V. Климаты вечного мороза

Выделяются Арктический и Антарктический климаты. Основные климатические процессы в ледовых зонах существенно иные, чем в умеренных. Зимой сол­нечного освещения вообще нет, а летом оно круглосуточно. Снеж­ная поверхность имеет высокое альбедо и действует па тропосферу охлаждающе.

Летом, в течение 1—2 месяцев, при незаходящем Солнце баланс положителен, 20,9 - 41.9 МДж/м² (0 - 1,0 ккал/см²) в месяц. Остальные 10 - 11 месяцев земля только излучает. Дефицит солнечного тепла до 3350 МДж/м² (80 ккал/см²) вгод. При таком радиационном балансе основным источником атмосферного тепла служит циркуляция атмосферы и гидросферы. Она доставляет 3350 - МДж/м² (80 - 100 ккал/см²) в год. Воздух в климатах вечного мороза обычно теплее, чем подстилающая снежная поверхность. В Антарктиде, например, температура воздуха близ снега падает до – 90 ⁰С.

Условия адвекции тепла в Арктике и Антарктике различны. В Арктике тропосфера получает от воды непосредственно и через морской лед около 167 МДж/м² (4 ккал/см²) в год, Антарктида лишена этого тепла.

Летом средняя температура воздуха в Арктике около 0° С, а на побережьях достигает 5° С, в Антарктиде - около - 30°, - 35° С.

В январе в центральной Арктике - 40 ⁰С, на побережье материка 30° С, а на приатлантических островах температура поднимается до - 16°С (Шпицберген). И только над Гренландией устойчивый антициклон понижает температуру июля до - 14°, а января до - 49° С.

Климат Антарктиды - самый холодный на всей Земле. В Восточной Антарктиде, на станции Восток температура января (лето) - 32°, августа (зима) -71° С. На побережье несколько мягче: в Мирном в январе - 2°. в августе - 18°С.

Описанные зональные климаты свойственны низменностям, возвышенностям и невысоким плато. В горах климатические условия изменяются с высотой, образуя вертикальную поясность.

Изменение и развитие климата

Климат - свойство тропосфе­ры, которая входит в географическую оболочку. Естественно по­этому, что климат изменяется вместе со всей природой поверхно­сти Земли. Как одна из сторон природного комплекса он зависит от всех остальных компонентов географической оболочки. В то же время климатические свойства атмосферы теснейшим образом связаны с деятельностью Солнца.

Данные исторической геологии свидетельствуют о том, что климат многих территорий был существенно иным, чем теперь.

Существеннейшее значение для развития атмосферы и климатов (а также гидросферы) имело появление растений, а с ними и фотосинтеза.

В кембрии зарождается зональность климата. Этому способствовали неоднократные поднятия и опускания участков земной коры, перемещение полюсов.

В кембрии, ордовике и силуре на севере нынешней Сибири было тепло, и в морях жили коралловые полипы.

В ордовике на некоторых территориях проявляются черты аридности, в девоне они усиливаются.

В карбоне климат был теплым и влажным, благоприятным для произрастания древовидных хвощей и плаунов. Этому способствовало, вероятно, положение полюсов, богатство атмосферы СО² и водя­ным паром.

В перми на материке Гондвана было оледенение, о чем говорят ископаемые морены Индии, Африки, Южной Америки, Австралии. В это же время в других районах Земли росли мощные древовидные папоротники - свидетели теплого и влажного климата без резко выраженных сезонов. В перми на территории нынешней Восточной Европы было сухо и отлагались соли, а в Казахстане влажно и тепло; повсеместно усиливается континентальность и раз­вивается циркуляция, принципиально сходная с современной. В это же время постепенно усиливается сезонность. Границы климатических поясов и регионов становятся более четкими.

В мезозое происходили расколы и дрейф огромных блоков земной коры и дальнейшая дифференциация климатов.

Кайнозойская эра ознаменовалась тектоническими движения­ми альпийской складчатости. Они не только подняли горные стра­ны, но вызвали перераспределение суши и моря. Климат Евра­зии и Северной Америки от теплого в палеогене изменился до ледникового в плейстоцене.

В неогене в Грен­ландии росли секвойи, лавры, магнолии. В Северной Европе широко были распространены лиственные леса.

В конце неогена и в антропогене теплый климат сменился хо­лодным, началось оледенение. Оно охватило север Евразии и Се­верной Америки. В горах Средней Европы и Средней Азии ледни­ки опускались ниже современных. Однако жаркого пояса похо­лодание не коснулось,

Климатический пессимум плейстоцена 16 - 10 тыс. лет тому назад сменился современным климатом.

