Схема нагревания поверхности земли солнечными лучами: Вырежи детали из Приложения и собери схему-аппликацию. Схема нагревания поверхности Земли солнечными лучами.
Технологическая карта урока по окружающему миру на тему «Природные зоны России» 4 класс
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА
Тема урока: Природные зоны России
Класс: 4 «Б»
Учитель: Иванова Светлана Эрнестовна
Цель: создать условия для формирования представлений о природных зонах России; получения первоначальных умений поиска необходимой информации и анализа найденной информации; развитию интереса к предмету.
Учебные задачи:
Направленные на достижение личностных результатов
У обучающихся будут сформированы:
— широкая мотивационная основа учебной деятельности, включающая социальные, учебнопознавательные и внешние мотивы;
— учебнопознавательный интерес к новому учебному материалу и способам решения новой задачи.
Направленные на достижение метапредметных результатов обучения
Развивающих: — понимать учебную задачу урока;
— оценивать свои достижения на уроке.
Познавательных: — отвечать на вопросы, обобщать собственные представления;
— пользоваться учебником.
Коммуникативных: -слушать собеседника, вести диалог, вступать в речевое общение.
Направленные на достижение предметных результатов обучения:
— сформировать уважительное отношение к России;
— познакомить с разнообразием природных зон России;
— совершенствовать умения работы с картой;
— формировать умения работать с учебником.
Оснащение урока:
Материалы для учащихся: учебник окружающего мира А.А. Плешаков 4 класс, презентация, видеоролик для физкультминутки, индивидуальные карточки для рефлексии.
Материалы для учителя: технологическая карта, учебник окружающего мира А.А. Плешаков 4 класс, фонарик, глобус, презентация.
Технологическая карта урока
УУД(формируемые
на данном этапе урока)
1.
Создаёт психологический настрой на урок, посредством нестандартного приветствия.
— Здравствуйте. Присаживайтесь.
Когда встречаем мы рассвет,
Мы говорим ему …
С улыбкой солнце дарит свет,
Нам посылая свой …
При встрече через много лет
Вы крикните друзьям …
И улыбнутся вам в ответ
И вы запомните совет:
Дарите всем друзьям …
— Ребята как ваше настроение?
Получают мотивацию для дальнейшей деятельности.
— Здравствуйте.
— Привет.
— Привет.
— Привет.
— Привет.
— Привет.
Отвечают на вопрос учителя.
Л.: широкая мотивационная основа учебной деятельности, включающая социальные, учебнопознавательные и внешние мотивы
2. Этап актуализации и фиксирования индивидуального затруднения в пробном действии
Предлагает задание для повторения ранее изученного материала.
На экране представлена физическая карта России.
— Посмотрите на экран. Что вы видите?
— Какие формы земной поверхности вы знаете? Откройте учебник на стр. 58-59.
— Найдите на физической карте России Восточно-Европейскую равнину. Каким цветом она обозначена на карте?
— Кто покажет эту равнину на нашей карте.
Вызывает учащегося к доске.
— Как правильно показать Восточно-Европейскую равнину?
Что они означают?Посмотрите условные обозначения.
— Найдите на карте Среднесибирское плоскогорье. Каким цветом оно обозначено на карте?
— О чем говорит нам этот цвет, согласно условным обозначениям?
— Как обозначены на карте горы?
— Найдите и покажите на карте Уральские горы.
— Какие горы мы ещё можем увидеть на карте?
— Покажите их на карте.
Работают с картой.
— Здесь представлена физическая карта России.
— Горы и равнины.
— Светло-зелёным цветом
Выходит к доске. Показывает Восточно-Европейскую равнину.
— Нужно показывать так, чтобы не закрывать карту окружающим.
— Они означают, что поверхность неровная. Есть низменности и возвышенности.
— Светло-коричневым цветом.
— Есть возвышенности.
— Тёмно-коричневым цветом.
— Алтай Саяны, Кавказские горы,
Р.: понимать учебную задачу урока
П.: отвечать на вопросы
3. Этап выявления места и причины затруднения
Создаёт проблемную ситуацию для активизации мыслительной деятельности.
— Представьте, что если бы сотне художников, живущих в разных концах страны, предложили нарисовать портрет России, то получились совсем разные картины. На одной мы увидели бы «белую пустыню», на другой – пышный лес, на третьей – пустыню, томящуюся от зноя. И если все портреты собрать на одной выставке, мы удивимся, увидев, сколько лиц у нашей страны, как не похожи они одно на другое.
— Природа нашей страны очень разнообразна.
Как вы думаете почему?
Предлагает рассмотреть карту природных зон.
— Что обозначают зоны на этой карте?
— Почему происходит смена природных зон?
— Как вы думаете, с чем мы будем знакомиться на уроке?
— Какие задачи мы перед собой поставим? Что мы должны узнать, чему научиться?
Анализируют сложную ситуацию.
Слушают учителя.
Высказывают свои предположения.
— Эти зоны показывают, что природа разнообразна.
Испытывают затруднение при ответе на вопрос.
— Сегодня на уроке мы узнаем, что такое природные зоны России.
— Мы узнаем, что такое природные зоны России;
— Узнаем, почему происходит смена природных зон;
— Должны научиться работать с картой природных зон России, узнать её условные обозначения.
Л.: учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу и способам решения новой задачи
П.
: отвечать на вопросы, обобщать собственные представления
4. Этап построения проекта выхода из затруднения
Побуждает к определению средств достижения цели.
— Вы поставили цели. А что же нам может понадобиться, чтобы их достичь.
— Как мы будем реализовывать наши цели?
Ставят задачи урока.
— Учебник, карта природных зон России, презентация.
— Будем работать с учебником, искать нужную информацию, слушать учителя.
Р.: понимать учебную задачу урока
П.: отвечать на вопросы, обобщать собственные представления
5. Этап реализации построенного проекта
Организует работу с картой.
Предлагает учащимся опыт с глобусом и фонариком. Вызывает помощников.
— Что можно заметить? Равномерно ли солнце нагревает всю поверхность Земли?
— Откройте стр.
74 вашего учебника. Внизу автор учебника поместил схему. Что она показывает?
— В северных районах солнечные лучи падают на Землю наклонно. Они скользят по поверхности земли и слабо нагревают её. Чем южнее, тем более отвесно падают на Землю солнечные лучи, тем сильнее они нагревают земную поверхность. Это и приводит к постепенному изменению всей картины природы
— Ребята, а какие природные зоны вы знаете?
— Куда мы можем обратиться, чтобы узнать?
— Найдём ответ в учебнике на стр. 74.
— Предлагаю ещё раз обратиться к карте и познакомиться с её условными обозначениями. Откройте стр. 72-73.
— Каким цветом на карте обозначена Арктическая пустыня?
— А на физической карте, что мы обозначаем таким цветом?
— Каким цветом на карте обозначена тундра?
— Вернитесь к физической карте. Скажите, здесь мы можем увидеть тундру?
— Найдите на карте природных зон Тайгу.
Каким цветом она обозначена?
— В тайге можно встретить таких представителей растительного мира как: ель, сосна, пихта, кедр.
— Какая природная зона обозначена светло-зелёным цветом?
— Как вы думаете, почему смешанные леса называются именно так? Какие представители растительного мира можно встретить?
— Наряду с хвойными деревьями встречаются лиственные.
— Какой цвет определяет широколиственные леса?
— Почему эти леса называют широколиственными?
— Приведите пример таких растений.
— Дуб, ясень, клён, липа и другие теплолюбивые деревья с крупными широкими листьями.
— Ребята, а в какой природной зоне находится наш город и Ленинградская область?
— Каким цветом она обозначена? Какие растения чаще встречаются в наших лесах?
-Вернёмся к физической карте.
-Какая зона расположена южнее зоны лесов? Каким цветом обозначена эта зона?
Учитель рассказывает о климатических особенностях зоны степей.
-Как вы думаете, какие растения преобладают в зоне степей? Почему?
— Почему зона пустынь и полупустынь окрашена на карте в ещё более яркий жёлтый цвет?
— Ребята, а кто ездил в этом году на море?
— Как вы думаете, какая это природная зона?
