Почему в пустынях днем жарко а ночью температура падает ниже 0 кратко
Обновлено: 04.07.2024
Прежде чем объяснять резкие суточные перепады температуры в пустыне, следует вспомнить, что кроме тропических пустынь бывают и арктические, а там чаще всего холодно и днем, и ночью. Но мы поговорим именно о тропических пустынях. Главной составляющей поверхности тропических пустынь является песок. Растительности там немного, да и сосредоточена она, в основном, в оазисах. А еще там очень мало воды. Воздух чрезвычайно сухой и практически не содержит водяного пара.
Вода является самым теплоемким веществом в природе. В привычном нам климате, водяной пар содержащийся в атмосфере поглощает значительную часть солнечной радиации и тем препятствует нагреву почвы и воздуха. Зато ночью водяной пар отдает накопленное тепло, сдерживая тем самым падение температуры воздуха.
Важную роль отыгрывают в температурном регулировании облака. Они поглощают солнечное излучение днем не давая поверхности перегреваться, а ночью укрывают землю подобно одеялу, не давая тепловому излучению от поверхности уйти в космическое пространство. Но над тропическими пустынями облака бывают нечасто.
Еще более важным фактором, чем отсутствие водяного пара, является поверхность почвы. Песок, да и галька, обладают низкой теплоемкостью и плохой теплопроводностью Эти характеристики приводят к тому, что нагревается только поверхностный слой песка, а прогрев вглубь практически не происходит. Зато поверхностный слой, под падающими почти отвесно лучами Солнца нагревается очень быстро и до высоких температур.
Нагретый песок начинает нагревать приповерхностный воздух, который также обладает низкой теплоемкостью (ведь водяного пара практически нет!), и температура очень быстро растет. В полдень в такой пустыни будет уже реально жарко. А ночью песок также быстро отдаст накопленное тепло, оно уйдет в воздух, а в воздухе тепло удерживать нечем, нет ни водяного пара, ни облаков. Поэтому ночью происходит быстрое охлаждение до температур немногим превышающих 0 градусов по Цельсию. А бывает и до заморозков.
И еще одним фактором определяющим большой перепад суточных температур в тропических пустынях является отсутствие растительности. Днем растения часть солнечного излучения отражают, а часть поглощенной энергии уходит на испарение водяного пара, что замедляет рост температуры воздуха у поверхности. Но поскольку в пустынях растительности нет, а та что есть (верблюжья колючка) испаряет мало влаги, то и этот фактор сказывается на резких суточных колебаниях температуры.
Итак, перечислим факторы влияющие на резкие контрасты температур в тропических пустынях в порядке возрастания важности: практически полное отсутствие растительности, малое количество пара, поверхность с малой теплоемкостью и плохой теплопроводностью (песок, галька).
Пустыни — это места с максимальными перепадами температуры в течение суток. Там, где днем стоит испепеляющий зной, ночью хочется укутаться в пуховик.
В любой природной зоне температура главным образом определяется балансом приходящего излучения Солнца и уходящего теплового излучения поверхности. Однако есть один важный фактор — особенности общей циркуляции атмосферы, то есть процессов перемещения воздушных масс и связанных с ними полей атмосферного давления (в первую очередь циклонов и антициклонов).
Самые большие пустыни мира располагаются в регионах, где преобладают антициклоны, то есть области с повышенным атмосферным давлением. Нисходящие движения не дают воздуху подняться до уровня конденсации, за счет чего облаков в таких районах практически не бывает. Следовательно, днем солнечному излучению ничего не мешает достичь земли и нагреть ее до рекордных значений.
Представьте, если бы человек вскипятил чайник, а вода в нем остыла, допустим, не за три часа, а всего за 30 минут!
Ночью эффект безоблачного неба работает в обратном направлении: ничто не задерживает тепло, и оно беспрепятственно уходит в космос в виде теплового излучения поверхности. (Ранее мы рассказывали, где и когда была зафиксирована самая низкая температура на Земле.)
Но это еще не все. На суточные перепады температуры влияет и материал, которым покрыта пустыня. В основном это песок, а он быстро нагревается и так же быстро остывает. Его теплоемкость оценивается в 800 Дж/кг·°К, что примерно в пять раз меньше, чем теплопроводность воды (4200 Дж/кг·°К). То есть песок нагревается и остывает в пять раз быстрее воды. Представьте, если бы человек вскипятил чайник, а вода в нем остыла, допустим, не за три часа, а всего за 30 минут! Еще одной особенностью песка является его низкая способность проводить тепло. Поэтому Солнце и прогревает только верхний слой.
Конечно, не все пустыни покрыты исключительно песком. Есть пустыни каменистые (например, Мохаве и Овайхи в Северной Америке), есть солончаковые (к примеру, Большая Соляная и Деште-Лут в Иране). Вот только щебень и галька обладают такими же свойствами.
Итак, за счет сильного солнечного излучения и отсутствия облаков днем поверхность пустынь нагревается быстро, но так же быстро и остывает (в некоторых предгорных районах почва в темное время суток может даже промерзать!). Все потому, что прогрев не распространяется глубоко в почву, а ночью в пустынях нет источника тепла. Облака способны замедлить охлаждение, но, как говорилось ранее, в пустынях они бывают крайне редко.
— Температура поверхности (или у поверхности) пустыни главным образом определяется балансом приходящего излучения Солнца и уходящего теплового излучения поверхности.
Пустыня — это прежде всего сухость. То есть там сухой воздух и много солнечной радиации. Значит, в атмосфере над пустыней мало водяного пара и практически нет облаков. Поэтому днём под воздействием сильного излучения Солнца поверхность быстро нагревается. Поскольку почва в пустыне сухая, её теплоёмкость и теплопроводность низкие — нагревается в основном поверхностный слой земли и песка. Если есть растительность, то она (а вместе с ней и почва) испаряют влагу, что охлаждает поверхность и не даёт приповерхностной температуре быстро расти. К тому же облака и капельная влага, водяной аэрозоль, отражают и рассеивают прямые солнечные лучи, тем самым также не давая поверхности земли слишком сильно нагреваться.
Но вот наступает ночь. Нагретая поверхность быстро охлаждается, поскольку сухая и безоблачная атмосфера условно прозрачна для уходящего теплового излучения. Если бы атмосфера была влажной, была бы насыщена облаками, то водяной пар и облака играли бы роль одеяла, возвращая часть уходящего теплового излучения обратно к поверхности. Это тот самый пресловутый парниковый эффект. Он замедляет процесс охлаждения поверхности при отсутствии солнечного излучения.
Итак, главные факторы для сильных температурных перепадов в пустыне днём и ночью — это сухость атмосферы (она позволяет поверхности под воздействием солнечных лучей быстро нагреваться, а при их отсутствии быстро охлаждаться) и сухость почвы (она не охлаждается испарением влаги и способна меньше накапливать и проводить тепло).
Из-за отсутствия влажности в пустынях воздух не может удерживать тепло, излучаемое песком, который нагревается в солнечные дневные часы. Это приводит к тому, что ночью температура в пустынях быстро падает.
В то время как пустыни известны своей ужасной жарой днем, многие люди даже не подозревают, что ночью они становятся на удивление холодными!
Но почему это происходит?
Песок нагревает воздух над собой
Песок - довольно интересное вещество. Он сухой, но скользкий, а его частицы крупнее других типов почвы, поэтому в первую очередь он плохо впитывает воду. Песок тоже не очень хорошо поглощает тепло, из-за чего в пустынях днем бывает очень жарко.
Когда солнце нагревает песок в пустыне, песок не поглощает тепло. Вместо этого он действует как зеркало и нагревает воздух над землей посредством излучения. Другие типы местности (например, леса, пляжи, равнины и горы) не такие жаркие, как пустыни, потому что они не излучают все свое тепло в воздух над своей поверхностью, в отличие от пустынь.
Песок - основная причина, почему в пустынях так жарко в дневное время.
Итак, теперь вы понимаете, насколько жаркие пустыни днем, но как насчет прохлады ночью?
Пустынный воздух и влажность
Как вы, возможно, знаете, вода очень хорошо улавливает и удерживает тепло. В обычной местности, когда солнце нагревает землю, земля поглощает много тепла. Ночью, когда в небе нет солнца, тепло, излучаемое землей, улавливается содержанием воды (или влаги), присутствующей в воздухе над землей (потому что воздух в этих местах влажный).
В пустынях же все обстоит иначе.
Когда солнце садится и земля теряет тепло из-за излучения, воздух над землей не может удерживать или "задерживать" это тепло, поскольку этот воздух не влажный. Вот почему это тепло так быстро теряется, что приводит к резкому падению температуры ночью.
Кроме того, в пустынях не так много облачности, что еще больше затрудняет сохранение тепла над землей. Тепло от земли уходит, оставляя после себя неумолимый холод.
