Климат и его роль в жизни человека

ПЛАН

 

1. Климат и его роль в жизни человека.

2. Акклиматизация и ее закономерности.

3. Климатические зоны Украины, их гигиеническая характеристика.

4. Список использованной литературы

 

 

1. Климат и его роль в жизни человека.

Древнегреческий астроном Гиппарх (2 в. до н.э.) условно разделил поверхность Земли параллелями на широтные зоны, отличающиеся по высоте полуденного стояния Солнца в самый длинный день года. Эти зоны были названы климатами (от греч. klima – наклон, первоначально означавшего «наклон солнечных лучей»). Таким образом, было выделено пять климатических зон: одна жаркая, две умеренных и две холодных, – которые и составили основу географической зональности земного шара.

Более 2000 лет  термин «климат» употреблялся именно в таком смысле. Но после 1450, когда португальские мореплаватели пересекли экватор и вернулись на родину, появились новые факты, потребовавшие пересмотра классических воззрений. В числе сведений о мире, приобретенных во время путешествий первооткрывателей, были и климатические характеристики выделенных зон, что позволило расширить сам термин «климат». Климатические зоны уже не были лишь математически рассчитанными по астрономическим данным районами земной поверхности (т.е. жарко и сухо там, где Солнце поднимается высоко, а холодно и сыро там, где оно стоит низко, а потому слабо греет). Было обнаружено, что климатические зоны не просто соответствуют широтным поясам, как это представлялось ранее, а имеют весьма неправильные очертания.

Основные особенности  климата определяются:

- поступлением солнечной радиации;

- процессами циркуляции  воздушных масс;

- характером подстилающей  поверхности.

 Из географических  факторов, влияющих на климат  отдельного региона, наиболее  существенны:

- широта и высота  местности;

- близость его к  морскому побережью;

- особенности орографии  и растительного покрова;

- наличие снега и  льда;

- степень загрязненности  атмосферы.

 Эти факторы осложняют  широтную зональность климата  и способствуют формированию  местных его вариантов.

Понятие «климат» гораздо  сложнее определения погоды. Ведь погоду можно все время непосредственно видеть и ощущать, можно сразу описать словами или цифрами метереологических наблюдений. Чтобы составить себе даже самое приблизительное представление о климате местности, в ней нужно прожить по крайней мере несколько лет. Конечно, не обязательно ехать туда, можно взять за много лет данные наблюдений метереологической станции этой местности. Однако такой материал - это многие и многие тысячи различных цифр. Как же разобраться в этом изобилии цифр, как найти среди них те, что отражают свойства климата данной местности?

Солнечная радиация является важнейшим фактором климатообразования. В метеорологии термин «радиация» означает электромагнитное излучение, к которому относят видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, но не включают радиоактивное излучение. Каждый объект в зависимости от своей температуры испускает разные лучи: менее нагретые тела – главным образом инфракрасные, горячие тела – красные, более горячие – белые (т.е. эти цвета будут преобладать при восприятии нашим зрением). Еще более горячие объекты испускают голубые лучи. Чем сильнее нагрет объект, тем больше он излучает световой энергии.

В 1900 немецкий физик  Макс Планк разработал теорию, объясняющую  механизм излучения нагретых тел. Эта теория, за которую в 1918 он был удостоен Нобелевской премии, стала одним из краеугольных камней физики и положила начало квантовой механике. Но не всякое световое излучение испускается нагретыми телами. Существуют и другие процессы, вызывающие свечение, например флюоресценция.

Хотя температура  внутри Солнца составляет миллионы градусов, цвет солнечного света определяется температурой его поверхности (от 6000 С). Электрическая лампа накаливания испускает световые лучи, спектр которых существенно отличается от спектра солнечного света, так как температура нити накала в лампочке составляет от 2500 С до 3300 С.

Преобладающим типом электромагнитного излучения  облаков, деревьев или людей является инфракрасное излучение, невидимое для человеческого глаза. Оно является основным способом вертикального обмена энергией между земной поверхностью, облаками и атмосферой.

Метеорологические спутники оснащены специальными приборами, которые выполняют съемку в инфракрасных лучах, испускаемых в космическое пространство облаками и земной поверхностью. Более холодные, чем земная поверхность, облака излучают меньше и, следовательно, выглядят в инфракрасных лучах темнее, чем Земля. Большое преимущество инфракрасной фотосъемки заключается в том, что ее можно проводить круглосуточно (ведь облака и Земля излучают инфракрасные лучи постоянно).

