Температура воздуха — одна из важнейших характеристик состояния атмосферы Земли. Она влияет на климатические условия регионов, определяет погодные явления и оказывает значительное воздействие на жизнедеятельность растений, животных и человека. Рассмотрим основные закономерности изменения температуры воздуха.
Изменение температуры воздуха обусловлено множеством факторов, среди которых наиболее значимы: географическая широта, общая циркуляция атмосферы, распределение суши и моря, океанические течения, подстилающая поверхность.
Изменение температуры зависит прежде всего от количества солнечного тепла, поступающего на земную поверхность, которое определяется полуденной высотой Солнца над горизонтом –географической широтой.
Больше всего тепла за год получает тропический пояс освещенности — между Северным и Южным тропиками (по обе стороны от экватора) угол падения солнечных лучей наибольший. Здесь дважды в год Солнце бывает в зените. Полярные пояса, охватывающие область вокруг полюсов вплоть до полярных кругов, холодные. Летом Солнце поднимается невысоко, а зимой, во время полярной ночи, совсем не восходит. В умеренных поясах между тропиками и полярными кругами Солнце в зените никогда не бывает, но и полярных ночи и дня не бывает тоже.
Самой «тёплой» параллелью является 10° с. ш. — это так называемый термический экватор, где средняя температура воздуха составляет +28 °С. Летом он смещается к 20° с. ш., зимой приближается к 5° с. ш. Это связано с тем что, большая часть суши расположена к северу от экватора в Северном полушарии, соответственно термический экватор сдвигается в Северное полушарие.
Температура воздуха на всех параллелях Северного полушария выше, чем на аналогичных параллелях Южного полушария. Это связано с тем, что в Южном полушарии океан занимает большую площадь, и, следовательно, больше энергии тратится на его нагревание.
Благодаря наклону земной оси и разной высоте Солнца над горизонтом земная поверхность по-разному нагревается. Воздух нагревается от земной поверхности, следовательно, его температура также различна на разных широтах. В результате на Земле формируются тепловые пояса.
Тепловые пояса — широтные полосы на суше и в океанах, которые отличаются особенностями нагрева и температурами воздуха.
Границами тепловых поясов служат изотермы. Изотермы (от греческого «изо» — одинаковый, «терма» — тепло) — это линии на карте, соединяющие точки с одинаковыми значениями температуры.
Жаркий пояс простирается вдоль экватора и отхватывает почти всё пространство между тропиками. Граница пояса проводится по среднегодовой изотерме +20 ºC.
Среднегодовая изотерма + 20 ºC совпадает с границами распространения пальм на суше и коралловых полипов в океане. В этих широтах земная поверхность получает наибольшее количество солнечного тепла, а от земной поверхности нагревается воздух. Здесь жарко в течение всего года.
К северу и к югу от жаркого теплового пояса расположены умеренный пояс Северного полушария и умеренный пояс Южного полушария. Соответственно, северной и южной границей пояса служат изотермы +10 ºС самого тёплого месяца (июльская изотерма в Северном полушарии и январская изотерма в Южном полушарии). В северном полушарии эта температура определяет северные границы распространения лесов. Известно, что угол наклона падения солнечных лучей уменьшается от экватора к полюсам, следовательно, земная поверхность получает меньше солнечного тепла. На территории северного и южного умеренных поясов Солнце не бывает в зените. В этих тепловых поясах ясно выражена смена времён года.
К северу и к югу от умеренных тепловых поясов находятся холодные тепловые пояса Северного и Южного полушарий. Границами поясов служит изотерма 0 ºС самого тёплого месяца — июля в Северном полушарии и января в Южном полушарии. Северной границей является изотерма самого холодного месяца. В холодных поясах наблюдается полярный день и полярная ночь. Зимой Солнце может сутками не появляться над горизонтом (полярная ночь), а летом, наоборот, не заходить за горизонт. В результате низкого стояния Солнца над горизонтом его лучи лишь скользят по поверхности Земли, слабо нагревая её. Поэтому температуры воздуха там низкие. В холодных тепловых поясах зимы холодные и даже суровые, а лето короткое и прохладное.
Далее к Северному и Южному полюсам расположены северный и южный пояса мороза. Оба пояса занимают приполярные области Земли и ограничены изотермой 0 ºС самого тёплого месяца года. Следовательно, в течение всего года в поясах мороза наблюдаются отрицательные температуры воздуха. Это царство вечных льдов и снегов.
Из-за влияния рельефа, подстилающей поверхности, морских течений на распределение температуры границы тепловых поясов не везде совпадают с границами поясов освещенности