Как влияет на климат солнечная радиация кратко

Обновлено: 02.07.2024

Прямая связь с Солнцем процессов в верхних слоях земной атмосферы и явлений в магнитном поле Земли, так же как и механизм передачи и восприятия солнечных воздействий, установлены и изучены достаточно хорошо. Значительно хуже исследованы те же вопросы в тропосфере. Здесь нет очевидных прямых связей, велико число промежуточных звеньев и, как уже отмечалось ранее, много дополнительных воздействий. Из-за этого появились две резко различные трактовки вопроса. Сторонники одной из них пытаются любые колебания погоды и климата, урожайности, паводков и т. д. прямо связать с изменениями солнечной активности; их противники начисто отрицают всякую связь атмосферных процессов с Солнцем и всё пытаются объяснить чисто земными причинами.

Напомним несколько основных исходных положений обсуждаемой проблемы. Наклон земной оси и стабильность ее положения в полярных областях сезонные различия в нагревании велики, а в экваториальном и тропических поясах — незначительны. Это создает механизм планетарной (общей) циркуляции атмосферы, т. е. совокупность потоков во всей воздушной оболочке. Без общей циркуляции в приполюсном районе было бы значительно холоднее, а в экваториальном теплее, чем сейчас.

В последнее время все большее значение придается воздействию на процессы в тропосфере также других видов солнечной радиации. Наряду с этим, тропосферные процессы все чаще сопоставляются с характеристиками земного магнитного поля и магнитными возмущениями.

По мнению многих исследователей, воздействие корпускулярной радиации вызывает повышение температуры верхних слоев атмосферы путем разогрева слоя озона или образования волн. Считается, что из-за разного содержания водяного пара в воздухе проникновение корпускулярной радиации происходит по-разному над материками и океанами. Поэтому различно нагретые участки высоких слоев атмосферы вызывают появление воздушных течений в стратосфере, воздействующих затем на движения воздуха внизу. Кроме того, различные виды солнечной радиации — тепловая, корпускулярная, рентгеновская — обладают неодинаковой скоростью и приходят к Земле в разное время. Различна также скорость их воздействия на атмосферу. Происходит наложение процессов, способное полностью изменить их первоначальный характер и скрыть начальную причину.

Солнце

Солнце всегда интересовало людей и служило темой для сочинения загадочных легенд. Еще в древние времена люди начинали догадываться о его воздействии на Землю. Однако все это было лишь неподтвержденными догадками и только с развитием технологий человечество смогло узнать, что такое солнечная радиация и как она воздействует на планету и ее обитателей.

Солнечная радиация – что это?

Солнечная радиация – энергетическое излучение, которое непрерывно поступает на Землю. Распространение энергии осуществляется в форме электромагнитных волн. Ежесекундно они преодолевают расстояние в 300 000 километров и в течение 8 минут достигают Земли.

На земную поверхность попадает как рассеянные, так и прямые лучи Солнца. Именно благодаря рассеиванию поступающих лучей в атмосфере, днем небо окрашено в голубоватый оттенок. Оранжевый окрас солнечного диска обуславливается тем, что его лучи практически не рассеиваются.

Как влияет на организм?

Излучаемая Солнцем радиация состоит из ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частей. В них содержится различная энергия и поэтому они могут по-разному влиять на человека:

Тепловой эффект. Он появляется из-за влияния инфракрасного излучения и сопровождается расширением сосудов, которое приводит к улучшению кровотока. В результате теплового эффекта и людей расслабляются мышцы и лучше усваиваются биологически активные микроэлементы.
Фотохимическое действие. Видимое солнечное излучение активизирует работу зрительного органа, благодаря чему человек может познавать окружающий мир. Поступающий свет от Солнца благоприятно влияет на работоспособность коры мозга и нормализует биоритмы человека. Нарушение биологических ритмов может привести к ухудшению самочувствия, бессоннице и развитию депрессии.
Ультрафиолетовое воздействие. Недостаток ультрафиолета может негативно сказаться на здоровье людей. Ослабляется иммунная система, замедляется процесс вырабатывания жизненно важных веществ, обостряются хронические болезни и развиваются психические расстройства.

Распределение излучения

Не всегда солнечное излучение достигает своей конечной цели. Земля отражает лучи, которые могут навредить ее биосфере. Делает она это при помощи озонового слоя, который фильтрует ультрафиолетовые лучи. Значительная часть излучений Солнца поглощается, рассеивается и отражается благодаря озоновому фильтру.

Излучения, которым удалось пройти через озоновый слой, падают на земную поверхность под разными углами. Они распределяются по территории Земли неравномерно. Интенсивность излучений напрямую зависит от высоты солнцестояния. При увеличении угла падения лучей количество тепла на возрастает.