Не во всех пустынях ночью бывает холодно
Ночное охлаждение пустынь во многом связано с влажностью, облаками и даже ветром, но вопреки распространенному мнению, не во всех пустынях отсутствует влажность. Недостаток влаги в воздухе в пустынях вообще-то не данность!
Такие места, как Кувейт и ОАЭ, более влажны, чем другие пустыни (например, некоторые части пустыни Сахара). Поэтому в этих пустынях ночью не так холодно, потому что их влажный воздух сохраняет часть тепла, излучаемого землей.
Не все пустыни жаркие
Когда вы думаете о слове "пустыня", первое, что часто приходит на ум, - это бесконечный участок земли, покрытый песком, но что, если бы мы вам сказали, что это тоже изображение пустыни?
Да, это пустыня на заднем плане.
Хотя вы можете не ассоциировать пингвинов с пустыней, изображение, показанное выше, действительно представляет собой арктическую пустыню!
Небольшое количество дождя или других форм осадков (например, снега, мокрого снега) - вот что характеризует пустыню. Итак, согласно этому определению, Антарктида, которая покрыта льдом и имеет минимальную температуру ниже -75 градусов по Цельсию, технически является пустыней. В течение года выпадает очень мало снега и дождя, что делает ее одной из самых больших и засушливых пустынь на планете.
Если вы планируете разбить лагерь в пустыне, заранее изучите погодные условия в этом районе.
Пустыня — это одно из самых суровых и опасных мест на нашей планете. Так, летом днем здесь стоит сильная жара — до +40 °С, а ночью температура воздуха может опуститься до +18 °С. В некоторых районах зимой ночная температура снижается и до -18 °С. Но почему в пустыне настолько непредсказуемый климат? Об этом будет подробно рассказано далее.
Причина изменчивого климата
На долю пустынь приходится 35 % от общей суши Земли. И погода практически везде одинакова: днем стоит сильная жара, а ночью — холод. Как утверждают ученые, причина этого заключается в песке и влажности. Но как именно они влияют на климат?
В отличие от земли, песок плохо сохраняет тепло. Днем он очень быстро нагревается, а ночью — остывает. Об этом была рассказано еще в 2008 году учеными из Лаборатории реактивного движения NASA. Они на протяжении всего дня наблюдали за излучением солнечной энергии песком и изменением температуры воздуха. В докладе говорилось, что песок быстро отдает накопленное за день тепло, которое быстро уходит в атмосферу. Однако это в полной степени не объясняет столь резкое падение температуры.
Основная причина заключается в практически нулевой влажности. В пустынях в воздухе нет влаги, которая и задерживает тепло вблизи от земли. Ей требуется больше времени для нагревания, но и температуру она отдает намного дольше. А в пустынях тепло попросту уходит в атмосферу и рассеивается, из-за чего происходит быстрый нагрев и охлаждение.
Адаптация к экстремальным условиям
Несмотря на сильную жару и холод, животные хорошо выживают в пустынях. По словам физиолога окружающей среды из Университета штата Аризона Дейла Денардо, для них основная проблема — это поиск пропитания и воды.
Наиболее распространенной группой пустынных животных являются рептилии. Это связано с тем, что они хладнокровные, что позволяет им лучше адаптироваться в экстремальных условиях. Им не нужно тратить энергию на поддержание температуры тела, что позволяет более эффективно охотиться.
Но как удается выживать более крупным эндотермическим млекопитающим, таким как верблюды? По словам Дейла Денардо, они поддерживают постоянную температуру тела как днем, так и ночью благодаря густому меху и жировым запасам, находящимся в горбах. А вот птицы используют испарительное охлаждение. В их телах отвод тепла осуществляется благодаря воде, которую они способны находить, перелетая на большие расстояния.
Хуже всего приходится растениям, которые более уязвимы в экстремальных климатических условиях. Для выживания они выработали у себя ряд защитных механизмов, например шипы и токсины, позволяющие им защищать влагу внутри себя от животных.
Изменение климата
Глобальное потепление оказывает большое влияние на погоду в пустынях и жизнедеятельность всех живых организмов. Согласно официальным прогнозам, ежегодно средняя температура увеличивается на 1,7-2,2 градуса. Но самой большой проблемой является снижение атмосферных осадков, от которых зависят растения и животные.
Из-за дефицита влаги многие виды могут в будущем оказаться на грани полного вымирания. Остается только надеяться, что природа не сыграет с нами в злую шутку.
Читайте также: