23. Кліматотвірні чинники. Сонячна радіація - відповіді

• Назад до змісту

1. З якою зовнішньою оболонкою Землі пов’язане формування погоди та клімату?

Формування погоди та клімату пов’язане з атмосферою, а саме з її нижнім шаром — тропосферою.

2. Що таке погода? Назвіть її елементи.

Погода — це стан тропосфери в певному місці у конкретний час. Елементами погоди є температура повітря, атмосферний тиск, вітер, вологість повітря, хмарність та опади.

3. Де і як стежать за погодою?

За погодою стежать на метеорологічних станціях, де за допомогою спеціальних приладів проводять спостереження. Також аналізувати погодні особливості можна з використанням кліматичних карт та інтернет-ресурсів.

4. Як пов’язані між собою погода і клімат?

Клімат — це багаторічний режим погоди, характерний для певної місцевості. Тобто, клімат є узагальненням спостережень за погодою протягом багатьох років.

5. Які чинники впливають на формування клімату?

На формування клімату впливають кліматотвірні чинники: сонячна радіація (космічний), атмосферна циркуляція (планетарний) та характер підстильної поверхні (географічний).

6. Які ознаки помірного та субтропічного клімату?

Для помірного клімату, як на більшій частині України, характерні чітко виражені пори року: спекотне літо, тривала осінь, зима з морозами та відлигами, весна. Для субтропічного клімату (Південний берег Криму) характерні тепліша зима та велика кількість ясних сонячних днів.

7. Від чого залежить температура повітря?

Температура повітря залежить насамперед від кількості сонячної радіації, що надходить на земну поверхню. Ця кількість визначається кутом падіння сонячних променів, який змінюється залежно від географічної широти та пори року.

Завдання

1. Поясніть, як сонячна енергія впливає на формування клімату.

Сонячна енергія, або сонячна радіація, є головним джерелом енергії для всіх природних процесів в атмосфері та на земній поверхні, і тому є найважливішим кліматотвірним чинником. Від кількості отриманої сонячної енергії залежить температура повітря. Ця кількість визначається кутом падіння сонячних променів: чим ближчий кут до прямого, тим більше енергії отримує поверхня, і тим вищою буде температура.

2. Пригадайте, як називається горизонтальне переміщення повітря. Від чого залежить напрям руху повітря? Як він впливає на клімат?

Горизонтальне переміщення повітря називається вітром, а сукупність горизонтальних і вертикальних переміщень повітряних мас — атмосферною циркуляцією. Напрямок вітру залежить від розподілу атмосферного тиску. Атмосферна циркуляція суттєво впливає на клімат, перерозподіляючи температуру повітря та атмосферні опади на значних територіях.

3. Пригадайте, як на температуру повітря впливає абсолютна висота місцевості. Поясніть, чому саме.

З підняттям на кожні 100 метрів угору температура повітря в тропосфері знижується в середньому на 0,6°C. Це відбувається тому, що повітря нагрівається не безпосередньо сонячними променями, а від нагрітої земної поверхні. Чим далі від поверхні, тим повітря холодніше.

4. Поясніть, як і чому змінюються основні кліматичні показники з віддаленням від Океану.

З віддаленням від океану посилюється континентальність клімату. Це означає, що зростає амплітуда річних температур (літо стає спекотнішим, а зима — холоднішою) і зменшується кількість атмосферних опадів. Наприклад, в Україні при русі з північного заходу на південний схід зростають літні температури, знижуються зимові, а кількість опадів зменшується.

5. Пригадайте, як теплі й холодні течії впливають на клімат узбережжя. Яка тепла течія впливає на клімат Європи?

Теплі морські течії роблять клімат узбережжя теплішим і вологішим, ніж на тих самих широтах в глибині материка. Холодні течії, навпаки, роблять його сухішим і прохолоднішим. На клімат Європи суттєво впливає тепла Північноатлантична течія (є прямим продовженням Гольфстриму).

Завдання

1. Назвіть за малюнком різні види сонячної радіації та за текстом підручника визначте, які особливості кожного з них. З’ясуйте, які два види разом становлять сумарну радіацію?

Згідно з малюнком та текстом, існують такі види сонячної радіації:

• Пряма радіація — це сонячна енергія, яка доходить до земної поверхні без перешкод у вигляді прямих променів. Вона є найбільш потужною.
• Розсіяна радіація — це сонячна енергія, яка розсіюється в атмосфері краплинами води, кригою чи пилом, перш ніж досягти Землі. Вона менш потужна, ніж пряма.
• Відбита радіація — це частина сонячної радіації, що відбивається від хмар або земної поверхні.
• Поглинута радіація — це частина сумарної радіації, яку поглинає земна поверхня.

Сумарну радіацію становлять два види разом: пряма та розсіяна радіація.

2. Поясніть, який вид сонячної радіації впливає на нагрівання прилеглого до Землі шару повітря.

На нагрівання прилеглого до Землі шару повітря впливає поглинута радіація. Саме ця частина сонячної енергії нагріває земну поверхню, а вже від неї нагрівається повітря.

3. За кліматичною картою України виявіть території з найбільшою та найменшою річною кількістю атмосферних опадів. Поясніть, які з них одержують більше прямої, а які -розсіяної радіації.

Найбільша річна кількість опадів в Україні випадає в гірських районах, зокрема в Українських Карпатах. Найменше опадів — на південному сході країни та на узбережжях Чорного й Азовського морів.

• Території з найбільшою кількістю опадів (Карпати) характеризуються високою хмарністю, тому вони отримують більше розсіяної радіації.
• Території з найменшою кількістю опадів (південний схід) мають більше ясних днів, тому вони отримують більше прямої сонячної радіації.

4. Поміркуйте, чи здатна людська діяльність впливати на різні види сонячної радіації. Свою думку підтвердіть прикладами.

Так, людська діяльність здатна впливати на різні види сонячної радіації.

• Забруднення атмосфери: Викиди промислових підприємств і транспорту насичують повітря пилом та іншими частинками. Ці частинки розсіюють сонячні промені, збільшуючи частку розсіяної радіації й зменшуючи кількість прямої радіації, що досягає поверхні.
• Зміна підстильної поверхні: Розорювання земель (чорнозем має низьку відбивну здатність), будівництво міст (асфальт і темні дахи поглинають багато тепла), вирубування лісів — усе це змінює альбедо, тобто відбивну здатність поверхні. Як наслідок, змінюється кількість відбитої та поглинутої радіації.

Завдання

1. Роздивіться за малюнком, як змінюється кут падіння променів Сонця на земну поверхню від екватора до полюсів.

Згідно з малюнком, на екваторі сонячні промені падають на земну поверхню майже прямовисно, тому температура там висока. Чим далі від екватора до полюсів, тим кут падіння променів стає гострішим, сонячна енергія розсіюється на більшу площу, і температура поверхні є нижчою.

2. Пригадайте, в які дні року Сонце в Україні підіймається під найбільшим та під найменшим кутом? Як ці дати називаються?

В Україні Сонце підіймається найвище над горизонтом у день літнього сонцестояння (22 червня), а найнижче — у день зимового сонцестояння (22 грудня).

3. На яких паралелях Сонце перебуває в зеніті у дні сонцестояння та рівнодення? Яка географічна широта цих ліній?

Сонце перебуває в зеніті (під кутом 90°):

• у дні рівнодення (21 березня і 23 вересня) — на екваторі (географічна широта 0°);
• у день літнього сонцестояння (22 червня) — на Північному тропіку (23°27’ пн. ш.);
• у день зимового сонцестояння (22 грудня) — на Південному тропіку (23°27’ пд. ш.).

4. За фізичною картою України визначте, на якій паралелі знаходиться ваш населений пункт. Дізнавшись про це, за наведеною у підручнику формулою обчисліть полуденну висоту сонця над горизонтом у вашому місті: а) у дні рівнодення; б) у день літнього сонцестояння; в) у день зимового сонцестояння.

Для міста Києва, що знаходиться приблизно на 50° північної широти, розрахуємо полуденну висоту сонця.

Формула для розрахунку: h = 90° − φ ± δ

де h — висота сонця, φ — географічна широта, δ — схилення Сонця.

• а) у дні рівнодення:

  h = 90° - 50° = 40°

• б) у день літнього сонцестояння (22 червня):

  h = 90° - 50° + 23°27’ = 63°27’

• в) у день зимового сонцестояння (22 грудня):

  h = 90° - 50° - 23°27’ = 16°33’

5. Визначте за картою, між якими паралелями розташована територія України. Розрахуйте максимальну та мінімальну висоту сонця протягом року в нашій країні.

Територія України розташована приблизно між 52° і 44° північної широти. Висота Сонця над горизонтом в Україні протягом року змінюється:

• максимальна висота спостерігається у червні й становить від 60° (на півночі) до 68° (на півдні);
• мінімальна висота спостерігається у грудні й становить від 15° (на півночі) до 23° (на півдні).

ПРОВОДИМО ДОСЛІДЖЕННЯ

Завдання 1. Пригадайте формулу, за якою можна розрахувати висоту Сонця над горизонтом у різні дні року. В які дати Сонце буває в Україні найвище та найнижче над горизонтом?

Формула для розрахунку полуденної висоти Сонця над горизонтом така :

h = 90° − φ ± δ

де h — висота Сонця над горизонтом, φ — географічна широта місцевості, а δ — схилення Сонця.

Найвище Сонце в Україні буває у день літнього сонцестояння, 21 червня. Найнижче — у день зимового сонцестояння, 21 грудня.

Завдання 2. За фізичною картою України визначте географічну широту (φ) зазначених населених пунктів України та запишіть її у таблицю.

Завдання 3. Пригадайте, на яких паралелях Сонце перебуває в зеніті у дні літнього (21 червня) та зимового (21 грудня) сонцестояння, а також у дні весняного (20 березня) та осіннього (22 вересня) рівнодення?

Завдання 4. За одержаними даними здійсніть розрахунок висоти Сонця над горизонтом у визначені дати та запишіть результати у таблицю.

У день літнього сонцестояння Сонце в зеніті над Північним тропіком (23°27’ пн. ш.), у день зимового сонцестояння — над Південним тропіком (23°27’ пд. ш.), а в дні рівнодення — над екватором (0° широти).

Ось заповнена таблиця з розрахунками:

Завдання 5. Зробіть висновок про залежність висоти Сонця над горизонтом від географічної широти та пори року.

Висота Сонця над горизонтом залежить від географічної широти та пори року. Чим далі на південь розташований населений пункт (чим менша його географічна широта), тим вище Сонце над горизонтом протягом року. Також висота Сонця змінюється залежно від сезону: найвищою вона є влітку, а найнижчою — взимку.

ОЦІНЮЄМО СВОЇ ДОСЯГНЕННЯ

1. Поясніть своїми словами, що таке клімат та погода.

• Погода — це те, що відбувається за вікном прямо зараз або протягом короткого часу: температура, вітер, дощ чи сонце. Вона дуже мінлива.
• Клімат — це типова погода для певної місцевості, яка повторюється з року в рік. Це ніби узагальнений “характер” погоди за багаторічний період.

2. Назвіть основні кліматотвірні чинники.

Основні кліматотвірні чинники:

• Сонячна радіація (кількість тепла від Сонця).
• Атмосферна циркуляція (переміщення повітряних мас).
• Характер підстильної поверхні (рельєф, близькість до моря, рослинність).

3. Поясніть, що таке сонячна радіація, назвіть одиниці її вимірювання та порівняйте її види.

Сонячна радіація — це вся світлова та теплова енергія, що надходить від Сонця до земної поверхні. Її вимірюють у кілокалоріях на 1 см² (ккал/см²) або мегаджоулях на 1 м² (МДж/м²).

• Пряма радіація — це сонячні промені, які безперешкодно досягають Землі. Вона найпотужніша.
• Розсіяна радіація — це сонячне світло, розсіяне хмарами, пилом та іншими частинками в атмосфері. Вона слабша за пряму.

Сума прямої та розсіяної радіації називається сумарною радіацією.

4. Розкажіть, які чинники впливають на кількість сумарної сонячної радіації.

На кількість сумарної сонячної радіації впливають:

• Кут падіння сонячних променів: чим він більший (ближче до прямого), тим більше радіації отримує поверхня. Це залежить від географічної широти.
• Тривалість світлового дня: чим довший день, тим більше сонячної енергії надходить.
• Хмарність: хмари зменшують кількість прямої радіації, але збільшують частку розсіяної.
• Прозорість атмосфери: забруднення повітря пилом та газами зменшує кількість радіації, що досягає поверхні.

5. Розрахуйте максимальну та мінімальну полуденну висоту Сонця у трьох будь-яких обласних центрах, розміщених у різних частинах України. Зробіть висновок з одержаних даних.

Для розрахунку візьмемо Львів (захід), Київ (центр) та Харків (схід).

Формула: h=90°−φ±δh де h — висота сонця, φ — географічна широта, δ — схилення Сонця (для літа +23°27’, для зими -23°27’).

Львів (приблизно 49.8° пн.ш.):

• Максимальна висота (влітку): 90° - 49.8° + 23.45° = 63.65°
• Мінімальна висота (взимку): 90° - 49.8° - 23.45° = 16.75°

Київ (приблизно 50.4° пн.ш.):

• Максимальна висота (влітку): 90° - 50.4° + 23.45° = 63.05°
• Мінімальна висота (взимку): 90° - 50.4° - 23.45° = 16.15°$

Харків (приблизно 50.0° пн.ш.):

• Максимальна висота (влітку): 90° - 50.0° + 23.45° = 63.45°
• Мінімальна висота (взимку): 90° - 50.0° - 23.45° = 16.55°

Висновок: Висота сонця над горизонтом залежить від географічної широти. Чим північніше розташоване місто (як Київ), тим менший кут падіння сонячних променів протягом усього року, і тим менше тепла воно отримує. Всі три міста розташовані на близьких широтах, тому різниця у висоті Сонця між ними невелика.

6. Використовуючи кліматичну карту зробіть припущення, чому температури повітря в Україні змінюються не лише з півночі на південь, але й із заходу на схід.

Температури повітря в Україні змінюються з півночі на південь через зміну кута падіння сонячних променів. Однак вони також змінюються із заходу на схід через зростання континентальності клімату. Із рухом на схід зменшується вплив вологих повітряних мас з Атлантичного океану. Через це на сході України зими стають холоднішими, а літо — спекотнішим, порівняно із західними областями на тій самій широті.