Розділ «Глава 6. АТМОСФЕРА»

Погода скрізь на Землі дуже різноманітна і весь час змінюється. Проте якою б не була вона мінливою, існує певне поєднання метеорологічних елементів і явищ, які найчастіше зустрічаються і повторюються з року в рік. їх сукупність утворює клімат — багаторічний режим погоди, який характеризується її середніми статистичними показниками для кожного конкретного місяця на Землі. Вивченням клімату займається спеціальна наука — кліматологія. Це наука про клімат, тобто про сукупність атмосферних умов, властивих тому чи іншому місцю в залежності від його географічного положення. Клімат є, таким чином, однією з фізико-географічних характеристик місцевості.

Клімат будь-якого району залишається практично сталим, хоча його погода може різко змінитися за день чи навіть за кілька годин, а також незважаючи на суттєві відхилення погодних умов в окремі сезони року. Так, в помірних широтах зима може виявитись дуже суворою чи безсніжною, літо може бути надміру дощовим або, навпаки, посушливим у порівняні з попереднім. І все ж було б неправильно стверджувати, що клімат одного року відрізняється від клімату іншого. Уявлення про клімат ми звичайно дістаємо на основі узагальнень відомостей про погоду, що спостерігалася в даній місцевості протягом багатьох десятиліть, а також про характер мінливості погоди й можливі межі цих змін у даному районі.

Для більш конкретного з'ясування умов формування клімату проводять аналіз кліматоутворюючих факторів. До них відносять радіаційні і циркуляційні фактори, а також вплив підстилаючої поверхні.

Вплив радіаційного фактора відповідає географічному розподілу сумарної радіації і теплового балансу. Розподіл сонячної радіації на поверхні Землі є дуже складним, оскільки він залежить не тільки від географічної широти, а й від хмарності, альбедо поверхні, висоти над рівнем моря, експозиції схилів та інших умов. Радіаційний фактор визначає такі важливі процеси на Землі, як кругообіги тепла та вологи, загальну циркуляцію атмосфери. З радіаційним фактором пов'язаний прояв кліматичної зональності.

Циркуляційні фактори проявляються на фоні широтного розподілу радіаційного балансу. З ним пов'язаний обмін повітряних мас та їх адвекція. Внаслідок цього спостерігається відхилення літніх і зимових ізотерм від широтного положення. Значною є роль циркуляції атмосфери в зволоженні материків. Вона ускладнює схему широтних змін клімату — наприклад, створюються суттєві відмінності у розподілі тепла і вологи на західних і східних частинах материків.

Специфічні риси підстилаючої поверхні є також дуже важливим географічним фактором. її вплив обумовлений розподілом суші та моря, наявністю морських течій, рельєфом поверхні суші, станом рослинного покриву.

З особливостями поверхні океану і суші пов'язано формування двох різних типів клімату: морського і континентального. Водна поверхня і суша мають різні теплоємність і альбедо: теплоємність води у 2—3 рази перевищує теплоємність ґрунту, а альбедо води на 20 % менше за альбедо суші. Слід відмітити значний вплив суші на трансформацію морських повітряних мас.

Суттєва роль у формуванні клімату належить океанічним течіям. Вони охолоджують повітря або, навпаки, роблять його теплішим над територіями, біля яких протікають, а також впливають на розподіл атмосферних опадів. Внаслідок цього океанічні течії створюють великі відмінності як у температурному режимі, так і в особливостях погоди. Карти ізотерм, наприклад, відображають вплив теплої течії Гольфстрім на клімат Західної Європи. Найбільш потужна холодна Перуанська течія доходить до самого екватора і знижує температуру води на 4 °С. У деяких регіонах планети над холодними течіями часто утворюються тумани (зокрема, над Лабрадорською течією біля острова Ньюфаундленд). Над холодними течіями в зоні пасатів порушується конвекція і різко зменшується хмарність. Саме це є головною причиною формування пустель Атакама і Наміб, розташованих безпосередньо на океанічних узбережжях материків.

Суша відрізняється від океану значно більшою різноманітністю підстилаючої поверхні та рельєфу. Особливо великим і багатостороннім є вплив на клімат гір, де з висотою дуже швидко змінюються всі метеорологічні елементи. Внаслідок цього формується вертикальна поясність ґрунтів і рослинності. Над нагрітими схилами посилюється конвекція повітря і утворення хмар. Із цими атмосферними процесами часто пов'язане випадання літніх дощів на схилах південної експозиції в горах субтропічних та помірних широт (Альпи, Кавказ, Тянь-Шань).

Перевалювання повітряних мас через гірські хребти призводить до різкої зміни кількості атмосферних опадів. Так, на навітряних схилах Чилійських Анд Тихоокеанського узбережжя випадає до 3000 мм у рік, а на підвітряних схилах східної експозиції — не більше 200 мм. Аналогічна картина в розподілі опадів має місце в Кордильєрах, Скандинавських і Кримських горах, Західних Гатах та ін. Зі збільшенням висоти часто зростає кількість снігових опадів і тривалість збереження снігового покриву.

Сніговий покрив як у горах, так і на рівнинах виявляє великий вплив на формування клімату. Велике альбедо снігу посилює розсіювання радіації, що збільшує сумарну радіацію. Маючи низьку теплопровідність, сніговий покрив зменшує втрату тепла. Водночас він сильно охолоджується випромінюванням уночі. Навесні на танення снігу витрачається велика кількість тепла, тому температура повітря над його поверхнею близька до нуля.