Величина инсоляции (приходящей солнечной радиации) меняется во времени и от места к месту  в соответствии с изменением угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность Земли: чем выше Солнце над головой, тем она больше. Изменения этого угла определяются в основном обращением Земли вокруг Солнца и ее вращением вокруг своей оси.

Обращение Земли  вокруг Солнца не имело бы большого значения, если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты Земли. В этом случае в любой точке земного шара в одно и то же время суток Солнце поднималось бы на одинаковую высоту над горизонтом и проявлялись бы только небольшие сезонные колебания инсоляции, обусловленные изменением расстояния от Земли до Солнца. Но на самом деле земная ось отклоняется от перпендикуляра к плоскости орбиты на 23-30, и из-за этого меняется угол падения солнечных лучей в зависимости от положения Земли на орбите.

 Для практических  целей удобно считать, что Солнце  во время годичного цикла смещается  к северу в период с 21 декабря  по 21 июня и к югу – с 21 июня по 21 декабря. Такой момент  в Северном полушарии носит  название «зимнего солнцестояния». В ходе кажущегося смещения к северу Солнце пересекает небесный экватор 21 марта (весеннее равноденствие). В этот день оба полушария получают одинаковое количество солнечной радиации. Наиболее северного положения, 23-30 с.ш. (Северного тропика), Солнце достигает 21 июня. Этот момент, когда в Северном полушарии солнечные лучи падают под наибольшим углом, называется летним солнцестоянием. 23 сентября, в осеннее равноденствие, Солнце вновь пересекает небесный экватор.

Наклоном земной оси к плоскости орбиты Земли  обусловлены изменения не только угла падения солнечных лучей на земную поверхность, но и ежесуточной продолжительности солнечного сияния. В равноденствие продолжительность светового дня на всей Земле (за исключением полюсов) равна 12 ч, в период с 21 марта по 23 сентября в Северном полушарии она превышает 12 ч, а с 23 сентября по 21 марта – меньше 12 ч. Севернее 66-30 с.ш. (Северного полярного круга) с 21 декабря полярная ночь длится круглые сутки, а с 21 июня в течение 24 ч продолжается световой день. На Северном полюсе полярная ночь наблюдается с 23 сентября по 21 марта, а полярный день – с 21 марта по 23 сентября.

Таким образом, причиной двух отчетливо выраженных циклов атмосферных явлений –  годового, продолжительностью 365 1/4 суток, и суточного, 24-часового, – является вращение Земли вокруг Солнца и наклон земной оси.

Величина солнечной  радиации, поступающей за сутки на внешнюю границу атмосферы в  Северном полушарии, выражается в ваттах на квадратный метр горизонтальной поверхности (т.е. параллельной земной поверхности, не всегда перпендикулярной солнечным лучам) и зависит от солнечной постоянной, угла наклона солнечных лучей и продолжительности дня (табл. 1).

 

Таблица 1. ПОСТУПЛЕНИЕ  СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ НА ВЕРХНЮЮ ГРАНИЦУ  АТМОСФЕРЫ (Вт/м2 в сутки)

Широта, ° с.ш.		10	20	30	40	0	0	0	0	90
21 июня	375	414	443	461	470	467	463	479	501	510
21 декабря	99	46	86	18	51	3	3	0	0	0
Среднегодовое значение	03	97	80	52	17	73	22	92	75	167

 

Из таблицы  следует, что контраст между летним и зимним периодами поразителен. 21 июня в Северном полушарии величина инсоляция примерно одинакова. 21 декабря между низкими и высокими широтами существуют значительные различия, и это основная причина того, что климатическая дифференциация этих широт зимой намного больше, чем летом. Макроциркуляция атмосферы, которая зависит главным образом от различий в прогревании атмосферы, лучше развита зимой.

Годовая амплитуда  величины потока солнечной радиации на экваторе довольно мала, но резко  возрастает по направлению к северу. Поэтому при прочих равных условиях годовая амплитуда температур определяется главным образом широтой местности.

Древние греки  думали, что климат зависит только от наклона  падающих на Землю  солнечных лучей. По-гречески слово «климат» означает наклон. Греки знали, что чем выше солнце над горизонтом, чем круче солнечные лучи падают на земную поверхность, тем должно быть теплее.