— Найдите на карте Черное море. Каким цветом обозначена зона, которая располагается рядом?
— Найдите среди условных обозначений название этой природной зоны.
— Какие промежуточные зоны мы не назвали?
— В природе не бывает резкого перехода. Поэтому есть промежуточные природные зоны, предполагающие постепенный переход от одной зоны к другой.
— А вот что бы вы сказали о смешанных лесах Дальнего Востока?
Предлагает физкультминутку, с целью сбережения здоровья учащихся.
Предлагает посмотреть на экран и повторить движения вместе с актёрами видеоролика.
— Ребята, что мы с вами делали до физминутки?
— Автор учебника задаёт нам вопрос: почему горные области на карте природных зон обозначены отдельно?
— Кто может ответить на этот вопрос?
— Что нам может помочь при ответе на этот вопрос?
— Найдите в учебнике ответ.
Узнают новый материал.
Анализируют получившийся опыт.
— Это схема нагревания поверхности Земли солнечными лучами.
Рассматривают схему.
Испытывают затруднение при ответе на вопрос.
— Посмотреть в учебнике
— Арктические пустыни; тундра; тайга; смешанные и широколиственные леса; степи; пустыни; субтропики.
— Синим цветом.
— Моря, океаны, озёра.
— Фиолетовым.
— Нет.
— Зелёным.
— Смешанные леса.
Высказывают свои предположения.
— Салатовый.
— Там есть растения с широкими листьями.
— Дуб и т.д
Находят на карте зону лесов.
Отвечают на вопрос учителя.
-Зона степей. Она обозначена жёлтым цветом.
-Травянистые растения. Для них достаточно влаги.
— Там практически нет растительности.
Делятся впечатлениями.
Высказывают предположения.
— Зелёным цветом.
— Субтропические леса.
— Лесотундра, Лесостепи, Смешанные леса Дальнего Востока, области высотной поясности
Высказывают предположения о лесах Дальнего востока.
Повторяют движения вместе с учителем.
Повторяют движения.
— Работали с картой Природных зон России.
Высказывают свои предположения, испытывают затруднение.
— Учебник.
— Смена природных зон с севера на юг прослеживается на равнинах, а в горах природа изменяется с высотой. Это явление называется высотной поясностью.
Л.: учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу и способам решения новой задачи
Р.: понимать учебную задачу урока
К.: слушать собеседника
П.: пользоваться учебником
6. Этап первичного закрепления с проговариванием во внешней речи
Предлагает видеоролик по теме, с последующим анализом.
— Мы познакомились с картой природных зон, но чтобы карта ожила, предлагаю посмотреть видеоролик.
— Скажите пожалуйста, что вам понравилось/запомнилось в арктической пустыне? (тундре, тайге, смешанных и широколиственных лесах, степях, пустыне, субтропиках)
Расширяют знания в области природных зон России.
Смотрят видеоролик.
Проводят анализ видеоролика.
Л.: широкая мотивационная основа учебной деятельности, включающая социальные, учебнопознавательные и внешние мотивы
К.
: вступать в речевое общение
П.: пользоваться учебником
7. Этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону
Предлагает задание для выполнения в парах.
— Покажите друг другу арктическую пустыню, тундру, тайгу, смешанные и широколиственные леса, степи, пустыню, субтропики
Выполняют работу в парах.
Показывают друг другу природные зоны России на карте в учебнике.
Р.: понимать учебную задачу урока
К.: слушать собеседника, вести диалог, вступать в речевое общение
8. Этап включения в систему знаний и повторения
Организует повторение изученного материала по вопросам, предложенным автором учебника.
— Перечисли основные природные зоны России.
— Почему происходит смена природных зон?
— Почему горные области на карте природных зон обозначены отдельно?
— Прочтите, пожалуйста, вывод под зелёной чертой на стр.
75.
— Прочтите ещё раз про себя.
Отвечают на поставленные вопросы.
— Арктические пустыни; тундра; тайга; смешанные и широколиственные леса; степи; пустыни; субтропики.
— В северных районах солнечные лучи слабо нагревают Землю. Чем южнее, тем сильнее солнечные лучи нагревают земную поверхность. Это и приводит к постепенному изменению всей картины природы.
— Смена природных зон с севера на юг прослеживается на равнинах, а в горах природа изменяется с высотой. Это явление называется высотной поясностью.
— В направлении с севера на юг в нашей стране сменяют друг друга несколько природных зон. Их смена объясняется неравномерным нагреванием поверхности Земли солнечными лучами. В горах картина меняется с высотой.
Р.: понимать учебную задачу урока
П.: отвечать на вопросы, обобщать собственные представления; — пользоваться учебником
9.
Этап рефлексии учебной деятельности на уроке
Побуждает к анализу и рефлексии своих действий на уроке.
Предлагает заполнить индивидуальные карточки для рефлексии.
1. Весь урок у меня было … настроение
— бодрое — тревожное
— светлое — сонное
— загадочное — печальное
— уютное — мечтательное
2. Задания на уроке были:
-интересными
— необычными
— скучными
3. Мне приятно было работать с … .
4. Мне больше всего понравилось на уроке:
— Запишите д/з стр.71-75 читать пересказывать.
Рефлексируют свои действия на уроке.
Заполняют карточки для рефлексии.
Р.: оценивать свои достижения на уроке
Нагревание — земная поверхность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Нагревание — земная поверхность
Cтраница 1
Нагревание земной поверхности солнечным теплом вызывает постоянный круговорот влаги в природе.
Под влиянием этого нагревания происходит испарение влаги с поверхности океанов, морей, рек, а также с суши и растительного покрова, причем в дальнейшем влага конденсируется в атмосфере и выпадает в виде атмосферных осадков. Осадки, выпавшие на сушу, частью испаряются непосредственно с ее поверхности, а частью стекают в реки, моря и океаны и испаряются с поверхности последних.
[1]
Термическая структура тропосферы обусловлена нагреванием земной поверхности солнечной радиацией с последующим переносом тепла вверх путем турбулентного перемешивания и конвекции. Господствующие в тропосфере процессы ( испарение водяного пара и его конденсация) приводят к образованию облаков и осадков, поскольку в тропосфере содержится преобладающая часть водяного пара атмосферы. Выше тропосферы в диапазоне высот от 10 — 16 км примерно до 50 км располагается стратосфера. В отличие от тропосферы, в которой важную роль играет турбулентный обмен, стратосфера весьма устойчива, содержит мало влаги, и в ней отсутствуют погодные явления в обычном смысле слова, а единственным видом облачности являются серебристые облака.
[2]
В пределах деятельного слоя часть тепла, поступающего при нагревании земной поверхности, расходуется на превращение льда в жидкое состояние. Наоборот, при замерзании воды, заключенной в породах этого слоя, часть тепла освобождается. Таким образом, в этом слое происходит затухание температурных колебаний и создается так называемая нулевая завеса, препятствующая проникновению температурных колебаний на глубину. В связи с этим пояс постоянных температур на увлажненных участках в районах вечной мерзлоты располагается менее глубоко по сравнению с внемерзлотными районами. [4]
На ней имеются холмы и долины, леса и степи, моря и горы, поэтому нагревание земной поверхности и прилегающего к ней слоя воздуха в различных местах оказывается неодинаковым. Воздух над участком поверхности Земли, имеющим повышенную температуру по сравнению с соседними участками, в результате нагревания при постоянном давлении расширяется.
[5]
Благодаря турбулентному характеру движения воздуха в атмосфере температурные неоднородности, имеющиеся в воздухе вследствие различной степени нагревания земной поверхности, перемешиваются ветром. Поэтому температура в каждой точке пространства также имеет беспорядочные и нерегулярные отклонения от своего среднего значения. [7]
Благодаря турбулентному характеру движения воздуха в атмосфере температурные неоднородности, имеющиеся в воздухе вследствие различной степени нагревания земной поверхности, перемешиваются ветром. [9]
Облака являются основным фактором, определяющим среднее альбедо планеты, поскольку отражают значительную часть приходящей солнечной радиации назад в космическое пространство. Таким образом они воздействуют на нагревание земной поверхности солнечной радиацией и одновременно препятствуют ее выхолаживанию, переизлучая тепловую радиацию назад к поверхности.
