Типы распределения тепла

1.2 Вращение Земли и географическая широта

Форма земного шара и его движение определённым образом влияют на приток солнечной энергии к земной поверхности. На поверхность земного шара отвесно падает только часть солнечных лучей. При вращении Земли лучи падают отвесно лишь в узком поясе, расположенном на равном расстоянии от полюсов. Таким поясом на земном шаре является экваториальный пояс. По мере удаления от экватора поверхность Земли становится всё более и более наклонной по отношению к лучам Солнца. Па экваторе, где лучи Солнца падают почти отвесно, наблюдается наибольшее нагревание. Здесь расположен жаркий пояс Земли. На полюсах, куда лучи Солнца падают очень наклонно, лежат вечные снега и льды. В средних широтах количество тепла убывает по мере удаления от экватора, то есть по мере понижения высоты Солнца над горизонтом с приближением к полюсам (рис. 1,2).

Рис. 1. Распределение солнечных лучей на поверхности Земли в дни равноденствия

Рис. 2. Расположение солнечных лучей на поверхности в дни летнего и зимнего солнцестояния

Рис. 3. Вращение Земли вокруг Солнца

Если бы земная ось была перпендикулярна к плоскости земной орбиты, то наклон солнечных лучей был бы постоянным для каждой широты, и условия освещения и нагревания Земли не изменялись бы в течение года. В действительности земная ось составляет с плоскостью земной орбиты угол 66°33'. Это приводит к тому, что при сохранении ориентировки оси в мировом пространстве каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года (рис. 1–3). 21 марта и 23 сентября солнечные лучи в полдень падают отвесно над экватором. Всвязи с суточным вращением и перпендикулярным расположением по отношению к плоскости орбиты Земли, на всех широтах день равен ночи. Это дни весеннего и осеннего равноденствий (рис. 1). 22 июня солнечные лучи в полдень падают отвесно над параллелью 23°27' с. ш., которая называется северным тропиком. Над поверхностью к северу от 66°33' с. ш. Солнце не заходит за горизонт и там царит полярный день. Эта параллель называется северным полярным кругом, а дата 22 июня – днём летнего солнцестояния. Поверхность к югу от 66°33' ю. ш. совсем не освещаетсяСолнцем и там царит полярная ночь. Эта параллель называется южным полярным кругом. 22 декабря солнечные лучи падают в полдень отвесно над параллелью 23°27' ю. ш., которая называется южным тропиком, а дата 22 декабря – днём зимнего солнцестояния. В это время к северу от северного полярного круга устанавливается полярная ночь, а к югу от южного полярного круга – полярный день (рис. 2) (12).

Так как тропики и полярные круги являются границами смены режима освещения и нагревания земной поверхности в течение года, то их принимают за астрономические границы тепловых поясов на Земле. Между тропиками расположен жаркий пояс, от тропиков до полярных кругов – два умеренных пояса, от полярных кругов до полюсов – два холодных пояса. Эта закономерность распределения освещенности и тепла в действительности осложняется еще влиянием различных географических закономерностей, которые будут рассмотрены ниже (12).
Изменение условий нагревания земной поверхности в течение года является причиной смены сезонов (зимы, лета и переходных сезонов) и определяет годовой ритм процессов в географической оболочке (годовой ход температуры почвы и воздуха, жизненных процессов и т.д.) (12).
Суточное вращение Земли вокруг своей оси вызывает значительные колебания температуры. Утром, с восходом Солнца, приход солнечной радиации начинает превышать собственное излучение земной поверхности, поэтому температура земной поверхности увеличивается. Наибольшее нагревание будет наблюдаться тогда, когда Солнце займёт самое высокое положение. С приближением Солнца к горизонту его лучи становятся более наклонными к земной поверхности и нагревают ее уже меньше. После захода Солнца приток тепла прекращается. Ночное охлаждение земной поверхности продолжается до нового восхода Солнца (8).