Воздействие радиации на климат

Неоднократно было доказано, что солнечная радиация влияет на климат планеты. Наибольшее влияние оказывают инфракрасные излучения, которые усиливаются, когда Солнце поднимается над горизонтом. Интенсивность воздействия во многом зависит от удаленности Солнца от планеты. Расстояние между ними меняется в течение года.

Количество поступающей радиации зависит и от угла наклона оси планеты к орбите. Он изменяется в зависимости от времени года. Летом наклон сокращается, что приводит к увеличению радиации.

При изменении притока радиации от Солнца на 1% температурные показатели нижнего атмосферного слоя изменяются на 1.5 ℃. Иногда на Солнце возникают катаклизмы, из-за которых солнечная радиация может увеличиваться в разы. Благодаря магнитному полю и озоновому слою, до Земли доходит не так много радиации.

Защита от солнечной радиации

Ультрафиолетовое излучение, исходящее от Солнца – сильный раздражитель, которого надо избегать. Длительное нахождение под воздействием солнечных лучей может иметь следующие последствия для человека:

ожоги;
обострение хронических болезней;
общий перегрев.

Чтобы солнечная радиация не смогла навредить здоровью человека, надо придерживаться следующих рекомендаций:

ограничивать продолжительность загара и заниматься этим до или после обеда;
во время пребывания на улице в солнечный день надевать одежду с длинным рукавом, солнцезащитные очки и широкополую шляпу или кепку;
загорая на пляже, пользоваться специальными солнцезащитными кремами.

Людям, которые любят загорать в ясные летние дни, надо быть очень осторожными. Грудным детям и старикам с заболеваниями сердца нужно меньше находиться под солнцем и больше времени проводить в тени.

Под климатом в географии подразумевают многолетний характер погоды, характерный для той или иной точки земного шара. Следует отличать климат от конкретной погоды, которая фиксируется в момент наблюдения. В отличие от нее, климат изменяется очень медленно и может быть относительно стабильным в течение веков и даже тысячелетий. Солнечная радиация, рельеф местности и циркуляция атмосферы являются важнейшими климатообразующими факторами, но помимо них большое влияние на режим погоды оказывают и некоторые иные обстоятельства.

Солнечная радиация

Свет, падающий на поверхность планеты, играет важнейшую роль в климате местности. Чем больше излучения попадает на участок Земли, тем выше там средняя температура. Интенсивность радиации в первую очередь зависит от широты. Регионы, расположенные вблизи экватора, получают больше тепла, а полярные области испытывают дефицит солнечной энергии. Именно по этой причине они являются самыми холодными районами планеты.

Почему на полюса падает меньше света? Количество световой энергии, приходящейся на единицу площади, зависит от наклона этой площадки. Солнечные лучи падают на экватор под прямым углом, а на полюса под острым, из-за чего экваториальные области прогреваются лучше.

Большое значение играет и продолжительность светового дня в регионе. На полюсах в одни времена года наблюдаются полярные ночи, а в другие – полярные дни, когда свет падает на поверхность круглосуточно. На экваторе же таких колебаний длительности светового дня нет. В результате в полярных областях климат сильнее изменяется в зависимости от сезона, в то время как на экватора разница между зимними и летними температурами незначительна.

На количество поступающей солнечной энергии влияет и облачность в регионе. Облака из-за белого света отражают солнечный свет, понижая температуру местности.

Циркуляция атмосферы

Для климата важны перемещения воздушных масс как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Чем сильнее прогревается воздух, тем ниже его плотность, поэтому он поднимается вверх, образуя области низкого давления. Так как на полюсах температура воздуха ниже, то давление там выше, в результате чего воздушные массы в нижних слоях атмосферы движутся от полюсов к экватору. В верхних же слоях атмосферы наблюдается обратное движение воздуха, от экватора к полюсам.

Вращение Земли вокруг собственной оси создает силу Кориолиса, которая отклоняет потоки воздуха в нижних слоях атмосферы на запад, а в верхних – на восток. В результате комбинации этих движений образуются ветра, известные как пассаты (направленные на запад и к экватору) и обратные им антипассаты.

Рельеф местности

На больших высотах давление воздуха падает. Это ведет и к снижению температуры. При подъеме на каждый километр температура снижается примерно на 6°С. В результате на склонах некоторых гор, расположенных довольно близко к экватору, снег может лежать круглый год. Также в горной местности наблюдается и другая картина ветров.

Возвышенности рельефа влияют на климат и окружающих пространств. Они могут служить естественным барьером для воздушных масс, стремящихся попасть из одного района в другой. Например, Средняя Азия окружена горными массивами, из-за чего в регион не приходят воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, что приводит к сухости местного климата. В то же время горы Анды в Южной Америке являются естественным барьером для воздушных масс, движущихся с запада из Атлантического океана на восток к Тихому океану. Следствием этого является повышенная влажность воздуха на континенте.