[10]
Необходимо пояснить, что столь низкую рассчитанную нами среднюю ( температуру 200 К) Земля имела бы в отсутствие атмосферы. Атмосфера ( точнее, всегда содержащийся в ней водяной пар) очень сильно поглощает длинноволновое излучение Земли и нагревается им. Нагретая атмосфера в свою очередь лучеиспускает. Часть этого излучения идет к Земле и поглощается ею, вызывая нагревание земной поверхности. Поэтому фактическая средняя температура Земли оказывается значительно более высокой, чем рассчитанная нами. [11]
Необходимо пояснить, что столь низкую рассчитанную нами среднюю ( температуру ( — 73) Земля имела бы в отсутствие атмосферы. Атмосфера ( точнее, всегда содержащийся в ней водяной пар) очень сильно поглощает длинноволновое излучение Земли и нагревается им. Нагретая атмосфера в свою очередь лучеиспускает. Часть этого излучения идет к Земле и поглощается ею, вызывая нагревание земной поверхности.
Поэтому фактическая средняя температура Земли оказывается значительно более высокой, чем рассчитанная нами.
[12]
Волнообразная струя, показанная на рис. 3.17, а, имеет место в условиях сильно развитой конвективной турбулентности. Как видно из рисунка, волнообразная струя есть следствие сверхадиабатического вертикального градиента температуры, который приводит к значительной неустойчивости. Тепловые вихри в этом случае могут быть достаточно большими, чтобы перенести вещество струи вниз на уровень земли за короткое время. Хотя большие вихри имеют тенденцию к рассеянию загрязнителей в большом объеме, в отдельных участках приземного слоя могут оказаться высокие концентрации. Волнообразная струя обычно характерна для ясных дней, когда происходит нагревание земной поверхности солнечными лучами, и при слабых ветрах. [13]
Страницы: 1
ПОГОДА И КЛИМАТ ЗЕМЛИ | Энциклопедия Кругосвет
Содержание статьиПОГОДА И КЛИМАТ ЗЕМЛИ.
Погода
– состояние атмосферы в данном месте Земли в определенный момент или интервал времени. Это состояние определяется динамикой атмосферы, физико-химическими процессами в ней и ее взаимодействием с поверхностью Земли и с космическим пространством, а также с процессами, определяемыми собственной внутренней энергетикой атмосферы и поверхности Земли. Совокупность погод в данном месте принято называть климатом.
Климат.
По-гречески, климат – означает наклон. В климатологии имеется в виду наклон земной поверхности к солнечным лучам. Климат – одна из основных географических характеристик той или иной местности, он определяет многолетний статистический режим погоды этого места. Основные особенности климата зависят от поступления энергии солнечного излучения, циркуляции воздушных масс в атмосфере и характера подстилающей поверхности данного места. Кроме того, климат отдельного региона определяется географической широтой и высотой места над уровнем моря, удаленностью его от морских побережий, особенностями орографии (рельефа) и растительного покрова, наличием ледников и снеговых покровов, степенью загрязненности атмосферы.
Вращение Земли вокруг своей оси, наклоненной к плоскости экватора на 23,26°, и обращение Земли вокруг Солнца приводят к суточным и годичным вариациям погоды, а также к определенным широтным (зональным) закономерностям климата на Земле.
Солнце, погода и климат.
Приток солнечного света и тепла, приходящих на вращающуюся Землю, приводит к суточному изменению температуры почти на всех широтах, кроме полярных шапок, где ночи и дни могут длиться вплоть до полугода. Суточные и годичные изменения освещенности Земли солнечными лучами приводят к сложной периодической изменчивости нагрева в различных районах Земли. Результатом неодинакового нагрева в разных участках суши, океана и атмосферы является возникновение мощных струйных течений в океанах, а также к ветры, циклоны и ураганы в тропосфере. Эти перемещения вещества сглаживают перепады температуры, при этом они оказывают сильное влияние на погоду в каждой точке Земли и, тем самым, формируют климат на всей планете.
Можно ожидать, что устоявшийся в течение тысячелетий тепловой режим на Земле должен обеспечить очень точную повторяемость погодных явлений в каждом заданном регионе. Однако во многих других местах, при сохранении общих закономерностей, за многие годы часто наблюдаются заметные отклонения от среднего. Все эти аномалии хотя бы частично, могут быть связаны с солнечной активностью.
На фоне сравнительно устойчивого климата погода постоянно меняется, в основном, за счет циркуляции атмосферы. Наиболее устойчива погода в тропических странах и наиболее изменчива в средних широтах и околополярных областях, в частности, на севере Атлантического и Тихого океанов, где часто возникают и развиваются циклоны. Методы прогноза погоды на сутки опираются на построение ежедневных приземных и высотных синоптических карт погоды, к анализу которых применяются общие физические закономерности атмосферных процессов. При прогнозировании на 3–5 суток и более применяются различные статистические приемы (см.
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ).
Основные типы климата.
Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Типы климата, преобладающие на обширных территориях, называются макроклиматами. Макроклиматический район должен иметь более или менее однородные климатические условия, отличающие его от других районов, хотя и представляющие собой лишь обобщенную характеристику (поскольку не существует двух мест с идентичным климатом), больше отвечающую реалиям, чем выделение климатических районов только на основе принадлежности к определенному широтно-географическому поясу.
Климат ледниковых покровов господствует в Гренландии и Антарктиде, где средние месячные температуры ниже 0° C. В темное зимнее время года эти регионы совершенно не получают солнечной радиации, хотя там бывают сумерки и полярные сияния. Даже летом солнечные лучи падают на земную поверхность под небольшим углом, что снижает эффективность прогрева.
Большая часть приходящей солнечной радиации отражается льдом. Как летом, так и зимой в возвышенных районах Антарктического ледникового покрова преобладают низкие температуры. Климат внутренних районов Антарктиды гораздо холоднее климата Арктики, поскольку южный материк отличается большими размерами и высотами, а Северный Ледовитый океан смягчает климат, несмотря на широкое распространение паковых льдов. Летом во время коротких потеплений дрейфующий лед иногда тает. Осадки на ледниковых покровах выпадают в виде снега или мелких частичек ледяного тумана. Внутренние районы ежегодно получают всего 50–125 мм осадков, но на побережье может выпадать и более 500 мм. Иногда циклоны приносят в эти районы облачность и снег. Снегопады часто сопровождаются сильными ветрами, которые переносят значительные массы снега, сдувая его со скал. Сильные стоковые ветры с метелями дуют с холодного ледникового щита, вынося снег на побережья.
Субполярный климат проявляется в тундровых районах на северных окраинах Северной Америки и Евразии, а также на Антарктическом п-ове и прилегающих к нему островах.
В восточной Канаде и Сибири южная граница этого климатического пояса проходит значительно южнее Полярного круга из-за сильно выраженного влияния обширных массивов суши. Это приводит к затяжным и крайне холодным зимам. Лето короткое и прохладное со средними месячными температурами, редко превышающими +10° С. До некоторой степени длинные дни компенсируют непродолжительность лета, однако на большей части территории получаемого тепла недостаточно для полного оттаивания грунтов. Постоянно мерзлый грунт, называемый многолетней мерзлотой, сдерживает рост растений и фильтрацию талых вод в грунт. Поэтому летом плоские участки оказываются заболоченными. На побережье зимние температуры несколько выше, а летние – несколько ниже, чем во внутренних районах материка. Летом, когда влажный воздух находится над холодной водой или морским льдом, на арктических побережьях часто возникают туманы.
Годовая сумма осадков обычно не превышает 380 мм. Большая их часть выпадает в виде дождя или снега летом, при прохождении циклонов.
На побережье основная масса осадков может быть принесена зимними циклонами, но низкие температуры и ясная погода холодного сезона, характерные для большей части областей с субполярным климатом, неблагоприятны для значительного снегонакопления.
