Под метеорологическими условиями понимается состояние атмосферы, которое принято характеризовать температурой воздуха, его давлением, влажностью, скоростью движения, а также наличием или отсутствием облачности. Рассмотрим подробнее вопросы, связанные с погодой и климатом.
Общие понятия и термины
Когда говорят о метеорологических условиях, то часто используют такие термины, как погода или климат. Под погодой понимают текущее состояние атмосферы, то есть ясно или облачно, холодно или жарко, воздух влажный или сухой, дует сильный ветер или наблюдается затишье в данной конкретной местности. Когда же говорят о климате, то подразумевают характеристику атмосферных феноменов за более длительный промежуток времени, например летний или осенний климат.
Еще одним отличием между понятиями "погода" и "климат" является территориальный фактор. Погода может меняться от местности к местности, например, в некотором городе может идти проливной дождь, а в 20 км от города может стоять ясная погода. Климат же - это более протяженная характеристика не только во времени, но и в пространстве. Так, существуют понятия тропического, континентального или полярного климата.
Почему в разных зонах Земли разный климат?
Ответом на этот вопрос является сферическая форма нашей планеты. Эта форма приводит к тому, что солнечные лучи падают под разными углами на ее поверхность. Чем ближе угол падения лучей к 90o, тем сильнее прогревается поверхность и воздух. Эта ситуация характерна для тропической и субтропических зон. Наоборот, чем дальше угол падения лучей отклоняется от прямого угла, тем меньше солнечной энергии получают почва и воздух, и тем холоднее климат. Ярким примером холодного климата является состояние атмосферы в Антарктиде.
В свою очередь, различие в температурах полярных и экваториальных зон планеты приводит к появлению ветров, а также создает предпосылки для формирования дождевых туч. Разные метеорологические условия в широтах земли ведут к появлению и исчезновению циклонов (областей пониженного атмосферного давления) и антициклонов (зоны с повышенным давлением воздуха).
Причина существования времен года
Каждому ребенку с раннего возраста известно, что существует 4 времени года: зима, осень, весна и лето. Однако все эти времена года, каждое из которых характеризуется определенными климатическими и метеорологическими условиями, имеют место только в средних широтах нашей планеты. Полоса же нашей планеты, которая расположена от 40-й параллели южного и до 40-й параллели северного полушарий, имеет тропический и субтропический климат, который характеризуется всего 2-мя временами или сезонами года: влажным и сухим.
С причиной различных метеорологических условий в разных широтах мы разобрались. Но почему происходит смена времен года? Ответ на этот вопрос заключается в наклоне земной оси вращения относительно плоскости орбиты Земли. Наша планета вращается вокруг солнца практически по идеальной окружности, и если бы не существовало наклона земной оси на 23,5o, то в каждой широте климат в течение года не менялся бы. Наклонная же ось вращения планеты обеспечивает колебания количества солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты в каждую ее точку в течение года. Эти изменения энергии приводят к колебаниям температуры воздуха, которые обычно составляют ±40 °C. Максимальные и минимальные допустимые температуры составляют +58 °C (Эль-Азизия, Ливия) и -89,2 °C (Антарктида) соответственно.
Отметим, что наклон оси вращения нашей планеты не был постоянным на протяжении всего времени ее существования. Достоверно известно, что во времена существования на Земле динозавров он точно был другим. Влиять на этот наклон могут как внешние факторы, связанные с разными космическими телами, так и внутренние, обусловленные изменением распределения массы на поверхности нашей планеты.
Благоприятные и неблагоприятные метеорологические условия
Часто можно слышать слова: "стоит хорошая погода" или "ожидается плохая погода в данном регионе". Какой смысл несут эти фразы? Чтобы ответить на вопрос, приведем ниже основные параметры, которые определяют состояние атмосферы (если быть точным, то нужно говорить тропосферы, поскольку именно в нижней части атмосферы Земли происходят все погодные феномены):
- температура;
- давление;
- скорость ветра;
- влажность воздуха;
- наличие или отсутствие туч.
Показатели приведенных пяти параметров позволяют говорить как о благоприятных, так и о неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ). Например, высокие температура и давление, слишком яркое солнце и низкая влажность воздуха или, наоборот, пониженные температуры, дождь, большая скорость ветра, низкое давление - все это НМУ. Благоприятные погодные условия, как правило, характеризуются средними значениями для приведенных выше климатических параметров.
Главный источник всех атмосферных процессов
Конечно же, двигателем всех атмосферных (и не только) процессов является солнечная радиация. Именно она заставляет многие химические вещества совершать свой круговорот в природе. Применительно к климату и погоде можно сказать следующее: падающие на Землю лучи солнца напрямую не прогревают атмосферу, в первую очередь увеличивается температура литосферы, затем гидросферы. Остывая, литосфера и гидросфера излучают инфракрасные электромагнитные волны, которые простым языком называются "тепло". Именно эти волны и разогревают атмосферу планеты.
Важным моментом в формировании метеорологических условий среды обитания является разная скорость нагрева и остывания литосферы и гидросферы. Так, литосфера быстро нагревается и остывает, для гидросферы же эти процессы идут гораздо медленнее. Причиной такого разного поведения в отношении солнечной радиации является их разная теплоемкость, а также излучающая способность.
Другие источники энергии, влияющие на погоду
Солнечная энергия вносит основной вклад во все происходящие в тропосфере процессы. Однако существуют другие источники энергии, которые могут влиять на состояние погодных условий в конкретной местности, а также обеспечивают стабильность этих условий:
- геотермальная энергия и вулканические процессы;
- процесс дыхания и продукты жизнедеятельности биологических организмов, которые играют важную роль в поддержании стабильного химического состава атмосферы.
Атмосферные процессы и их временные и пространственные масштабы
Как было отмечено, любые процессы в атмосфере связаны с колебаниями количества солнечной энергии, которая поступает на Землю. Благодаря этим колебаниям, происходит разогрев и остывание воздуха днем и ночью. Это суточное изменение погоды. Процессы же образования и таяния снегов носят уже годовой характер.
Разогрев воздуха в конкретной местности приводит к его расширению, а значит, к падению давления. Изменение же давления ведет к образованию ветров, которые стремятся выровнять возникший перепад. Они носят разный характер и в экстренных ситуациях могут привести к образованию ураганов и смерчей. В последнем случае говорят об очень сложных метеорологических условиях. В свою очередь, ураганы - это кратковременное явление определенной местности, то есть они характеризуются пространственными и продолжительными временными параметрами.
Метеорологический прогноз
Трудно представить современный мир без информации о прогнозе погоды в любом регионе планеты. Так, полеты самолетов, агрикультурная и коммерческая деятельность с каждым годом все сильнее зависят от метеорологических данных. Например, расписание полетов кардинальным образом изменяется в период неблагоприятных метеорологических условий.
Метеорологический прогноз - это результат обработки множества данных с использованием мощнейших компьютеров, которые обрабатывают входную информацию в рамках некоторой сложной эмпирической модели, использующей известные законы физики. Данные о метеорологических условиях конкретного региона собираются при помощи стратегически расположенных на земле метеостанций, при помощи спутников и беспилотных летающих аппаратов.
Изучение атмосферных процессов на других планетах
Метеорология является междисциплинарной наукой. Практическим результатом этой науки является метеорологический прогноз. Сложность самой задачи связана с необходимым учетом сотен и тысяч факторов, влияющих на результат прогноза. Для лучшего понимания влияния этих факторов на погоду нашей Земли, ученые всего мира занимаются наблюдением и исследованием атмосферных процессов на других планетах Солнечной системы. Например, Большое Красное Пятно на Юпитере, представляющее собой мощный антициклон, существующий уже дольше 300 лет.