Будь-який клімат має виняткове значення в розвитку природи планети. Він зумовлює густоту річкової сітки, режим рік, озер, боліт, льодовиків, впливає на формування рельєфу суші. Залежно від клімату утворюються певні осадові гірські породи і ґрунти. Жодне інше явище природи так тісно і безпосередньо не пов'язане з життям людини, як погода і клімат. Від них залежить здоров'я людей, навіть особливості одягу, житла, промислових споруд тощо. Клімат надзвичайно впливає на видовий склад рослинності та характер використання землі в різних частинах планети.

6.13. Причини ритмічних змін клімату

У спеціальній літературі описано ряд гіпотез, в яких зроблено спроби дати наукове пояснення змін клімату нашої планети як в історичному минулому, так і на сучасному етапі її розвитку. За існуючими поглядами, зміни клімату зумовлені головним чином тектонічними, астрономічними та радіаційними причинами. Серед учених встановилась думка, що вплив цих чинників на клімат Землі проявляється у вигляді циклів різної тривалості: всі вони вже неодноразово призводили як до періодичних потеплінь, так і до похолодань.

З тектонічними причинами пов'язані найбільш тривалі і особливо суттєві зміни клімату в глобальному масштабі. Підняття або опускання літосфери, як і утворення та руйнування гір, впливають на основні напрями руху океанічних і повітряних течій. Зі зміною обрисів суші та океанів створюються нові умови для розподілу тепла і холоду на земній поверхні. Пояснюється це тим, що особливості загальної циркуляції атмосфери визначаються значною мірою умовами підстилаючої поверхні, характером рельєфу, поширенням течій, льодовиків тощо.

Як встановлено фундаментальними дослідженнями геологів, розвиток літосфери пройшов за останні 600 мільйонів років через три основні цикли гороутворення (див. табл. З, с. 103— 104): каледонський (що охоплює кембрійський, ордовікський та силурійський періоди загальною тривалістю 200 млн років), герцинський (ця фаза складчастих рухів проявилася в девонському, карбоновому та пермському періодах і тривала 150—

190 млн років) і альпійський (гірські системи, що сформувалися впродовж мезозойської та кайнозойської ер за останні 240 млн років). Незважаючи на специфічні особливості кожного з цих циклів, у них є і спільні риси, які дають підстави говорити про певну повторюваність у різні часи спрямованості тектонічних процесів і кліматичних умов: на початку будь-якого циклу переважали висхідні рухи земної кори, всередині відбувалося загальне опускання літосфери і накопичення великих товщ осадових відкладів, а в кінці — нові могутні складкоутворювальні рухи і зім'яття гірських порід та утворення гір. В епоху максимальних опускань земної кори панували на планеті океан і більш однорідний морський клімат, в епоху піднять — широке нарощування масивів суші і гірських масивів, формування різних континентальних кліматів.

Причини, які викликають ритмічні рухи літосфери, на жаль, ще не з'ясовані. Скоріше за все, вони пов'язані з тими процесами, що відбуваються у надрах Землі. Проте не виключається і вплив космічних тіл на Землю підчас проходження Сонячної системи через певні ділянки її галактичної орбіти. Справа в тому, що в результаті особливостей будови Галактики космічне гравітаційне поле не є однорідним. Внаслідок цього відбуваються збурення земної орбіти, зміни її нахилу і ексцентриситету. Зазначимо, що галактичний рік — проміжок часу між двома послідовними проходженнями сонячної системи через найближчу до центру Галактики ділянку орбіти — становить 200—220 млн років, отже він близький до тривалості одного геологічного циклу. Саме ці факти і засвідчують їх можливий взаємозв'язок.

Ритми великої тривалості, що мають помітні кліматичні наслідки, зумовлюються не тільки тектонічними рухами. Встановлено, що деякі з них виникають під впливом зміни положення площини екватора відносно площини земної орбіти (нахилу екліптики) від 21,5 до 24,5° за період в 40 700 років. При зменшенні кута нахилу тропіки переміщуються до екватора, а полярні кола — до полюсів. Від цього скорочується жаркий і холодний пояси та розширюється помірний. Похолодання на Землі відповідають мінімальним кутам, а потепління (з більш теплим літом і холодною зимою) — максимальним. Найбільше значення даний кут мав місце 9 тис. років тому. Нині спостерігається тенденція до зменшення кута нахилу осі обертання Землі, отже, це віщує настання нового льодовикового періоду на нашій планеті. У результаті досліджень встановлено існування великих астрономічних циклів тривалістю 92—93 тис. років. За цей період форма земної орбіти поступово змінюється від еліптичної до майже кругової і навпаки. Ексцентриситет орбіти при цьому змінюється від 0,0007 до 0,0658. Зауважимо, що тепер він дорівнює 0,017. Вчені встановили, що холодні періоди відповідають часу знаходження Землі на круговій орбіті. Зараз наша планета проходить через перигелій і тому порівняно більше часу проводить в області, близькій до Сонця.

Сьогодні на Землі відмічається один з найбільш теплих періодів. Проте астрономи вважають, що період помірного похолодання, можливо, вже почався, оскільки орбіта планети почала трансформуватися в кругову. Таким чином, землян через декілька десятків тисяч років чекає чергове велике похолодання з могутнім зледенінням. Між тим, технічний прогрес людства спроможний активно протидіяти розвитку цього природного процесу.