§ 21. Кліматотвірні чинники. Сонячна радіація

Пригадайте: 1. З якою зовнішньою оболонкою Землі пов’язане формування погоди та клімату? 2. Що таке погода? Назвіть її складники. 3. Де і як стежать за погодою? 4. Як пов’язані між собою погода і клімат? 5. Які чинники впливають на формування клімату? 6. Як відбувається нагрівання повітря? 7. Від чого залежить температура повітря?

• Загальні риси клімату України та чинники, що їх визначають. Вам

уже відомо, що клімат - це довготривалий режим погоди в певній місцевості. Він ґрунтується на багаторічних спостереженнях погоди. Клімат України вивчений доволі добре. На більшій її території клімат помірно континентальний, з яскраво вираженими сезонами. Лише на Південному березі Криму він набуває рис субтропічного. Для України характерні часті зміни погоди, проте переважають дні з ясною погодою (230-235 протягом року). У межах нашої держави чітко простежується кліматична зональність, тобто зміни кліматичних умов із північного заходу на південний схід. У такому напрямку зростають літні температури та знижуються зимові, а кількість опадів зменшується.

Усі ці особливості клімату зумовлені дією групи пов'язаних між собою причин, які мають свою специфік}' прояву на кожній території. Це кліматотвірні чинники - умови, які визначають характер клімат}' певної території (мал. 71).

До кліматотвірних належать: космічні чинники - сонячна радіація, планетарні - атмосферна циркуляція (переміщення повітряних мас) і географічні -підстильна поверхня.

На місцеві особливості клімат}' впливають саме географічні особливості підстильної поверхні. Серед них найістотнішими є географічна широта й абсолютна висота місцевості, близькість до моря, вплив морських течій, особливості земної поверхні (її колір, характер рослинності), ступінь забруднення повітря (руйнування озонового шару, глобальне потепління).

Завдання: 1. Пригадайте, як впливає абсолютна висота місцевості на температуру повітря. 2. Поясніть, як і чому змінюються основні кліматичні показники території з віддаленням від океану. 3. Пригадайте, як теплі й холодні течії впливають на клімат узбережжя. Яка тепла течія впливає на клімат Європи?

•    Що таке сонячна радіація. За рахунок теплового випромінювання відбувається передача тепла від Сонця кріль космічний простір. До Землі доходить лише менше однієї двомільярдної частки його випромінення.

Сонячна радіація - це кількість теплової та світлової енергії, що надходить від Сонця до земної поверхні.

Сонячну радіацію позначають латинською літерою /. її кількість вимірюють за тепловою дією у кілокалоріях на 1 см² (ккал/см²) або мегаджоулях на 1 м² (мДж/м²) протягом року.

Потік сонячного тепла, що надходить на Землю, величезний. На 1 км² земної поверхні за рік потрапляє така кількість тепла, яку можна одержати, спаливши 400 тис. т кам’яного вугілля. Отже, Сонце - величезне невичерпне джерело енергії. Сонячна радіація - головне джерело енергії для всіх природних процесів в атмосфері та на земній поверхні. Для вимірювання сонячної радіації використовують спеціальний прилад актинометр.

•    Види сонячної радіації. Близько 25 % сонячної радіації, що спрямовується до Землі від Сонця, відбивається атмосферою, решта доходить до поверхні планети у різний спосіб (мал. 72).

Частина сонячної радіації потрапляє на Землю безпосередньо від сонячного диска без перешкод. Це - пряма сонячна радіація (І пряма). Вона найпотужніша. Інша частина проходить крізь хмари, розсіюючись краплинками води, голочками криги, часточками пилу, й надходить на земну поверхню з усього небокраю. Це - розсіяна радіація (Ірозсіяна). Вона менш потужна, ніж пряма радіація. У хмарні дні розсіяна радіація є єдиним джерелом сонячної енергії біля земної поверхні.

Отже, поверхні планети досягають два види радіації (пряма та розсіяна), які разом утворюють сумарну сонячну радіацію (І сумарна).

Ту частину сонячної радіації, що відбивається від поверхні землі або хмар, називають відбитою (І відбита). Кількість відбитої від земної поверхні радіації залежить від кольору поверхні й рослинності. Біла поверхня відбиває найбільше, чорна - найменше. Відбивальна здатність поверхні одержала назву альбедо (від лат. «альбус» - біти).

Визначають альбедо у відсотках як відношення відбитої радіації до сумарної.

Найменший показник відбивання у ріллі - 4 %. Вода відбиває дуже мало - лише 5 % сонячних променів. Зелена трава має альбедо 26 %, пісок - ЗО %, а найбільше -свіжий сніг - 80-85 %. Альбедо снігу і льоду залежить від їхньої чистоти. У горах та арктичних широтах альбедо снігу іноді досягає 94 %, тому прогрівання поверхні відбувається слабо (мал. 73). Показник альбедо в Україні на півночі, де довше лежить сніг, вищий - близько 25 %, на півдні -17 %. Сезонні коливання альбедо достатньо великі - до 20 %.

Частину сумарної радіації, що нагріває земну поверхню, а від неї потім нагрівається повітря, називають ввібраною радіацією (І ввібрана). H кількість визначають як різницю сумарної та відбитої радіації.

• Що впливає на сумарну сонячну радіацію. Території одержують неоднакову кількість сумарної сонячної радіації. На її величину впливає інтенсивність і тривалість надходження сонячної енергії. Інтенсивність опромінювання залежить від кута падіння променів Сонця на земну поверхню та хмарності, тривалість освітлення - від часу перебування Сонця над горизонтом.

Найважливіший чинник, що визначає кількість сумарної радіації, - кут падіння сонячних променів на земну поверхню. Ви вже знаєте, що чим вище Сонце над горизонтом, тим ближчий кут падіння його променів до прямого (це називають «Сонце в зеніті»), і, відповідно, тим більша інтенсивність опромінення. При цьом)' промені Сонця обігрівають меншу площу, тобто діють більш концентровано. Якщо вони падають на поверхню під дуже гострим кутом, то, поширюючись на велику площу, нагрівають поверхню слабо. До того ж промені проходять довший шлях через атмосферу й більше нею поглинаються. Відповідно від землі потім менше нагрівається повітря. Залежно від географічної широти кут падіння променів Сонця на земну поверхню й висота Сонця над горизонтом зменшується від екватора до полюсів. Тому переважно в такому напрямку на Землі скорочується кількість сонячної радіації (відповідно від 140 до 50 ккал/см² на рік), а отже, знижується температура повітря.

Територія України має значну протяжність із півночі на південь. Тому й кут падіння променів Сонця неоднаковий. На півночі він менший, на півдні більший. Також у зв’язку з нахилом земної осі Сонце піднімається над горизонтом під неоднаковим кутом у різні пори року.

Завдання: Пригадайте, у які дні року Сонце в Україні підіймається під найбільшим і під найменшим кутом. Як ці дати називають? 2. На яких лініях Сонце перебуває в зеніті на землі у дні сонцестояння та рівнодення? Яка географічна широта цих ліній?

Полуденну висоту Сонця над горизонтом у різні дні року можна розрахувати за формулою:

де h - висота Сонця над горизонтом (у градусах); φ - географічна широта місцевості; δ - схилення Сонця.

Схилення Сонця дорівнює географічній широті паралелі, над якою Сонце перебуває у зеніті в цей день. У дні рівнодення, коли Сонце в зеніті на екваторі, δ - 0°. У дні літнього та зимового сонцестояння, коли Сонце в зеніті відповідно

на північному та на південному тропіках, δ " ±23°23' (широта тропіків). У день літнього сонцестояння цей кут додають, зимового - віднімають.

Завдання: 1. Обчисліть полуденну висоту Сонця над горизонтом у вашому місті: а) у дні рівнодення; б) у день літнього сонцестояння; в) у день зимового сонцестояння. 2. Пригадайте, між якими паралелями розташована територія України. Розрахуйте максимальну та мінімальну висоту Сонця протягом року в Україні.

Із розрахунків видно, що Сонце в зеніті в Україні не буває ніколи. Це спостерігається лише між тропіками у жаркому тепловому поясі. Наша держава розміщена у північному помірному тепловому поясі. Висота Сонця над горизонтом в Україні змінюється від 60° до 68° у червні та від 15° до 23° у грудні. У зв'язку з цим із півночі на південь збільшується й кількість сумарної сонячної радіації, що надходить до поверхні: від 95 ккал/см² (4200 мДж/м²) за рік на Поліссі до 125 ккал/см² (5200 мДж/м²) на Південному березі Криму.

Кількість Cy^rMapHOi радіації зменшується через хмарність. Під її впливом скорочується надходження на земну' поверхню прямої радіації, а зростає - розсіяної. Крім того, кількість сумарної радіації залежить від тривалості дня. Тому найбільше сонячної радіації територія одержує влітку, коли світловий день довший, а найменше - взимку. Влітку' тривалість освітлення на півночі України на 1-2 години більша, ніж на півдні. Це також впливає на перерозподіл сумарної радіації.

Завдання: За кліматичною картою України виявіть території з більшою та меншою річною кількістю атмосферних опадів. Поясніть, які території України одержують більше прямої, а які - розсіяної радіації.

• Вплив сонячної радіації на розподіл температури повітря в Україні.

Сонячна радіація є найважливішим чинником, то впливає на температуру повітря - одну з основних характеристик клімату'. Упродовж року температури повітря змінюються відповідно до сезонних змін кількості радіації, зумовлених зміною полущенної висоти Сонця.

Розподіл середніх температур січня і липня на території України можна простежити за кліматичною картою. У зв’язку зі зростанням сумарної радіації з півночі на південь України в такому самому напрямку' переважно зростає і температура повітря. Так, на Поліській низовині середньосічнева температу'ра становить -5...-8 °С, у центральній частині країни вона зростає до -4...-6 °С, а у Криму, залежно від місцевості, коливається від -1 °С до +4 °С. Середньолипневі температури повітря зростають з півночі на південь України від +18 °С до -+23 °С. Аналогічно зростає тривалість безморозного періоду: від 170 днів на півночі до 270 на Південному' березі Криму.

Перевір себе

1.    Назвіть основні кліматотвірні чинники.

2.    Що таке сумарна сонячна радіація? У яких одиницях її вимірюють?

3.    Назвіть основні види сонячної радіації.

4.    Що таке альбедо поверхні? Від чого воно залежить?

5.    Які чинники впливають на розподіл сонячної радіації на планеті?

6.    Поясніть, як впливає розподіл сонячної радіації на території України на перерозподіл температури повітря.

7. Розрахуйте максимальну та мінімальну полуденну висоту Сонця у трьох будь-яких обласних центрах, розміщених у різних частинах України.

SB. Використовуючи кліматичну карту, поясніть, чому температури повітря в Україні змінюються не лише з півночі на південь, а й із заходу на схід.

Це матеріал з підручника Географія 8 клас Кобернік