6.5. Температура повітря

Нагрівання атмосфери відбувається досить складним шляхом. Короткі хвилі сонячних променів у діапазоні від видимого червоно­го до ультрафіолетового світла перетворюються біля поверхні Землі в більш довгі теплові хвилі, які пізніше, при випромінюванні їх з поверхні Землі, нагрівають атмосферу. Нижні шари атмосфери розі­гріваються швидше верхніх, що пояснюється вказаним тепловим випромінюванням земної поверхні і тим, що вони мають більшу щільність і насичені водяною парою.

Характерною рисою вертикального розподілу температури в тро­посфері є її зниження з висотою. Середній вертикальний градієнт температури, тобто середнє зменшення, розраховане на 100 м висоти, дорівнює 0,6 °С. Охолодження вологого повітря супроводжується конденсацією вологи. При цьому виділяється певна кількість тепло­ти, яка була затрачена на утворення пари. Тому при піднятті угору вологого повітря його охолодження відбувається майже вдвічі по­вільніше за сухе. Геотермічний коефіцієнт сухого повітря тропосфе­ри становить в середньому 1 °С.

Повітря, яке піднімається вверх від нагрітої поверхні суші і во­дойм, потрапляє в зону пониженого тиску. Це дозволяє йому розши­рюватися, а у зв'язку з цим певна кількість теплової енергії перехо­дить у кінетичну. Внаслідок цього процесу повітря охолоджується. Якщо при цьому воно нізвідки не одержує тепла і нікуди його не віддає, то весь описаний процес називається адіабатичним, або динамінним охолодженням. І навпаки, повітря, що опускається, потрап­ляє в зону підвищеного тиску, воно ущільнюється повітрям, що його оточує, і механічна енергія переходить у теплову. Через це повітря зазнає адіабатичного нагрівання, яке становить в середньому 1 °С на кожні 100 м опускання.

Іноді температура повітря з висотою зростає. Це явище одержа­ло назву інверсії. Причини ЇЇ прояву різноманітні: радіаційне ви­промінювання Землі над льодовими покривами, проходження силь­них течій теплого повітря над холодною поверхнею. Особливо ха­рактерні інверсії для гірських районів: важке холодне повітря стікає її гірські улоговини і там застоюється, витісняючи угору більш лег­ке тепле повітря.

Добові і річні зміни температури повітря відображає тепловий стан поверхні. В приземному шарі повітря добовий максимум вста­новлюється о 14—15 год, а мінімум спостерігається після сходу Сон­ця. Найбільша добова амплітуда має місце в субтропічних широтах (ЗО °С), найменша — в полярних (5 °С). Річний хід температури зале­жить від широти, характеру підстилаючої поверхні, висоти місця над рівнем океану, рельєфу, віддаленості від океану.

В розподілі річних температур на земній поверхні виявлено певні географічні закономірності.

1. В обох півкулях середні температури знижуються в напрямі до полюсів. Проте термічний екватор — найтепліша паралель із се­редньоюрічною температурою 27 °С -- розташована в Північнійпівкулі приблизно на 15—20° широти. Пояснюється це тим, що суша займає тут більшу площу, ніж на географічному екваторі.

2. Від екватора на північ і південь температури змінюються не­рівномірно. Між екватором і 25-тою паралеллю зниження температури відбувається дуже повільно — менше двох градусів на кожні десять градусів широти. Між 25" і 80" широти в обох півкулях температури знижуються дуже швидко. Місцями це зниження перевищує 10 °С. Далі до полюсів швидкість падіння температури знову зменшується.

3. Середні річні температури всіх паралелей Південної півкулі менші за температури відповідних паралелей Північної півкулі. Се­редня температура повітря переважно "материкової" Північної півкулі становить у січні +8,6 °С, у липні — +22,4 °С; в Південній "океанічній" півкулі середня температура липня +11,3 °С, січня - +17,5 °С. Удвічі більша річна амплітуда коливань температури по­ вітря в Північній півкулі пояснюється особливостями розподілу суші і моря на відповідних широтах і охолоджуючим впливом грандіоз­ного льодового куполу Антарктиди на клімат Південної півкулі.

Важливі характеристики розподілу температур повітря на Землі дають карти ізотерм. Так, на основі аналізу розподілу липневих ізо­терм на земній поверхні можна сформулювати такі основні висновки.

I. У позатропічних областях обох півкуль ізотерми над материками вигинаються на північ відносно положення її на океанах. У Північній півкулі це зумовлюється тим, що суша нагріта сильніше, ніж море, а в Південній — зворотне співвідношення: в цей час тут суша холодніша за море.

II. Над океанами липневі ізотерми відбивають вплив холодних течій на температури повітря. Особливо помітно це проявляється вздовж тих західних берегів Північної Америки і Африки, які омиваються холодними відповідно Каліфорнійською і Канарською океа­нічними течіями. У Південній півкулі ізотерми вигнуті в протилежну сторону на північ — теж під впливом холодних течій.

III. Найвищі середні температури липня спостерігаються в пус­телях, розташованих північніше від екватора. Особливо жарко в цей час в Каліфорнії, Сахарі, Аравії, Ірані, внутрішніх районах Азії.

Розподіл січневих ізотерм теж має свої особливості.

1. Вигини ізотерм над океанами на північ і над сушею на південь стають ще рельєфнішими, контрастнішими. Найбільше це проявля­ється у Північній півкулі. Сильні вигини ізотерм у бік Північного полюсу відображають збільшення теплової ролі океанічних течій Гольфстрім в Атлантичному океані і Куро-Сіо в Тихому.

2. У позатропічних областях обох півкуль ізотерми над материками помітно вигнуті на південь. Це пояснюється тим, що в Північній півкулі суша холодніша, а в Південній — тепліша, ніж море.

3. Найвищі середні температури в січні бувають у пустелях тропічного поясу Південної півкулі.

4. Областями найбільшого охолодження на планеті в січні, як і в липні, є Антарктида і Гренландія,

У цілому можна констатувати, що ізотерми Південної півкулі упродовж усіх сезонів року мають більш прямолінійний (широтний) характер простягання. Відсутність тут суттєвих аномалій в ході ізо­терм пояснюється значним переважанням водної поверхні над су­шею. Аналіз ходу ізотерм свідчить про тісну залежність температур не тільки від величини сонячного випромінювання, а й від перероз­поділу тепла океанічними і повітряними течіями.