Плавая на север, греки  попадали в места с более холодным климатом. Они видели, что солнце в полдень здесь стоит ниже, чем в то же время года в Греции. А в жарком Египте оно, наоборот поднимается выше. Теперь нам известно, что атмосфера пропускает в среднем  три четверти тепла солнечных лучей до земной поверхности и только одну четверть задерживает. Поэтому сначала земная поверхность нагревается солнечными лучами, и только потом уже от нее начинает нагреваться воздух.

Когда солнце стоит высоко над горизонтом (А1), участок земной поверхности получает шесть лучей; когда более низко, то лишь четыре луча и шести (А2). Значит, греки были правы, что тепло и холод зависят от высоты солнца над горизонтом. Этим определяется разница в климате между вечно жаркими тропическими странами, где солнце в полдень круглый год поднимается высоко, а дважды или один раз в год стоит прямо над головой, и ледяными пустынями Арктики и Антарктики, где несколько месяцев солнце вообще не показывается.

Однако не одной и  той же географической широте  даже по одной степени тепла климаты  могут очень резко отличаться друг от друга. Так, например, в Исландии в январе средняя температура  воздуха равна почти 0°, а на той же широте в Якутии она ниже  -48°. По другим свойствам (количеству осадков, облачности и т.д.) климаты на одной широте могут отличаться друг от друга даже сильнее, чем климаты экваториальных и полярных стран. Эти различия климатов зависят от свойств земной поверхности, воспринимающей солнечные лучи. Белый снег отражает почти все падающие на него лучи и поглощает только 0,1-0,2 части приносимого тепла, а черная мокрая пашня, наоборот, почти ничего не отражает. Еще важнее для климата разная теплоемкость воды и суши, т.е. разная их способность запасать тепло. Днем  и летом вода значительно медленнее нагревается, чем суша, и оказывается холоднее ее. Ночью и зимой вода остывает гораздо медленнее, чем суша, и оказывается, таким образом, теплее ее.

Кроме того, на  испарение  воды в морях, озерах и на влажных  участках суши затрачивается очень  большое количество солнечного тепла. За счет охлаждающего действия испарения  в орошаемом оазисе бывает не так  жарко, как в окружающей его пустыне.

Значит, две местности могут получать совершенно одинаковое количество солнечного тепла, но по-разному его использовать. Из-за этого температура земной поверхности даже на двух соседних участках может отличаться на много градусов. Поверхность песка в пустыне летним днем нагревается до 80°, а температура почвы и растений в соседнем оазисе оказывается на несколько десятков градусов холоднее.

Соприкасающийся с почвой, растительным покровом или водной поверхность, воздух либо  нагревается либо охлаждается  в зависимости от того, что теплее - воздух или земная поверхность. Так как именно  земная поверхность в первую очередь получает солнечное тепло, то она в основном передает его воздуху. Нагревшийся самый нижний слой воздуха быстро перемешивается с лежащим над ним слоем, и таким путем тепло от земли все выше распространяется в атмосферу.

Однако так бывает далеко не всегда. Например, ночью земная поверхность охлаждается быстрее  воздуха, и он отдает ей свое тепло: поток тепла направляется вниз. А  зимой над заснеженными просторами материков в наших умеренных широтах и над полярными людами такой процесс идет непрерывно. Земная поверхность здесь или совсем не получает солнечного тепла, или получает его слишком  мало и поэтому непрерывно отбирает тепло у воздуха.

Если бы воздух  был неподвижен и не  существовало ветра, то над соседними различно нагретыми участками земной поверхности покоились бы массы воздуха с разными температурами. Их границы можно было бы проследить до верхних пределов атмосферы. Но воздух непрерывно движется, и его течения стремятся уничтожить эти различия.

Представим себе, что  воздух движется над морем с температурой воды 10° и на своем пути проходит над теплым островом с температурой поверхности 20°. Над морем температура воздуха такая же, как воды, но, как только поток переходит через береговую линию и начинает продвигаться в глубь суши, температура его самого нижнего тонкого слоя начинает повышаться, и приближается к температуре суши. Сплошные линии одинаковых температур - изотермы - показывают, как нагревание распространяется все выше и выше в атмосфере. Но вот поток доходит до противоположного берега острова, вступает снова на море и начинает охлаждаться - тоже снизу вверх. Сплошные линии очерчивают наклонную и сдвинутую относительно острова  «шапку» теплого воздуха. Эта «шапки» теплого воздуха напоминает форму, которую принимает дым при сильном ветре.