и ритмические колебания радиации из-за смены времен года, так как от этого зависит и ритмика теплового режима в той или иной местности.
По особенностям облучения Земли под разными широтами можно наметить и «черновые» контуры тепловых поясов.
В поясе, заключенном между тропиками, лучи Солнца в полдень все время падают под большим углом. Солнце дважды в году бывает в зените, разница в продолжительности дня и ночи невелика, приток тепла в году большой и сравнительно равномерный. Это - жаркий пояс.
Между полюсами и полярными кругами день и ночь могут длиться по отдельности больше суток. В долгие ночи (зимой) - сильное выхолаживание, так как притока тепла нет вовсе, но и в долгие дни (летом) нагревание незначительно вследствие низкого стояния Солнца над горизонтом, отражения радиации снегом и льдом и траты тепла на таяние снега и льдов. Это - холодный пояс.
Умеренные пояса располагаются между тропиками и полярными кругами. Так как Солнце летом стоит высоко, а зимой низко, колебания температуры в году довольно велики.
Однако помимо географической широты (стало быть, солнечной радиации) на распределение тепла на Земле влияют еще характер распределения суши и моря, рельеф, высота местности над уровнем моря, морские и воздушные течения. Если принять во внимание и эти факторы, то границы тепловых поясов нельзя совместить с параллелями. Оттого в качестве границ берут изотермы: годовые - для выделения того пояса, в котором годовые амплитуды температуры воздуха малы, и изотермы самого теплого месяца - для выделения тех поясов, где колебания температуры в году более резкие. По этому принципу на Земле различают такие тепловые пояса:
1) теплый, или жаркий , ограниченный в каждом полушарии годовой изотермой +20°, проходящей вблизи 30-й северной и 30-й южной параллели;
2-3) два умеренных пояса , которые в каждом полушарии лежат между годовой изотермой +20° и изотермой + 10° самого теплого месяца (соответственно июля или января); в Долине смерти (Калифорния) отмечена наивысшая на земном шаре июльская Температура + 56,7°;
4-5) два холодных пояса , в которых средняя температура самого теплого в данном полушарии месяца менее +10°; иногда из холодных поясов выделяют две области вечного мороза со средней температурой самого теплого месяца ниже 0°. В северном полушарии это внутренняя часть Гренландии и, возможно, пространство около полюса; в южном полушарии - все, что лежит к югу от 60-й параллели. Особенно холодна Антарктида; здесь в августе 1960 г. на станции Восток зарегистрирована самая низкая на Земле температура воздуха -88,3°.
Связь между распределением температуры на Земле и распределением приходящей солнечной радиации совершенно отчетливая. Однако прямая зависимость между убыванием средних величин приходящей радиации и понижением температуры при возрастании широты существует только зимой. Летом же в течение нескольких месяцев в районе Северного полюса по причине большей здесь продолжительности дня сумма радиации заметно выше, чем на экваторе (рис. 2). Если бы летом распределение температуры отвечало распределению радиации, то летняя температура воздуха в Арктике была бы близка к тропической. Этого нет только потому, что в полярных районах существует ледяной покров (альбедо снега в высоких широтах достигает 70-90% и много тепла затрачивается на таяние снега и льда). При его отсутствии в Центральной Арктике летняя температура была бы 10-20°, зимняя 5-10°, т.е. сформировался бы совсем другой климат, при котором арктические острова и побережья могли одеться богатой растительностью, если бы тому не препятствовали многосуточные и даже многомесячные полярные ночи (невозможность фотосинтеза). То же было бы и в Антарктиде, только с оттенками «континентальности»: лето было бы теплее, чем в Арктике (ближе к тропическим условиям), зима - холоднее. Стало быть, ледяной покров Арктики и Антарктики - это скорее причина, чем следствие низких температур в высоких широтах.
Эти данные и соображения, не нарушая фактической, наблюдаемой закономерности зонального распределения тепла на Земле, ставят проблему генезиса тепловых поясов в новом и несколько неожиданном разрезе. Получается, например, что оледенение и климат - это не следствие и причина, а два разных следствия одной общей причины: какое-то изменение природных условий вызывает оледенение, а уже под влиянием последнего происходят решающие изменения климата. И все же хотя бы локальное изменение климата должно предшествовать оледенению, ибо для существования льда нужны вполне определенные условия температуры и влажности. Местная масса льда может повлиять на местный климат, что даст ей возможность разрастись, затем изменить климат более обширного района, получая стимул к дальнейшему разрастанию, и т.д. Когда такой расползающийся «ледяной лишай» (термин Гернета) охватит огромное пространство, он и приведет к коренному изменению климата на этом пространстве.