Второстепенные климатические факторы

Кроме вышеописанных, существуют и другие факторы, которые оказывают существенное влияние на климат определенных регионов мира или планеты в целом.

Удаленность от океана

На климат региона большое влияние оказывает его удаленность от морей и океанов. Дело в том, что вода обладает огромной теплоемкостью, поэтому в летние месяцы она охлаждает прибрежные районы, а в зимние согревает их. Из-за этого эффекта на одной и той же широте могут фиксироваться разные температуры средние температуры января. Например, на северной широте 60° январская температура в Санкт-Петербурге равняется -8°С, а районе реки Лены она опускается до -40°С. Также в континентальных областях выпадает меньшее количество осадков. Вследствие этого выделяют морской и континентальный климат.

Близость океанов влияет и на направление ветров. В тропических областях наблюдается ветра, именуемые муссонами. Летом они дуют с океана на материк, так как воздух над океанами холоднее. В зимние же месяцы они меняют свое направление на противоположное.

Океанические течения

Течения в океанах также оказывают сильное влияние на климат. В качестве примера можно привести Гольфстрим, несущий теплые воды из Атлантики в Северный Ледовитый океан. Однако по мере проникновения в Арктику он теряет свою силу. Поэтому на арктическом побережье Баренцева моря климат мягче, чем, например, в море Лаптевых.

Подстилающая поверхность

На погоду влияет не только высота рельефа, но и характер подстилающей поверхности. Снег и лед отражают большую часть солнечного света, падающего на них, что вызывает дополнительное охлаждение ледников. Во многом из-за этого климат в Антарктиде значительно холоднее, чем на Северном полюсе планеты. Отражающая способность той или иной поверхности называется альбедо.

Человеческая деятельность

Наконец, в последние века на климат существенное влияние стал оказывать человек. Известно, что в крупных мегаполисах средняя температура воздуха несколько выше, чем в окружающих их сельских районах. Это связано с отоплением большого числа домов и активным использованием электроэнергии и транспорта. Также человек может осушать и орошать районы Земли, строить лесные защитные ограждения, распахивать территорию, вырубать леса, создавать огромные водохранилища. Вся эта деятельность ведет к изменению климата в отдельных регионах. В глобальном масштабе человечество выбрасывает в атмосферу огромное количество углекислого газа и других газов, которые создают парниковый эффект и вызывают глобальное потепление.

В статье рассказывается о том, как Солнце может влиять на погоду и климат Земли, а также на физическое состояние человека. Она описывает процессы, происходящие на Солнце и их воздействие на биосферу нашей планеты, в том числе и на живые организмы.

Главным источником энергии на нашей планете является солнечное излучение, которое мы представляем как постоянное и неизменное. На самом деле, даже используя самые современные и совершенные инструменты, учёным не удалось обнаружить никаких существенных изменений в солнечной постоянной.

Солнечная постоянная – это количество лучистой энергии Солнца, которое поступает к верхней границе атмосферы Земли. Оно выражается калориями за минуту на площадь 1 см 2 и приблизительно равно 2 кал/мин*см 2 [1].

Примерно в этот же период времени обнаружили, что если пятна на Солнце и оказывают влияние на погодные условия и климат, то это происходит по-разному в зависимости от рассматриваемой географической широты. В некоторых районах с увеличением количества пятен на Солнце становится теплее, а в некоторых холоднее [1].

Количество атмосферных осадков тоже изменяется по-разному. Даже в одной и той же местности солнечная активность в разные годы может оказывать на климат разное влияние. Такие расхождения и, можно сказать, противоречия вызывали ряд сомнений: оказывают ли вообще изменения, происходящие на Солнце какое-либо воздействие на климат и погоду? [1]

Уже в наше время благодаря современным исследованиям физики Солнца, изучив межпланетную среду и высокие слои атмосферы Земли, а также после многочисленных специальных исследований климата и погоды, вопрос о влиянии изменений Солнца на климат немного прояснился.

Наука, занимающаяся изучением влияния солнечной активности на земную атмосферу, погоду и климат, называется гелиогеофизика, а солнечная активность – это совокупность доступных для наблюдений человеком изменений на поверхности Солнца, за исключением самых мелких, которые не сказываются на обычном состоянии светила [1].

Особое внимание учёные уделяют двум видам солнечной активности: волновому или электромагнитному излучению Солнца и распространению в окружающем пространстве корпускул – частиц солнечного газа, который находится в состоянии плазмы [1].

Суммарную величину электромагнитного излучения характеризует солнечная постоянная – одна из важнейших величин в метеорологии. Учёные подсчитали, что изменение солнечной постоянной всего на 1% повлечет за собой существенные изменения в распределении температуры и воздушных течений на планете Земля. Современные приборы способны улавливать колебания солнечной постоянной до 2%. При этом отсутствует полная уверенность в достоверности рассматриваемых величин, так как все измерения производят в условиях атмосферы Земли на максимальном расстоянии 50-60 км над уровнем моря, не принимая в расчет очень редкие на сегодняшний день наблюдения с космических кораблей. Величины излучения Солнца за пределами атмосферы, получены учёными благодаря вычислениям [1].

