Географія. Опорні конспекти. Україна у світі: природа, населення. 8 клас
ТЕМА 2. КЛІМАТ І КЛІМАТИЧНІ РЕСУРСИ
Конспект № 20
Кліматотвірні чинники. Сонячна радіація
Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки
Учень/учениця:
• називає основні кліматотвірні чинники;
• формулює поняття «клімат», «кліматотвірні чинники», «сонячна радіація», «альбедо»;
• характеризує особливості розподілу сонячної енергії в межах України;
• пояснює дію кліматотвірних чинників.
Загальні риси клімату України та що їх спричиняє. Клімат — це багаторічний режим погоди в певній місцевості. Він базується на багаторічних спостереженнях погоди. Клімат України вивчено достатньо добре. На більшій території України клімат помірно континентальний, з чітко вираженими сезонами. Лише на південному березі Криму клімат набуває рис субтропічного. Для України характерні часті зміни погоди, проте переважають дні з ясною погодою, яких протягом року трапляється до 230-235.
У межах нашої держави чітко простежується кліматична зональність, тобто помітні зміни кліматичних умов з північного заходу на південний схід. У такому напрямку зростають літні температури та знижуються зимові, а кількість опадів зменшується.
Всі ці особливості клімату визначаються дією групи пов’язаних між собою причин, які мають певні особливості прояву на кожній території. Це кліматотвірні чинники — умови, які визначають характер клімату певної території.
До кліматотвірних належать; космічні чинники — сонячна радіація, планетарні — атмосферна циркуляція (переміщення повітряних мас) і географічні — підстильна поверхня.
Місцеві особливості клімату формують 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).
Кліматотвірні чинники
Що таке сонячна радіація. За рахунок теплового випромінювання йде передання тепла від Сонця крізь космічний простір. До Землі доходить лише менше однієї двохмільярдної частки його випромінювання. Сонячна радіація — це кількість теплової та світлової енергії, що надходить від Сонця до земної поверхні. Вона позначається латинською літерою І. Її кількість вимірюється 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 тисяч тон 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 йде до Землі від Сонця, відбивається атмосферою. Решта — доходить до поверхні планети різними видами.
Частина сонячної радіації надходить на Землю безпосередньо від сонячного диску без перешкод. Це — пряма сонячна радіація (І пряма). Вона найпотужніша.
Інша частина проходить крізь хмари, розсіюючись краплинками води, голочками криги, частинками пилу, та надходить на земну поверхню із усього небокраю. Це — розсіяна радіація (І розсіяна). Вона менш потужна за пряму радіацію. 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 становлять сумарну сонячну радіацію (І сумарна).
Та частина сонячної радіації, що відбивається від поверхні землі або хмар, називається відбитою (І відбита). Кількість відбитої від земної поверхні радіації залежить від кольору поверхні та рослинності. Біла поверхня відбиває найбільше, чорна — найменше.
Види сонячної радіації
Відбивна здатність поверхні одержала назву альбедо (від латинського альбус — білий). Визначається 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 — 30 %, а найбільше — свіжий сніг — 80-85 %. Альбедо снігу і льоду залежить від їх чистоти. У горах та арктичних широтах альбедо снігу іноді досягає 94 %, тому прогрівання поверхні відбувається слабко. Показник альбедо в Україні на півночі, де довше лежить сніг, вищий — близько 25 %, на півдні — 17 %. Сезонні коливання альбедо достатньо великі — до 20 %.
Частина сумарної радіації, що нагріває земну поверхню, а від неї потім нагрівається повітря, називають ввібраною радіацією (І ввібрана). Її кількість визначають як різницю сумарної та відбитої радіації.
Альбедо поверхні
Що впливає на сумарну сонячну радіацію. Території одержують неоднакову кількість сумарної сонячної радіації. На її величну впливає інтенсивність і тривалість надходження сонячної енергії. Інтенсивність опромінювання прямо залежить від кута падіння променів Сонця на земну поверхню та хмарності, тривалість освітлення — від часу перебування Сонця над горизонтом.
Найважливішій чинник, який визначає кількість сумарної радіації, — кут падіння сонячних променів на земну поверхню. Ви вже знаєте, що чим вище Сонце над горизонтом, тим ближчий кут падіння променів сонця до прямого (це називають Сонце в зеніті). Відповідно тим інтенсивність опромінення більша. При цьому промені Сонця обігрівають меншу площу, тобто діють більш концентровано. Якщо промені сонця падають на поверхню під дуже гострим кутом, вони, поширюючись на велику площу, нагрівають поверхню слабо. До того ж при цьому промені проходять довший шлях в атмосфері й більше нею поглинаються. Відповідно від землі потім менше нагрівається повітря.
Залежно від географічної широти кут падіння променів Сонця на земну поверхню та 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/см2на рік) і відповідно зменшуються температури повітря.
Територія України має значну протяжність з 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.
Полуденну висоту Сонця над горизонтом у різні дні року можна обчислити за формулою:
h — 90 — φ ± δ ,
дe h — висота сонця над горизонтом (в градусах), φ — географічна широта місцевості, δ — нахил Сонця. Нахил Сонця дорівнює географічній широті паралелі, над якою Сонце перебуває у зеніті певного дня. Наприклад, у дні рівнодення, коли Сонце в зеніті на екваторі, δ = 0°. У дні літнього та зимового сонцестояння, коли Сонце перебуває в зеніті відповідно на північному та на південному тропіках, δ = ±23°23' (широта тропіків). У день літнього сонцестояння цей кут додається, зимового — віднімається.
Із обчислень видно, що Сонце в зеніті в України не буває ніколи. Це буває лише між тропіками у жаркому тепловому поясі. Україна розміщена у північному помірному тепловому поясі. Висота Сонця над горизонтом в Україні зростає відповідно від 60° до 68° у червні та 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.
Також зменшує кількість сумарної радіації хмарність. Під її впливом скорочується надходження до земної поверхні прямої радіації, а розсіяної — зростає.
Кількість сумарної радіації також визначає тривалість 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.
Вплив сонячної радіації на розподіл температури повітря в Україні. Сонячна радіація є найважливішим чинником, що впливає на температуру повітря — одну з головних характеристик клімату. Протягом року температури повітря змінюються відповідно до сезонних змін кількості радіації, зумовлених зміною полуденної висоти сонця.
Розподіл середніх температур січня і липня по території України можна простежити за кліматичною картою. У зв’язку зі зростанням сумарної радіації з півночі на південь України в такому ж напрямку переважно зростає і температура повітря. Приміром, на Поліській низовині середньосічнева температура становить -5...-8 °С, у центральній частині країни вона зростає до -4...-6 °С, а у Криму, залежно від місцевості, коливається від -1 до +4 °С. Середньолипневі температури повітря відповідно зростають з півночі на південь України від +18 до +23 °С. У такому ж напрямку зростає тривалість безморозного періоду: від 170 днів на півночі до 270 на Південному березі Криму.