Температура поверхности Земли отражает прогрев воздуха в какой-либо конкретной области нашей планеты.
Как правило, для ее измерения используют специальные приборы - термометры, расположенные в небольших будках. Температура воздуха измеряется минимум на высоте 2 метров от земли.
Средняя температура поверхности Земли
Под средней температурой поверхности Земли подразумевают количество градусов не в каком-либо конкретном месте, а усредненную цифру со всех точек нашего Земного шара. Например, если в Москве температура воздуха составляет 30 градусов, а в Санкт-Петербурге 20, то средняя температура в области этих двух городов будет составлять 25 градусов.
(Снимок со спутника температуры поверхности Земли в месяце январе со шкалой значений по Кельвину )
При расчете средней температуры Земли берут показания не с конкретного региона, а со всех областей Земного шара. На данный момент средняя температура Земли составляет +12 градусов по Цельсию.
Минимум и максимум
Самая низкая температура была зафиксирована в 2010 году в Антарктиде. Рекорд составил -93 градуса по Цельсию. Самой жаркой точкой на планете является пустыня Деште-Лут, расположившаяся в Иране, где рекордная температура составила + 70 градусов.
(Средняя температура за июль )
Антарктида исконно считается самым холодным местом на Земле. За право именоваться самым теплым материком постоянно соревнуются Африка и Северная Америка. Однако все остальные материки расположились тоже не так далеко, отставая от лидеров всего на несколько градусов.
Распределение тепла и света на Земле
Основную часть тепла наша планета получает благодаря звезде по имени Солнце. Несмотря на довольно внушительное расстояние, разделяющее нас, доходящего количества излучения более чем достаточно для жителей Земли.
(Средняя температура за январь распределенная по поверхности Земли )
Как известно, Земля постоянно вращается вокруг Солнца, которое освещает лишь одну часть нашей планеты. Отсюда и происходит неравномерное распределение тепла по планете. Земля имеет эллипсоидную форму, вследствие чего лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами. От этого и происходит дисбаланс по распределению тепла на планете.
Еще одним немаловажным фактором, влияющим на распределение тепла, является наклон земной оси, по которой планета и делает полный оборот вокруг Солнца. Этот наклон равен 66, 5 градусам, поэтому наша планета постоянно обращена северной частью в сторону Полярной звезды.
Именно благодаря этому наклону мы имеем сезонные и временные изменения, а именно количество света и тепла днем или ночью то растет, то убывает, а лето сменяется осенью.
Которая является для источником громадного количества тепла и ослепительного света. Несмотря на то, что Солнце находится от нас на значительном расстоянии и до нас доходит лишь небольшая часть его излучения, этого вполне достаточно для развития жизни на Земле. Наша планета вращается вокруг Солнца по орбите. Если с космического корабля наблюдать Землю в течение года, то можно заметить, что Солнце всегда освещает только какую-либо одну половину Земли, следовательно, там будет день, а на противоположной половине в это время будет ночь. Земная поверхность получает тепло только днем.
Наша Земля нагревается неравномерно. Неравномерный нагрев Земли объясняется ее шарообразной формой, поэтому угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла. На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количества тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе,пронизывая , проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности. Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается , так как уменьшается угол падения солнечного луча.
На степень нагрева земной поверхности влияет также и то, что земная ось наклонена к плоскости орбиты, по которой Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, под углом 66,5° и все время направлена северным концом в сторону Полярной звезды.
Представим себе, что Земля, двигаясь вокруг Солнца, имеет земную ось, перпендикулярную плоскости орбиты вращения. Тогда бы поверхность на разных широтах получала бы неизменное в течение года количество тепла, угол падения солнечного луча был все время постоянным, всегда день был бы равен ночи, не происходило бы смены времен года. На экваторе эти условия мало отличались бы от нынешних. Существенное влияние на нагрев земной поверхности, а значит, и на весь наклон земной оси имеет именно в умеренных широтах.
В течение года, то есть за время полного оборота Земли вокруг Солнца, особо примечательны четыре дня: 21 марта, 23 сентября, 22 июня, 22 декабря.
Тропики и полярные круги разделяют поверхность Земли на пояса, которые различаются между собой солнечной освещенностью и количеством тепла, получаемого от Солнца. Выделяют 5 поясов освещенности: северный и южный полярные, которые получают мало света и тепла, пояс с жарким климатом и северный и южный пояса, которые получают света и тепла больше, чем полярные, но меньше, чем тропические.
Итак, в заключение можно сделать общий вывод: неравномерный нагрев и освещение земной поверхности связаны с шарообразностью нашей Земли и с наклоном земной оси до 66,5° к орбите вращения вокруг Солнца.