Такие расчёты должны быть проверены наблюдениями вне атмосферы. Хороший плацдарм для них – Луна, у которой отсутствует атмосфера. Но и на Луне нельзя исключать определенные помехи: пыль, которая поднимается с поверхности спутника и может затемнять Солнце, толчки от падения метеоритов, которые способны вызывать отдельные скачки в показаниях измерительных приборов и т.д. [1].

Наиболее надежный путь – устраивать обсерватории на долговременных орбитальных станциях, важные шаги к созданию которых уже предпринимаются в нашей стране. Кроме суммарной величины солнечного излучения, занимаются изучением качественных и количественных характеристик отдельных областей его спектра: рентгеновской, ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной и радиоизлучения. Особенный интерес у гелиогеофизиков вызывает ультрафиолетовая область спектра [1].

Ультрафиолетовые лучи практически полностью поглощаются в высоких слоях атмосферы. Одним из наиболее важных свойств является фотохимический эффект. Именно он и вызывает образование озона на высоте 30-40 км. Ультрафиолетовые лучи представляют непостоянную часть солнечного излучения, но при этом не отражаются на солнечной постоянной. Резко увеличивается ультрафиолетовое излучение при хромосферных вспышках на Солнце, представляющих одно из наиболее ярких проявлений солнечной активности. Усиленным притоком ультрафиолетовых лучей вызывается интенсивное образование озона. Озон, который хорошо поглощает солнечные лучи, нагревается. Это отражается на воздушных течениях в более низких слоях атмосферы, а значит и на погоде. Безусловно, это одна из форм воздействия изменений волнового излучения Солнца на земную атмосферу [1].

Солнечная активность, оказывая влияние на высокие слои атмосферы, значительным образом воздействует на общую циркуляцию воздушных масс. Это означает, что такое воздействие отражается на погоде и климате всей планеты. Очевидно, воздействие возмущений, которые сформировались в верхних слоях воздушного океана, передаются его нижним слоям – тропосфере. Благодаря полетам искусственных спутников Земли и метеорологических ракет обнаружили расширения и уплотнения высоких слоёв атмосферы: воздушные приливы и отливы, схожие с океаническими ритмами. При этом механизм взаимосвязи индекса высоких и низких слоёв атмосферы ещё не раскрыт полностью. Безусловно, в периоды максимальной солнечной активности циклы циркуляции атмосферы усиливаются, чаще отмечается столкновение теплых и холодных течений воздушных масс.

Воздействие вспышек Солнца и уровня солнечной активности на состояние растительного и животного мира косвенное: посредством циклов общей циркуляции атмосферы. Например, ширина слоев спиленного дерева, по которым можно определить возраст растения, зависит преимущественно от ежегодного количества осадков. В засушливые годы такие слои будут очень тонкими. Количество годовых осадков периодически изменяется, что можно заметить по годичным кольцам на старых деревьях.

Срезы, которые сделали по стволам мореных дубов, расположенных по руслам рек, помогли узнать историю климата за несколько тысячелетий до сегодняшнего дня. Существование определенных периодов или циклов солнечной активности подтвердило исследование материалов, выносимых реками с суши и отложенных на дне озер, морей и океанов. Анализ состояния проб донных отложений позволил проследить изменения солнечной активности за последние несколько сотен тысяч лет. Взаимосвязь солнечной активности и процессов, протекающих в природе Земли, очень сложна.

Учеными было установлено, что колебания солнечной активности обычно совершаются в пределах диапазона 9-14 лет.

Солнечная активность оказывает воздействие на уровень Каспийского моря, на соленость вод в Балтийском море и ледовитость северных морей. Циклы повышенной солнечной активности характеризуются низким стоянием уровня Каспия: повышением температуры воздуха вызывает ускорение испарения воды и уменьшение стока Волги, которая питает артерии Каспийского моря. По этой же причине повышается соленость Балтийского моря и уменьшается ледовитость северных морей [3].

В настоящее время часто стали говорить о том, что Северный Ледовитый океан скоро потеряет весь свой лёд и станет пригодным для судоходства. Такие домыслы не имеют под собой оснований, так как после частичного освобождения ото льдов, после снижения активности Солнца, океан снова замёрзнет. Зависимость ледяного покрова северных морей от циклов и периодов повышенной активности Солнца была установлена еще 50 лет назад и её подтвердили многолетние наблюдения. В связи с этим можно утверждать, что лёд нарастал и также таял, в соответствии со сменой циклов солнечной активности.

Читайте также: