Атмосфера
Распределение осадков на земном шаре
Воздушная оболочка, которая окружает нашу планету и вращается вместе с ней, называется атмосферой. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти массы — в нижних 10 км. Выше воздух значительно разрежен, хотя его частицы обнаруживаются на высоте 2000—3000 км над земной поверхностью.
Воздух, которым мы дышим, это смесь газов. Больше всего в нём азота — 78% и кислорода — 21 %. Аргон составляет менее 1 % и 0,03% — углекислый газ. Другие многочисленные газы, например криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон и прочие, составляют тысячные и миллионные доли процента. Воздух содержит также водяной пар, частички различных веществ, бактерии, пыльцу и космическую пыль.
Атмосфера состоит из нескольких слоев. Нижний слой до высоты 10-15 км над поверхностью Земли называется тропосфера. Она нагревается от Земли, поэтому температура воздуха здесь с высотой падает на 6 °С на 1 километр подъёма. В тропосфере находится почти весь водяной пар и образуются практически все облака. Высота тропосферы над разными широтами планеты неодинакова. Над полюсами она поднимается до 9 км, над умеренными широтами — до 10-12 км, а над экватором — до 15 км.
Процессы, происходящие в тропосфере — формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков, — определяют погоду и климат у земной поверхности.
Солнце — самая близкая к Земле звезда — излучает электромагнитные волны разной длины. Одни из них представляют собой свет; другие — инфракрасные лучи, несущие тепло; третьи — целый ряд лучей, невидимых человеческим глазом: гамма-лучи, рентгеновские, ультрафиолетовые и радиоволны. Земная атмосфера лучше всего пропускает видимый свет и радиоволны коротковолнового диапазона, а губительные для жизни ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи поглощаются атмосферой. Для нашей планеты Солнце — единственный источник тепла и света, от Луны и звёзд поступает ничтожно малое количество радиации. Лучистая энергия Солнца нагревает поверхность Земли, а от неё нагреваются нижние слои атмосферы. Солнечные лучи, проходящие через атмосферные слои, нагревают их значительно меньше. Радиацию, которая доходит до Земли непосредственно от светила, не рассеивается и не поглощается в атмосфере, называют прямой солнечной радиацией.
Наша планета имеет шарообразную форму, поэтому солнечные лучи падают на земную поверхность под разными углами и нагревают её неравномерно. На экваторе, где солнечные лучи падают отвесно, поверхность Земли нагревается сильнее. Чем ближе к полюсам, тем меньше угол падения солнечных лучей и тем слабее нагревается поверхность. По сравнению со всей массой воды на планете, в атмосфере её совсем немного — около 0,001%, но её значение огромно. Облака и водяные пары поглощают и отражают избыток солнечной радиации, а также регулируют ее поступление на Землю. Одновременно они задерживают встречное тепловое излучение, идущее от поверхности Земли в межпланетное пространство. Содержание воды в атмосфере определяет погоду и климат местности. От него зависит, какая установится температура, образуются ли облака над данной территорией, пойдёт ли из облаков дождь, выпадет ли роса.
Осадки на нашей планете распределены крайне неравномерно. В одних районах дожди льют каждый день и влаги на поверхность Земли поступает столько, что реки остаются полноводными весь год, а тропические леса поднимаются ярусами, закрывая солнечный свет. Но можно найти на планете и такие места, где несколько лет подряд с неба не падает ни капли дождя, высохшие русла временных водных потоков растрескиваются под лучами палящего Солнца, а скудные растения лишь благодаря длинным корням могут добраться до глубоких слоев подземных вод.
Общей циркуляцией атмосферы называют систему гигантских воздушных течений над земным шаром, размеры которых соизмеримы с крупными частями материков и океанов. Общая циркуляция атмосферы определяет климат и погоду во всех районах Земли. Она образуется из-за неравномерного нагрева Солнцем поверхности нашей планеты и неодинакового распределения атмосферного давления над различными районами. Все процессы, происходящие в воздушной оболочке Земли, изменяются с широтой. От экватора к полюсам уменьшается температура воздуха и изменяется атмосферное давление. По обе стороны от экватора устанавливается область пониженного давления, которая вместе с Солнцем перемещается между Северным тропиком и Южным тропиком по сезонам года. Над 30-ми широтами и полюсами расположены области повышенного давления, а между ними — в умеренных широтах — давление низкое. Воздух перемещается из районов с высоким атмосферным давлением в области пониженного давления — так формируется система постоянных ветров, дующих над планетой.
На формирование климата Земли оказывают влияние три глобальных процесса: теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы. Они тесно связаны между собой и воздействуют друг на друга. Климат каждой конкретной территории формируется под воздействием географических факторов: географической широты, высоты над уровнем моря, распределения воды и суши, рельефа, характера подстилающей поверхности, океанических течений, растительности, снежного и ледяного покрова. В последнее время к этим факторам добавилась хозяйственная деятельность человека.