Для объяснения палеоклиматических изменений предложено несколько гипотез. Наиболее убедительна из них теория мобилизма и дрейфа материков. Вздутие центра Гондваны, предшествовавшее ее расколу, подняло территорию в хионосферу и вызвало оледенение. Леса, давшие каменные угли Антарктиды, росли тогда, когда этот, материк был еще около Африки. Перемещение блоков земной коры по поверхности геоида не могло не вызвать смещения его массы относительно оси враще­ния. Это утверждает теллурическая гипотеза миграции полюсов. Плейстоценовое оледенение многие исследователи объясняют ослаблением переноса тепла в Арктику, вызванным, вероятно, земными факторами, ухудшившими циркуляцию воды и воздуха и Северной Атлантике. Теллурической причиной изменений климата является и уве­личение содержания в воздухе СО², который, как известно, созда­ет «оранжерейный эффект». Увеличение количества СО² связыва­ют с периодами горообразования, в которые вулканическая дея­тельность становится особенно интенсивной. Допускается, что климат карбона был теплым по этой причине.

ГИДРОСФЕРА

Гидросфера – это совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова.

Происхождение воды

Вода – это самый распространенный на Земле минерал. Наличие воды – это космическая особенность нашей планеты. Практически все процессы в географической оболочке протекают с участием воды. Зарождение и развитие жизни также связано с водой. Вода – основа жизни.

В свете космогонической теории происхождение воды представляется следующим образом. Когда Земля по достижении примерно современной массы стала разогреваться, в мантии начались плавление и дифференциация вещества на летучие, легкоплавкие и тугоплавкие компоненты. Тугоплавкие компоненты остались в мантии, легкоплавкие в виде базальта образовали земную кору, а летучие, в их числе и водяной пар, поднялись на поверхность. По мере охлаждения земной поверхности из водяного пара сформировалась водная оболочка – гидросфера. Она появилась на завершающем этапе формирования планеты Земля.

К началу палеозоя гидросфера Земли приобрела объем, близкий к современному; с тех пор он существенно не изменился. Выделение воды из мантии происходит и в настоящее время – около 1 км³ в год. Эта вода называется ювинильной.

Вода поступает и из космического пространства. Подсчитано, что за геологическое время на Землю могло выпасть 0,73 х 10²⁰ г., или слой в 15 см. Следовательно, межпланетное пространство не может рассматриваться как прародитель воды на Земле.

Развитие гидросферы

Водная оболочка Земли развивалась вместе с литосферой, атмосферой и живой природой. В архее в жарком климате интенсивно протекал круговорот воды по сокращенной схеме: «океан-атмосфера-океан». В то время не было зеленых растений, вода не разлагалась фотосинтезом, поступала интенсивно ювенильная вода. Объем гидросферы интенсивно увеличивался.

С протерозоя начинается рост массы живого вещества, в развитии гидросферы и атмосферы начинает активно участвовать фотосинтез, изымающий значительное количество воды. В гидросфере появились следующие два противоположно направленных процесса: поступление воды в результате дегазации мантии и изъятие ее фотосинтезом. Одновременно шло развитие материков, рост геосинклиналей, горообразование, формирование мощной коры выветривания. Эти процессы также связывали значительную массу воды и кислорода.

В палеозое литосфера Лавразии и Гондваны переживала бурное геологическое развитие, моря заливали геосинклинали и наступали на платформы, которые неоднократно то поднимались, то погружались. Земная поверхность резко дифференцировалась на материковую и океанскую. Неуклонно росла континентальная часть гидросферы: реки, озера и, особенно, подземные воды. Неоднократно значительные массы воды связывались материковыми ледниками. Это вызывало уменьшение объема океанов и поверхностных вод суши.

Одновременно увеличивалась масса зеленых растений, достигнувшая апогея в карбоне. Дифференцировались климаты и влагообороты. Непрерывно усложнялось взаимодействие в системе «океан-атмосфера-материки».

В мезозое и палеогене (ранний кайнозой) в результате расколов Лавразии и Гондваны и дрейфа блоков литосферы сформировались современные океаны. Возраст океанов различный. Например, впадина Тихого океана является древнейшей, ее дно образовано архейской литосферой. Индийский океан возник в палеозое; южная часть Атлантического океана - в мелу, а северная часть Атлантического океана – в палеогене.

В современной научной географической литературе существует несколько точек зрения относительно развития гидросферы за время, начиная с протерозоя: 1) объем гидросферы оставался постоянным, 2) объем гидросферы непрерывно увеличивался, 3) объем гидросферы постоянно уменьшался.

Гидросфера развивается непрерывно. Особого внимания заслуживает роль фотосинтеза в развитии гидросферы. Фотосинтез изымает и удерживает на некоторое время часть воды. В этом смысле фотосинтез выступает в качестве регулятора объема гидросферы. Без фотосинтеза географической оболочке угрожало бы «затопление». С другой стороны, фотосинтез доставляет в атмосферу свободный кислород. В процессе фотосинтеза безвозвратно разлагается из четырех молекул H₂O только одна, а три снова образуют воду. Следовательно, из общего объема воды, идущей на фотосинтез, изымается только 25 %. За 600 млн. лет с начала появления зеленых растений это дает 16,9 млрд. км³, то есть вся свободная гидросфера прошла 12 полных циклов разложения воды. При этом 75 % (три молекулы из четырех) используемой и разлагаемой воды обратно возвращается в гидросферу. Следовательно, все природные воды на Земле являются эндогенно-биогенными.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: