Следствия годичного движения Земли вокруг Солнца, климатические пояса Земли.

Как отмечено в разделе 3.7, следствием движения Земли вокруг Солнца и наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты, является регулярная смена времен года на Земле. При этом происходит регулярное изменении склонения Солнца от -23o 26' до 23o 26' и максимальной высоты Солнца в верхней кульминации (см. таблицу 2). Все эти факторы влияют на условия освещенности поверхности Земли (см. рис.3.15), а следовательно на количество поступающей солнечной энергии на поверхность Земли. В метеорологии, которая занимается измерением этой энергии, она называется солнечной радиацией и в свою очередь характеризуется интенсивностью радиации I, т. е. количеством лучистой энергии, поступающим за единицу времени (одну минуту) на единицу площади (один квадратный сантиметр), перпендикулярной к солнечным лучам. На единицу горизонтальной площади придется меньшее количество лучистой энергии (рис. 3.16) и будет равно:

I¢=I×sin h¤ , (3.9а)

где h¤ — высота Солнца. Следовательно, чем больше высота Солнца, тем большее количество энергии (тепла) приходится на единицу поверхности Земли.

Рисунок 3.16

По формуле (3.9) можно рассчитать максимальную высоту Солнца для полюса, полярного круга, тропика и экватора в различные периоды года. В таблице 3 приведены значения h¤ для северного полушария для широт этих мест Земли в различные периоды года.

 

Таблица 3. Высота Солнца для различных климатических зон Земли в полдень

  Место     Широта   Период года
Летнее солнцестояние Равноденствие Зимнее солнцестояние
d8 h¤ d8 h¤ d8 h¤
Полюс   Полярный круг   Тропик   Экватор   90°   66°34¢   23°26¢   0° 23°26¢   23°26¢   23°26¢   23°26¢   23°26¢   46°52¢   90°   66°34¢   0°   0°   0°   0° 0°   23°26¢   66°34¢   90°   -23°26¢   -23°26¢   -23°26¢   -23°26¢   -23°26¢   0°   43°08¢   66°34¢  

Как следует из таблицы 3, на северном полюсе Земли Солнце примерно полгода находится над горизонтом (полярный день) и затем полгода под горизонтом (полярная ночь), поднимаясь максимально на высоту h¤= e.

На широте северного полярного круга Солнце один раз в году не поднимается выше горизонта, его максимальная высота в день летнего солнцестояния равна h¤=46°52¢.

На широте северного тропика Солнце один раз в году (в день летнего солнцестояния) находится в зените (h¤= 90°) и не опускается в полдень ниже h¤= 43°08¢ ( в день зимнего солнцестояния)

На экваторе Солнце в зените бывает дважды в году ¾ в дни равноденствий и не опускается в полдень в дни солнцестояний ниже высоты h¤= 66°34¢.

Для широт между экватором и тропиком Солнце также бывает в зените дважды в году. Но промежуток времени между этими событиями уменьшается по мере удаления от экватора.

Для южного полушария эти процессы выполняются в противоположные периоды года.

Данные таблицы 3, с учетом формулы 3.9а объясняют деление Земли на климатические зоны, положение которых зависит как от широты, так и от наклона оси Земли к плоскости эклиптики. Слово кли́мат ¾ др.-греч. κλίμα означает — наклон.