Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: климат и погода. Факты, причины, гипотезы и последствия

Подобно тому, как гравитация Луны вызывает морские приливы на Земле, так же земное притяжение вызывает приливное трение на Луне и тем самым замедляет её вращение. Такой же эффект оказывает и сам спутник притормаживая Землю из-за чего каждые сто лет продолжительность земных суток увеличивается на несколько миллисекунд. Если во времена динозавров Земля совершала один оборот вокруг своей оси за 23 часа, то в настоящее время на час больше.

Особенности перемещения системы Земля-Луна вокруг Солнца формируют температурный режим их поверхности. Он является результирующей двух основных процессов – получением солнечного тепла и отдачей его в космос. На Луне освещённая солнечными лучами поверхность быстро нагревается но и попадая в тень стремительно охлаждаться. Из-за этого температура на спутнике может доходить до плюс 123 градусов Цельсия и снижаться до минус 153 градусов.

На ближайших к Земле обладающих атмосферой планетах Венере и Марсе ситуация иная, но хорошо иллюстрирует уникальные условия образовавшиеся на ней. Венера находится ближе к звезде и соответственно получает больше лучистой энергии. Благодаря своей гравитации почти равной земной, она удерживает плотную атмосферу состоящую в основном из углекислого газа и небольшого количества азота. Из-за этого теплообмен планеты с космическим пространством затруднён и возник т.н. парниковый эффект из-за которого температура на её поверхности в среднем составляет плюс 467 градусов Цельсия.

Иная ситуация на Марсе масса которого составляет только 10,7% массы Земли и он не способен удерживать плотную атмосферу. А поскольку планета расположена на большем удалении от Солнца чем Земля то и получает намного меньше его лучистой энергии. В добавок недра Марса остыли и на нём прекратились активные тектонические процессы. Этими обстоятельствами определились климатические условия Марса. По земным меркам круглый год на нём царит смертельный холод – средняя температура на марсианской поверхности около 63 градусов Цельсия ниже нуля и климат планеты намного суровее, чем в Антарктиде.

Температурный режим на Земле также определяется процессами получения солнечного тепла и отдачей его в основном в форме инфракрасного излучения в космическое пространство. Своей средней температуре плюс 15 градусов Цельсия планета обязана удерживающей тепловую энергию атмосфере, которая помимо азота и кислорода включает в себя водяной пар и парниковые газы – метан и углекислый газ. Хотя её объём составляет всего 5% от объёма планеты, без неё равновесное термическое состояние на земной поверхности наступило бы при температуре около минус 18 градусов Цельсия и на Земле как на Луне и Марсе возникал бы огромный контраст температур.

Хорошо пропуская солнечное излучение водяной пар и парниковые газы эффективно поглощают инфракрасное излучение от земной поверхности. Поэтому их удельное количество в атмосфере влияет на её температурный режим, а с ним и на все остальные метеорологические характеристики атмосферы. Изменение концентрации водяных паров и парниковых газов в ней способно усиливать отдачу тепла в космос или наоборот его удерживать и разогревать планету. При этом основную роль в этом процессе играет водяной пар и гораздо меньшую другие газы – азот, метан и углекислый газ.

Количество получаемой Землёй энергии также зависит от расстояния, которое приходится преодолевать солнечным лучам в космосе, а оно никогда не бывает одинаковым. Из-за того, что планета вращается вокруг звезды по эллиптической орбите, а не по кругу она бывает ближе всего к светилу в начале января – в точке перигелия, когда расстояние между ними достигает около 147 млн. километров. В точке афелия в начале июля Земля наиболее удалена и находится в 152 млн. километрах от Солнца.

По космическим меркам разница между положением Земли относительно своего светила в афелии и перигелии небольшая – менее пяти миллионов километров, но по земным огромна. При длине экватора в сорок тысяч километров она в 125 раз превышает его протяжённость. Это приводит к тому, что в зависимости от удаления планеты от Солнца существенно меняется количество достигающей её поверхности лучистой энергии.

В свою очередь из-за ориентации положения земной поверхности к Солнцу процесс поглощения солнечной энергии и теплообмена с космическим пространством на Земле более сложен чем на космических телах без газовой оболочки. Он получил название Климат, что в переводе с древнегреческого слова «Klima» означает «наклон». Так его назвал более двух тысяч лет назад учёный Гиппарх Никейский, который тем самым хотел показать, что изменяющийся от экватора к полюсам угол падения солнечных лучей формирует температурный режим поверхности планеты.

В общем случае Климат это метастабильное физическое состояние земной атмосферы и дневной поверхности за длительный период времени. Как научный термин он употребляется применительно к разным пространственно-временным ситуациям. Для сравнения состояния климата Земли в прошлом и будущем относительно современного. Для разделения крупных участков земной поверхности в зависимости от характеризующих их метеорологических параметров (давление, температура, влажность и их сезонных изменений), состояния покрова дневной поверхности, типа растительности и др. Для характеристики связи физических характеристик атмосферы с географическим ландшафтом и типом подстилающей поверхности (аридный, горный, континентальный, морской – океанический, пустынный, тропический и др.) или характерными для них погодными явлениями.

Поскольку Земля по форме близка к эллипсоиду наклон солнечных лучей к поверхности определяется её положением относительно звезды, вращением вокруг своей оси и широтой местности. Из-за этого земная поверхность не перпендикулярна солнечным лучам, когда количество поглощаемой энергии могло бы быть максимальным. Наиболее близка к этой ситуации экваториальная область и менее – зоны полюсов. Поэтому одно и тоже количество солнечной энергии с удалением от экватора распределяется на большую площадь.

Из-за наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики положение обоих полушарий к ней всегда противоположно. Поэтому, когда северное полушарие обращено к Солнцу на нём наступает зимнее время, в то время как на южном – лето. Через шесть месяцев, когда северное полушарие поворачивается к Солнцу на нём наступает лето, а на южном – зима.

Для характеристики поступления и распределения по поверхности планеты солнечного излучения без учёта внутренних климатообразующих факторов используется понятие о солярном или радиационном климате. При его определении в зависимости от широты местности учитываются только астрономические факторы – расстояние и положение поверхности планеты относительно звезды, интенсивность её излучения, проницаемость для солнечных лучей космического пространства и время года.