Субарктический климат известен также под названием «климат тайги» (по преобладающему типу растительности – хвойным лесам). Этот климатический пояс охватывает умеренные широты Северного полушария – северные области Северной Америки и Евразии, расположенные непосредственно к югу от субполярного климатического пояса. Здесь проявляются резкие сезонные климатические различия из-за положения этого климатического пояса в достаточно высоких широтах во внутренних частях материков. Зимы затяжные и крайне холодные, и чем севернее, тем дни короче. Лето короткое и прохладное с длинными днями. Зимой период с отрицательным температурами очень продолжителен, а летом температура временами может превышать +32° С. На большей части рассматриваемого климатического пояса выпадает менее 500 мм осадков в год, причем их количество максимально на наветренных побережьях и минимально во внутренней части Сибири.
Снега зимой выпадает очень мало, снегопады сопряжены с редкими циклонами. Лето обычно более влажное, причем дожди идут, в основном, при прохождении атмосферных фронтов. На побережьях часто бывают туманы и сплошная облачность. Зимой в сильные морозы над снежным покровом висят ледяные туманы.
Влажный континентальный климат с коротким летом характерен для обширной полосы умеренных широт Северного полушария. В Северной Америке она простирается от прерий на юге центральной Канады до побережья Атлантического океана, а в Евразии охватывает большую часть Восточной Европы и некоторые районы Средней Сибири. Такой же тип климата наблюдается на японском о.Хоккайдо и на юге Дальнего Востока. Основные климатические особенности этих районов определяются преобладающим западным переносом и частым прохождением атмосферных фронтов. В суровые зимы средние температуры воздуха могут понижаться до –18° С. Лето короткое и прохладное, безморозный период менее 150 дней. Годовая амплитуда температур не столь велика, как в условиях субарктического климата.
В Москве средние температуры января –9° С, июля – +18° С. В этом климатическом поясе постоянную угрозу для сельского хозяйства представляют весенние заморозки. В приморских провинциях Канады, в Новой Англии и на о.Хоккайдо зимы теплее, чем во внутриконтинентальных районах, так как восточные ветры временами приносят более теплый океанический воздух.
Годовое количество осадков колеблется от менее 500 мм во внутренних частях материков до более 1000 мм на побережьях. На большей части района осадки выпадают преимущественно летом, часто при грозовых ливнях. Зимние осадки, в основном в виде снега, связаны с прохождением фронтов в циклонах. Метели часто наблюдаются в тылу холодного фронта.
Влажный континентальный климат с длинным летом. Температуры воздуха и продолжительность летнего сезона увеличиваются к югу в районах влажного континентального климата. Такой тип климата проявляется в умеренном широтном поясе Северной Америки от восточной части Великих Равнин до атлантического побережья, а в юго-восточной Европе – в низовьях Дуная.
Сходные климатические условия и в северо-восточном Китае и центральной Японии. Здесь также преобладает западный перенос. Средняя температура наиболее теплого месяца +22° С (но температуры могут превышать +38° С), летние ночи теплые. Зимы не такие холодные, как в областях влажного континентального климата с коротким летом, но температура иногда опускается ниже 0° С. Годовая амплитуда температур обычно составляет 28° С. Чаще всего в условиях влажного континентального климата с длинным летом выпадает от 500 до 1100 мм осадков в год. Наибольшее количество осадков приносят летние грозовые ливни во время вегетационного сезона. Зимой дожди и снегопады, в основном, сопряжены с прохождением циклонов и связанных с ними фронтов.
Морской климат умеренных широт присущ западным побережьям материков, прежде всего, северо-западной Европы, центральной части тихоокеанского побережья Северной Америки, югу Чили, юго-востоку Австралии и Новой Зеландии. На ход температуры воздуха смягчающее влияние оказывают преобладающие западные ветры, дующие с океанов.
Зимы мягкие со средними температурами наиболее холодного месяца выше 0° С, но, когда побережий достигают потоки арктического воздуха, бывают и морозы. Лето в целом довольно теплое; при вторжениях континентального воздуха днем температура может на короткое время повышаться до +38° С. Этот тип климата с небольшой годовой амплитудой температур является наиболее умеренным среди климатов умеренных широт.
В районах умеренного морского климата средняя годовая сумма осадков колеблется от 500 до 2500 мм. Наиболее увлажнены наветренные склоны прибрежных гор. Циклоны, движущиеся с океанов, приносят много осадков на западные материковые окраины. Зимой, как правило, держится облачная погода со слабыми дождями и редкими кратковременными снегопадами. На побережьях обычны туманы, особенно летом и осенью.
Влажный субтропический климат характерен для восточных побережий материков к северу и югу от тропиков. Основные области распространения – юго-восток США, некоторые юго-восточные районы Европы, север Индии и Мьянмы, восточный Китай и южная Япония, северо-восточная Аргентина, Уругвай и юг Бразилии, побережье провинции Натал в ЮАР и восточное побережье Австралии.
Лето во влажных субтропиках продолжительное и жаркое, с такими же температурами, как и в тропиках. Средняя температура самого теплого месяца превышает +27° С, а максимальная – +38° С. Зимы мягкие, со средними месячными температурами выше 0° С. Во влажных субтропиках средние годовые суммы осадков колеблются от 750 до 2000 мм, распределение осадков по сезонам довольно равномерное. Зимой дожди и редкие снегопады приносятся главным образом циклонами. Летом осадки выпадают в основном в виде грозовых ливней, связанных с мощными затоками теплого и влажного океанического воздуха, характерными для муссонной циркуляции восточной Азии. Ураганы (или тайфуны) проявляются в конце лета и осенью, особенно в Северном полушарии.
Субтропический климат с сухим летом типичен для западных побережий материков к северу и югу от тропиков. В Южной Европе и Северной Африке такие климатические условия характерны для побережий Средиземного моря, что послужило поводом называть этот климат также средиземноморским.
Такой же климат в южной Калифорнии, центральных районах Чили, на крайнем юге Африки и в ряде районов на юге Австралии. Во всех этих районах жаркое лето и мягкая зима. Как и во влажных субтропиках, зимой изредка бывают морозы. Во внутренних районах летом температуры значительно выше, чем на побережьях, и часто такие же, как в тропических пустынях. В целом преобладает ясная погода. Летом на побережьях, близ которых проходят океанические течения, нередко бывают туманы. Максимум осадков связан с прохождением циклонов зимой, когда преобладающие западные воздушные потоки смещаются по направлению к экватору. Влияние антициклонов и нисходящие потоки воздуха под океанами обусловливают сухость летнего сезона. Среднее годовое количество осадков в условиях субтропического климата колеблется от 380 до 900 мм и достигает максимальных величин на побережьях и склонах гор. Летом обычно осадков не хватает для нормального роста деревьев, и поэтому там развивается специфический тип вечнозеленой кустарниковой растительности, известный под названиями маквис, чапарраль, мали, маккия и финбош.
Семиаридный климат умеренных широт (синоним – степной климат) характерен преимущественно для внутриматериковых районов, удаленных от океанов (источников влаги) и обычно расположенных в дождевой тени высоких гор. Основные районы с семиаридным климатом – межгорные котловины и Великие Равнины Северной Америки и степи центральной Евразии. Жаркое лето и холодная зима обусловлены внутриматериковым положением в умеренных широтах. По крайней мере один зимний месяц имеет среднюю температуру ниже 0° С, а средняя температура самого теплого летнего месяца превышает +21° С. Температурный режим и продолжительность безморозного периода существенно изменяются в зависимости от широты. Термин «семиаридный» применяется для характеристики этого климата, потому что он менее сухой, чем собственно аридный (сухой) климат. Средняя годовая сумма осадков обычно менее 500 мм, но более 250 мм. Поскольку для развития степной растительности в условиях более высоких температур необходимо большее количество осадков, широтно-географическое и высотное положение местности определяют климатические изменения.
Для семиаридного климата нет общих закономерностей распределения осадков в течение года. Например, в районах, граничащих с субтропиками с сухим летом, отмечается максимум осадков зимой, в то время как в районах, смежных с областями влажного континентального климата, дожди выпадают, в основном, летом. Циклоны умеренных широт приносят большую часть зимних осадков, которые часто выпадают в виде снега и могут сопровождаться сильными ветрами. Летние грозы нередко бывают с градом. Количество осадков сильно изменяется от года к году.
Аридный климат умеренных широт присущ, главным образом, центрально-азиатским пустыням, а на западе США – лишь небольшим участкам в межгорных котловинах. Температуры такие же, как в районах с семиаридным климатом, однако осадков здесь недостаточно для существования сомкнутого естественного растительного покрова и средние годовые суммы обычно не превышают 250 мм. Как и в семиаридных климатических условиях, количество осадков, определяющее аридность, зависит от термического режима.
Семиаридный климат низких широт в основном типичен для окраин тропических пустынь (например, Сахары и пустынь центральной Австралии), где нисходящие потоки воздуха в субтропических зонах высокого давления исключают выпадение осадков. От семиаридного климата умеренных широт рассматриваемый климат отличается очень жарким летом и теплой зимой. Средние месячные температуры выше 0° С, хотя зимой иногда случаются заморозки, особенно в районах, наиболее удаленных от экватора и расположенных на больших высотах. Количество осадков, необходимое для существования сомкнутой естественной травянистой растительности, здесь выше, чем в умеренных широтах. В приэкваториальной полосе дожди идут в основном летом, тогда как на внешних (северных и южных) окраинах пустынь максимум осадков приходится на зиму. Осадки большей частью выпадают в виде грозовых ливней, а зимой дожди приносятся циклонами.
Аридный климат низких широт.
Это жаркий сухой климат тропических пустынь, простирающихся вдоль Северного и Южного тропиков и находящихся большую часть года под влиянием субтропических антициклонов.
Спасение от изнуряющей летней жары можно найти лишь на побережьях, омываемых холодными океаническими течениями, или в горах. На равнинах средние летние температуры заметно превышают +32° С, зимние обычно выше +10° С. На большей части этого климатического района средняя годовая сумма осадков не превышает 125 мм. Бывает так, что на многих метеорологических станциях несколько лет подряд вообще не регистрируются осадки. Иногда средняя годовая сумма осадков может достигать 380 мм, но и этого все же достаточно лишь для развития разреженной пустынной растительности. Изредка осадки выпадают в форме непродолжительных сильных грозовых ливней, но вода быстро стекает, образуя ливневые паводки. Самые засушливые районы расположены вдоль западных берегов Южной Америки и Африки, где холодные океанические течения препятствуют формированию облаков и выпадению осадков. На этих побережьях часто бывают туманы, образующиеся за счет конденсации влаги в воздухе над более холодной поверхностью океана.
Переменно-влажный тропический климат.
Районы с таким климатом расположены в тропических субширотных поясах, на несколько градусов севернее и южнее экватора. Этот климат называется также муссонным тропическим, так как преобладает в тех частях Южной Азии, которые находятся под влиянием муссонов. Другие районы с таким климатом – тропики Центральной и Южной Америки, Африки и Северной Австралии. Средние летние температуры обычно около +27° С, а зимние – около +21° С. Самый жаркий месяц, как правило, предшествует летнему сезону дождей. Средние годовые суммы осадков колеблются от 750 до 2000 мм. В течение летнего дождливого сезона определяющее воздействие на климат оказывает внутритропическая зона конвергенции. Здесь часто бывают грозы, иногда в течение длительного времени сохраняется сплошная облачность с затяжными дождями. Зима сухая, так как в этот сезон господствуют субтропические антициклоны. В некоторых районах дожди не выпадают в течение двух-трех зимних месяцев.
В Южной Азии влажный сезон совпадает с летним муссоном, который приносит влагу с Индийского океана, а зимой сюда распространяются азиатские континентальные сухие воздушные массы.
Влажный тропический климат,
или климат влажных тропических лесов, распространен в экваториальных широтах в бассейнах Амазонки в Южной Америке и Конго в Африке, на полуострове Малакка и на островах Юго-Восточной Азии. Во влажных тропиках средняя температура любого месяца не менее +17° С, обычно средняя месячная температура около +26° С. Как в переменно-влажных тропиках, из-за высокого полуденного стояния Солнца над горизонтом и одинаковой продолжительности дня в течение всего года сезонные колебания температуры невелики. Влажный воздух, облачность и густой растительный покров препятствуют ночному охлаждению и поддерживают максимальные дневные температуры ниже +37° С, более низкие, чем в более высоких широтах.
Среднее годовое количество осадков во влажных тропиках колеблется от 1500 до 2500 мм, распределение по сезонам обычно довольно равномерное.
Осадки, в основном, связаны с внутритропической зоной конвергенции, которая располагается немного севернее экватора. Сезонные смещения этой зоны к северу и югу в некоторых районах приводят к формированию двух максимумов осадков в течение года, разделенных более сухими периодами. Ежедневно тысячи гроз прокатываются над влажными тропиками. В промежутках между ними солнце светит в полную силу.
Климаты высокогорий.
В высокогорных районах значительное разнообразие климатических условий обусловлено широтно-географическим положением, орографическими барьерами и различной экспозицией склонов по отношению к Солнцу и влагонесущим воздушным потокам. Даже на экваторе в горах встречаются снежники-перелетки. Нижняя граница вечных снегов опускается к полюсам, достигая уровня моря в полярных районах. Подобно ей и другие границы высотных термических поясов понижаются по мере приближения к высоким широтам. Наветренные склоны горных хребтов получают больше осадков. На горных склонах, открытых для вторжений холодного воздуха, возможно понижение температуры.
В целом для климата высокогорий характерны более низкие температуры, более высокая облачность, большее количество осадков и более сложный ветровой режим, чем для климата равнин на соответствующих широтах. Характер сезонных изменений температур и осадков в высокогорьях обычно такой же, как и на прилегающих равнинах.
Климатические пояса и локальные особенности климата.
В конце 18 в. ученик М.В.Ломоносова и один из первых русских академиков И.И.Лепехин, наметил общую схему размещения растительности и животного мира по земной поверхности мира в зависимости от тепловых (климатических) поясов. В начале 19 в. немецкий естествоиспытатель и путешественник А.Гумбольдт установил зональность и высотную поясность растительности в связи с изменением количества приходящего на Землю тепла.
Первоначально на поверхности Земли выделялось 5 климатических поясов: один жаркий, расположенный по обе стороны от экватора между северным и южным тропическими кругами; два умеренных – между тропическими и полярными кругами и два холодных, располагающихся вокруг Северного и Южного полюсов.
Позднее, когда накопилось достаточно сведений о температуре земной поверхности в различных частях нашей планеты, число климатических поясов увеличилось до 7, а границами между ними стали считать не астрономические тропические и полярные круги, а линии равных средних температур (изотерм). Границей жаркого пояса стала считаться средняя годовая изотерма в 20°, умеренных поясов – изотерма самого теплого месяца в году +10°. Из холодных поясов выделили еще два пояса вечного мороза, границу между которыми проводили по изотерме самого теплого месяца в году 0°.
Если бы ось вращения Земли была перпендикулярна плоскости ее орбиты (т.е. к эклиптике), то на каждой географической широте облученность солнечным излучением оставалась бы всегда неизменной. В полярных зонах, из-за косого падения солнечных лучей, нагрев поверхность Земли максимально отличался бы от нагрева экваториальной зоны нормально падающими солнечными лучами. Тогда климат на всей Земле больше всего зависел бы от географической широты (т.
е. от углового расстояния до экватора). Сравнительно небольшой наклон земной оси вращения Земли приводит к изменению потока излучения от Солнца на каждой широте в течение года (т.е. за время оборота Земли вокруг Солнца). Это изменение особенно сильно сказывается у полюсов (полярные зоны), в которых продолжительность ночи превышает сутки. Напротив, вблизи экватора Солнце может кульминировать в зените. В зависимости от пределов возможных положений Солнца над горизонтом в течение года условно принято разделять Земной шар на тепловые пояса: жаркий (между широтами тропиков от –23,5° до +23,5°) и два холодных, в которых северная и южная широты превышают 66,5°. Остальная часть Земли между жаркими и холодными, названы умеренными поясами. Сейчас, пользуясь данными о температуре и количестве поступающей солнечной энергии (радиации), выделяют 13 климатических поясов, которые обычно называют географическими: арктический, антарктический, субарктический, субантарктический, умеренные северный и южный, субтропические северный и южный, тропические северный и южный, субэкваториальные северный и южный, экваториальный.
Климатические пояса, зависящие, в основном, от географической широты, хорошо прослеживаются как на суше, так и в океане.
Температура воздуха.
Температура воздуха – степень нагретости воздуха, определяемая при помощи термометров и термографов является одной из важнейших характеристик погоды и климата, оказывающая прямое воздействие на человека, животных, растения, на работу механизмов и т.д. Максимальная температура +58° С отмечена в сентябре 1922 в районе Триполи (Северная Африка), минимальная –89° С в июле 1983 года на станции «Восток» в Антарктиде.
Температура воздуха во многом зависит от того, каким образом солнечные лучи попадают на данный участок земной поверхности. Поверхность прогревается и начинает передавать тепло в атмосферу. Разность температур создает перепады давления воздуха на земную поверхность. Перепады давления создают движение воздуха, называемое ветром. Возникают зоны высокого и низкого давления. При разнице в атмосферном давлении воздух перемещается из зон высокого давления в зоны низкого давления, чтобы уравнять давление на всей поверхности.
Области высокого и низкого давления постоянно перемещаются по земной поверхности, создавая движение воздуха и перенеся с собой воздушные массы. При встрече двух воздушных масс с различными характеристиками воздух не может свободно перемещаться, и между ними образуется своего рода граница, именуемая атмосферным фронтом. Погода в районах действия атмосферных фронтов сопровождается облачностью, осадками, увеличением скорости ветра и резким изменением температуры воздуха.
Проходя через земную атмосферу и встречая на своем пути облака, пыль и водяные пары, солнечные лучи частично поглощаются или отражаются в мировое пространство. До земной поверхности доходит лишь около 40% солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу атмосферы. Вместе с тем приходящая лучистая энергия Солнца дает земной поверхности свет, тепло и энергию почти для всех химических превращений земного вещества, совершающихся на земной поверхности. Количество поступающей солнечной энергии закономерно убывает от экватора к полюсам в зависимости от угла падения солнечных лучей и длины их пути через атмосферу.
В этом же направлении изменяется и атмосферное тепло.
Поверхность Земли обладает различной отражающей способностью падающих на нее солнечных лучей (величиной альбедо). По этой причине различные части поверхности по-разному поглощают тепло и нагреваются. Неравномерное нагревание земной поверхности приводит в движение воздушные и водные массы, стремящиеся выровнять температуру. Взаимосвязанные воздушные и морские течения переносят с места на место огромное количество тепла. Особенно большую роль в переносе (адвекции) тепла играют теплые и холодные морские течения, так как вода поглощает и накапливает тепла значительно больше, чем воздух. Поэтому более сильные отклонения от средних температур наблюдаются на морских побережьях.
Сезонные климатические явления.
В следствии неравномерного распределения солнечного тепла и атмосферных осадков на земной поверхности, климат Земли очень разнообразен. Известный ученый Б.П.Алисов выделил на Земле 13 климатических поясов, которые отличаются друг от друга температурными условиями и воздушными массами.
Основные климатические пояса соответствуют распространению четырех типов воздушных масс. Особенно большие контрасты температуры у поверхности Земли – между экватором и полюсами из-за различия прихода солнечной энергии на разных широтах. В области экватора находится экваториальный климатический пояс. Здесь преобладают экваториальный воздух и пониженное атмосферное давление. В тропических поясах господствуют тропический воздух, высокое давление, нисходящее движение воздуха. В умеренных поясах преобладают западные ветры. Здесь значительно холоднее, чем в тропических поясах. Переходные пояса находятся между остальными поясами. Приставка «суб» в переводе с латинского означает «под». Субэкваториальный пояс – подэкваториальный пояс и т.д. В переходных поясах воздушные массы меняются с сезоном. На распределение температуры влияет расположение континентов и океанов. Из-за высоких теплоемкости и теплопроводности океанических вод океаны значительно ослабляют колебания температуры, которые возникают в результате изменений прихода солнечной радиации в течение года.
В связи с этим в средних и высоких широтах температура воздуха над океанами летом заметно ниже, чем над континентами, а зимой – выше.
Прогнозирование погоды.
Прогнозы текущей погоды (в пределах от 0 и вплоть до 6–12 часов) основываются на интенсивном, с точки зрения наблюдений, подходе и называются прогнозами текущей погоды. Традиционно прогнозирование текущей погоды концентрируется на анализе и экстраполяции наблюдаемых метеорологических полей с особым упором на мезомасштабные поля облаков и осадков, полученных по данным спутников и радиолокаторов. Прогностическая продукция текущей погоды особенно ценна в случае мезомасштабных неблагоприятных условий погоды, связанных с сильной конвекцией и интенсивными циклонами. В случае с тропическими циклонами, прогнозирование текущей погоды является важным подходом к обнаружению и последующему краткосрочному предсказанию, которое обеспечивает действенность прогноза в некоторых случаях свыше 24 часов.
Численный (гидродинамический) метод прогноза погоды основан на математическом решении системы полных уравнений гидродинамики и получении прогностических полей давления, температуры на определенные промежутки времени.
Вычислительные центры Москва, Вашингтон, Токио, Рейдинг (Европейский прогностический центр) используют различные численные схемы развития крупномасштабных атмосферных процессов. Точность численных прогнозов зависит от скорости расчета вычислительных систем, от количества и качества информации, поступающей с метеостанций. Чем больше данных, тем точнее расчет.
Синоптический метод составления прогнозов погоды основан на анализе карт погоды. Сущность этого метода состоит в одновременном обзоре состояния атмосферы на обширной территории, позволяющем определить характер развития атмосферных процессов и дальнейшее наиболее вероятное изменение погодных условий в интересующем районе. Осуществляется такой обзор с помощью карт погоды, на которые наносятся данные метеорологических наблюдений на различных высотах, а также у поверхности земли, производимых одновременно по одной программе в различных точках земного шара. На основе подробного анализа этих карт синоптик определяет дальнейшие условия развития атмосферных процессов в определенный период времени и рассчитывает характеристики метеоэлементов – температуру, ветер, облачность, осадки и т.
д.
Статистические методы прогноза позволяют по прошлому и настоящему состоянию атмосферы спрогнозировать состояние погоды на определенный будущий период времени, т.е. предсказать изменения различных метеоэлементов в будущем.
В оперативной практике синоптики используют несколько методов, иногда несовпадающих по ряду параметров поэтому последнее слово всегда остается за прогнозистом, выбирающим на лучший, с его точки зрения, метод прогнозирования. Часто выбирается комплексный подход – использование сразу нескольких частных методов прогноза одной и той же характеристики состояния атмосферы с целью выбора окончательной формулировки прогноза.
Эдвард Кононович
4 класс. Окружающий мир. Плешаков, Новицкая. Рабочая тетрадь. Часть 1. Страницы 42, 43, 44, 45
Ответы к страницам 42, 43, 44 и 45
содержание
Другие решебники 4 класс:С севера на юг
1. Перед тобой контурная карта природных зон России.
Сравни её с картой природных зон в учебнике. В чём сходство и различия?
Сходства: обозначена граница России, нанесены названия рек, озер, морей.
Различия: на карте в учебнике природные зоны обозначены разными цветами; на карте в учебнике нанесены названия городов.
2. С помощью карты в учебнике найдите природные зоны России на контурной карте. Проверьте друг друга.
3. С помощью карты в учебнике найди на контурной карте области высотной поясности. Закрась их соответствующим цветом.
4. Используя карту в учебнике, закрась прямоугольники в соответствии с цветовыми обозначениями на карте природных зон. В каждой строке дано несколько прямоугольников для того, чтобы можно было точнее подобрать цвета. Попроси соседа по парте проверить твою работу.
5. Пронумеруй основные природные зоны в порядке их смены с севера на юг.
| 3 Тайга | 4 Смешанные и широколиственные леса |
| 2 Тундра | |
| 6 Пустыни | 1 Арктические пустыни |
| 5 Степи | 7 Субтропики |
6. Вырежи детали из Приложения и собери схему аппликацию. Проверь себя по учебнику. После самопроверки наклей детали.
Схема нагревания поверхности Земли солнечными лучами
Расскажи по этой схеме о причинах смены природных зон с севера на юг.
Смена природных зон происходит из-за неравномерного нагревания Солнцем разных участков Земли. В северных районах солнечные лучи падают на Землю наклонно. Они скользят по поверхности Земли и слабо нагревают её. Чем южнее, тем более отвесно падают на Землю солнечные лучи, тем сильнее они нагревают земную поверхность.
7. Подумай, что тебе хотелось бы узнать о природных зонах России. Запиши свои вопросы. По мере изучения природных зон постарайся найти ответы на эти вопросы.
Влияет ли природная зона на флору и фауну?
В какой природной зоне самый тяжелый климат?
В какое природной зоне лучше всего жить человеку?
Происходит ли изменения в границах природных зон (смещаются ли они)?
2. Актуализация и фиксация затруднений в пробном действии | Скажите, над каким разделом мы работаем? О чем мы говорили на прошлом уроке? Чтобы продолжить путешествие по России, давайте повторим. Проверка домашнего задания. Задание 1, Игра «Найди лишний географический объект». Давайте поработаем в группах. Для каждой группы я подготовила карточки. Вы должны в группах прочитать название географических объектов. Когда группа будет готова поднять руки. 1) Лена, Волга, Черное, Енисей; 2)Балтийское, Амур, Черное, Азовское; 3) Балтийское, Черное, Азовское, Белое. 2 задание, у вас находиться в виде карточки. Какие моря к какому океану относятся? Соедини стрелками 1-группа Какие моря относятся к Северному Ледовитому океану 2-группа Какие моря относятся к Тихому океану 3-группа Какие моря относятся к Атлантическому океану Работа с картой.(слайд 1) -Попрошу выйти с каждого ряда по 1 ученику. Нужно выбрать себе задание (задания в конвертах). 1 конверт. Показать на карте моря Тихого океана, которые омывают нашу страну. 2 конверт. Показать на карте моря Атлантического океана, которые омывают нашу страну. 3 конверт. Показать на карте моря Северно-Ледовитого океана, которые омывают нашу страну. Доп. вопросы классу: — Сколько всего морей омывают берега России? -Почему так много? -Что вы можете сказать о Каспийском? Как мы его назовём? | Мы работаем с разделом Природа России. На прошлом уроке мы говорили о морях России. -Работа в группах. 1)Лишнее Черное море, так как везде указаны реки 2)Лишнее Амур-это река, так как везде указаны моря. 3)Лишнее Белое море, так как оно принадлежит Северному Ледовитому океану, а остальные к Атлантическому. О т в е т: Северный Ледовитый океан: море Лаптевых, Чукотское, Карское, Баренцево, Восточно-Сибирское моря. Тихий океан: Японское, Берингово, Охотское моря. Атлантический океан: Балтийское, Черное моря. — 12 морей -Страна очень большая, просторная — Его относят и к морям и озёрам. К озёрам-потому что он имеет замкнутое пространство, никуда не впадает и к морю, по его размерам и дну. Дно его океанического типа. | Р.2 П.2. | 3. Выявление места затруднения, постановка темы урока. | — Со всеми заданиями вы справились, продолжим наше путешествие. _ Скажите, чем отличаются моря Северного Ледовитого океана от морей Атлантического океана? — А как вы думаете, двигаясь с севера на юг, меняется только температура, или еще что-то? Но почему, же это происходит? (проблемный вопрос) -Чтобы вы сделали, чтобы ответить на этот вопрос? Верно, откройте учебник на 74-75. Прочитайте и попробуйте найти ответ на наш вопрос, в чем причина смены природы в направлении с севера на юг? Совершенно верно! Как вы думаете, какая тема сегодняшнего урока? Какую цель мы поставим перед собой? | -Отличие морей Северного Ледовитого океана и Атлантического океана в температуре воды. -Я думаю, что будет меняться природа, растения, животный мир. -Искали бы ответ в учебнике. -Я думаю, что смена природы, растения, животного мира происходит из-за того, что на территории нашей страны расположено несколько природных зон. «Природные зоны России» -Познакомиться и изучить особенности северных и южных природных зон России. | К.1. П.3. | 4.Открытие новых знаний | Верно, а поможет нам в знакомстве карта природных зон. Верно. На страницах 74-75, вы можете видеть карту природных зон. На слайде, (слайд 2) физическая карта. Давайте сравним эти карты. Сравните легенды карт, цвета, используемые в обоих картах, что они обозначают. Хорошо, давайте внимательно рассмотрим и изучить карту природных зон и ее легенду. -Что означают разные цвета на карте природных зон? — Определите по карте, какие природные зоны есть в России. Прочтите их используя легенду карты, и найдите каждую из указанных зон. Давайте прочтём название каждой зоны и найдем на карте. (Вызов ученика на показ территорий определенной зоны), и определение территорий в учебнике. — Как вы думаете, какие из природных зон России промежуточные? Найдите ответ в учебнике. -Остальные природные зоны называются основными. Физминутка Вертим ручками по кругу. Не задень случайно друга! Несколько кругов вперёд, А потом наоборот. (Вращение прямых рук вперёд и назад.) Руки в спину упираем, Поясницу прогибаем. А теперь давай, дружок, Посмотри на потолок. (Поставить ладони сзади на пояс, медленный прогиб назад.) Отдохнули мы чудесно, И пора за парты сесть нам. (Дети садятся за парты.) | -На прошлых занятиях мы работали с физической картой, карта полушарий, контурная карта. -На физической карте показаны разные географические объекты (реки, озера, горы и др.). А на карте природных зон показаны зоны (пустыни, степи, леса, смешанные леса и др.) — На карте природных зон России разными цветами обозначены разные природные зоны. -Природные зоны России: арктические пустыни, тундра, лесотундра, тайга, смешанные леса, широколиственные леса, лесостепи, степи, полупустыни и пустыни, субтропические леса. -Между основными зонами есть промежуточные: между тундрой и лесами-лесотундра; между лесами и степями- лесостепь; между степями и пустынями – полупустыни. -Арктические пустыни, тундра, тайга, смешанные леса, широколиственные леса, степи, субтропические леса. Выполняют физминутку | Р.2. П.2. | 6.Первичное закрепление по эталону | У меня вопрос, почему же происходит смена природных зон? (слайд 3) Рассмотрите схему на стр.76. Схема нагревания поверхности Земли солнечными лучами и объясните. (слайд 4) -Обратите внимание на лучи, как они двигаются по поверхности земли. -Где больше всего получаем тепло? -Где меньше всего? -А где среднее получение тепла? Посмотрите внимательно на карту природных зон в учебнике, посмотрите внимательно на легенду карты. Обратите внимание на последний пункт, что такое высотная поясность? — Что называют высотной поясностью, найдите на стр. 76. — Высотная поясность- это закономерная смена природных условий и ландшафтов в горах по мере возрастания высоты (высоты над уровнем моря). Между широтными поясами и высотными зонами есть частичное сходство в климатических особенностях, размещении растительности и почв. Найдет ответ в учебнике и прочтём вслух. — Как вы поняли, почему в горах происходит смена поясов? — Как вы думайте. в каких горах природа разнообразнее: в высоких или низких? — Верно, чем выше горы, тем больше набор природных зон. природная зона у подножия та, в которой находятся горы. Давайте, совершим экскурсию по природным зонам, а потом вы мне скажете в каких природных зонах находится наш край. Экскурсию начинаем с севера на юг, по основным зонам России. Какая природная зона самая северная? Работа по презентации:
Лето короткое, холодное. Зима длинная, полгода – полярный день, полгода – полярная ночь. (слайд 6, 7) 2.Тундра (слайд 8, 9) Климат тундры характеризуется продолжительной и холодной зимой, коротким летом, скудностью атмосферных осадков, большой облачностью и сильными ветрами. 3.Тайга (слайд 10,11) Климат тайги характеризуется сравнительно теплым и довольно влажным летом и прохладной, а местами холодной зимой. 4.Смешанные леса (слайд 12,13) Смешанным лесам комфортнее всего расти в мягком, влажном, умеренно-континентальном климате с четким чередованием сезонов года (высокая температура летом и низкая – зимой). 5. Широколиственные леса (слайд 14,15) Климат здесь умеренный, муссонный. Зимой преобладают холодные воздушные массы, снега очень мало, но погода, как правило, солнечная. 6. Степи (слайд 16,17) Климат степи-жаркий и сухой, но отличается резкими перепадами температуры дня и ночи. Протяженность степи с севера на юг в Европейской России-около 200 км. 4.1. 29 оценок. В Евразии наибольшие площади степей находятся на территории Российской Федерации, Казахстана, Украины и Монголии. 7. Субтропические леса (слайд 18,19) Субтропический климат представлен узкой полосе Черноморского побережья Кавказа — от Новороссийска до границы с Абхазией. А теперь кто сможет сказать, в каких из этих природных зон находится наш край? Вот какая разнообразная природа нашего края. | — На ней видно, что в северных районах солнечные лучи падают на Землю наклонно. Они скользят по поверхности Земли и слабо нагревают её. Чем южнее, тем более отвесно и падают на Землю солнечные лучи, тем сильнее они нагревают земную поверхность. Это и приводит к постепенному изменению всей картины природы. -Больше всего тепла на экваторе. — Меньше всего тепла на полюсах. -В зоне умеренных широт. Учебник: Высотная поясность объясняется изменением климата с высотой: при подъеме на 1 км температура воздуха снижается в среднем на 6 С, уменьшается давление воздуха, его запыленность, возрастает интенсивность солнечных ультрафиолетовых лучей, до высоты 2-3 км увеличиваются облачность и количество осадков. В результате t воздуха снижается по мере роста высоты. Кроме того, происходит уменьшение количества осадков из-за барьерного эффекта- горы создают барьер при продвижении облаков. -Понижается температура, давление воздуха, мало кислорода, больше ультрафиолетовых лучей. -В Высоких. — Самая северная зона- это Арктические пустыни. Ледяная пустыня. Очень мало растительности и животных, в самых суровых есть. — Краснодарский край, состоит из зон: степная, предгорная и горная, субтропическая зоны. | Р.3. К.3. Л.1. |
Объясни почему.
А кто мне скажет, а с какой картой мы работали раньше?
Перечислите основные природные зоны.
А первая
2. Здесь выделяются следующие типы климата: на участке от Новороссийска до Туапсе — субтропический средиземноморский тип, от Туапсе до Адлера и далее за пределы России — субтропический влажный. Причиной формирования этих двух различных типов климата является рельеф, точнее — высота гор. Это единственная территория в России, где средние температуры самого холодного месяца — положительные.
Как собрать модель-аппликацию «Схема нагревания поверхности Земли» 4 класс?
Известный археолог Алексей Окладников прославился своими работами по изучению первобытного искусства и культуры.
Составим табличку памятных дат, посвященных этому ученому:
- 1908 год, 3 октября — дата рождения Окладникова.
- 1925 год — обучение в Иркутском университете
- 1926 год — первая научная работа Окладникова, посвященная стоянкам первобытного человека в верховьях Лены.
- 1929 год — изучение петроглифов на Шишкинских скалах
- 1930-1940 года изучения памятников в бассейне Ангары
- 1945 год — археологическая экспедиция в Якутию, и на полуостров Таймыр.
- 1961-1981 года — директор института истории в Академгородке.
Александр 2 — российский император, который правил с 1855 года до 1881 года.
В историю вошел как инициатор проведения многочисленных реформ, призванных улучшить жизнь общества.
Александр 2 был прозван Освободителем дважды, после отмены крепостного права, его стали так называть в России, после победы в русско-турецкой войне и освобождении Болгарии, его так стали называть на Балканах.
Александр 2 запомнился многочисленными реформами, отменой цензуры, введением всеобщей воинской повинности, территориальными приобретения на дальнем Востоке и в средней Азии.
Погиб во время покушения.
Николай 2 — последний русский император, который правил с 1894 по 1917 год. Также погиб не своей смертью. В народе был прозван Кровавым. При нем было несколько революций, войн, росло социальное напряжение в обществе, но вместе с тем в экономике наблюдался рост.
Достаточно посмотреть из окна своего дома, чтобы обнаружить многие из экологических проблем, которые терзают нашу планету.
Вот дымят вдалеке черным дымом трубы какого-то завода — это загрязнение атмосферы, это парниковый эффект и угроза глобального потепления.
Аналогично действуют выхлопные газы автомобилей, которые огромными потоками текут по улицам города.
Вот кучи мусора, который куда-то увозят и который редко-редко попадает на переработку. Гораздо чаще его просто сжигают. А это отравление почвы, загрязнение атмосферы, загрязнение почвенных вод, которые в итоге могут попасть и в мировой океан.
Вот мимо проехала машина груженная срубленными деревьями — а это бесконтрольная вырубка лесов, это наступление пустынь, это уничтожение легких нашей планеты.
Это только первые экологические проблемы, которые я увидела просто посмотрев в окно, а сколько их еще таится, внешне незаметных, но таких же опасных?
Международная организация ЮНЕСКО уже довольно давно составляет список объектов, которые считаются всемирным наследием.
В этот список попадают как творения рук человеческих, так и уникальные природные объекты. Все эти объекты подлежат обязательной охране, потому что их красотой должны успеть полюбоваться не только мы, но и наши далекие потомки.
Чтобы заполнить данные таблицы следует обратиться к самому списку таких объектов, ознакомиться с их описанием, посмотреть фотографии и решить, какие именно объекты всемирного наследия тебе нравятся больше всего. Причем следует разделить природные объекты и объекты сделанные руками человека.
Я отобрала несколько таких объектов и у меня получилась следующая заполненная таблица:
Количество тепла, получаемого Землей от Солнца
Если бы каждый квадратный сантиметр земной поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, при среднем расстоянии Земли от Солнца, равном почти 150 миллионам км, и при отсутствии атмосферы получал в 1 мин.
1,88 кал, то в течение года при тех же условиях он получил бы до 1000 ккал тепла. Но так как Земля близка по форме к шару и солнечные лучи не везде падают отвесно, да при этом всегда освещена только половина земного шара, то за год на 1 см2 на верхней границе атмосферы поступает в среднем лишь четвертая часть названной величины, т. е. около 250 ккал/см2. Из этого количества солнечного тепла поверхностью земли и атмосферой поглощается до 140—150 ккал/см2год.
Количество тепла, получаемого от Солнца земной поверхностью, зависит прежде всего от угла падения солнечных лучей. Чем отвеснее падают солнечные лучи, т. е. чем больше высота солнца над горизонтом, тем меньше путь солнечных лучей в атмосфере (рис. 12) и тем большее количество энергии приходится на единицу площади, и, наоборот, чем меньше угол падения, тем больше путь солнечных лучей в атмосфере и тем меньше энергии приходится на единицу площади.
При прохождении через атмосферу солнечные лучи теряют тем больше энергии, чем длиннее их путь
Максимальное количество солнечной радиации поступает на единицу горизонтальной поверхности земли, перпендикулярной солнечным лучам, тогда, когда солнце находится в зените, т.
е. когда угол падения солнечных лучей равен 90°.
В табл. 5 приведены рассчитанные суммы солнечной радиации для летнего и зимнего солнцестояния при отсутствии атмосферы. Из данных этой таблицы следует, что при отсутствии атмосферы в дни летнего солнцестояния Арктика получала бы солнечного тепла 1110 кал /см2 сутки, т. е. больше, чем экваториальная зона, где суточная сумма тепла составляла бы всего лишь 814 кал/см2.
Расчеты показывают, что при так называемой идеальной атмосфере (абсолютно сухой и чистой) поверхность Земли в высоких и даже средних широтах летом получала бы больше тепла, чем в экваториальной зоне. Согласно расчетам, в последних числах июня при отсутствии облаков и при средней прозрачности атмосферы на Северный полюс поступало бы около 670 кал/см2 сутки, на широту 55° 630 кал/см2 сутки, а в экваториальную зону лишь около 500 кал/см2 сутки.
В экваториальной зоне количество солнечного тепла не испытывает больших сезонных колебаний (табл. 5). В то же время в средних широтах оно уменьшается в несколько раз, а на Северном полюсе поступление тепла вовсе прекращается в период сентябрь — март.
Такое распределение солнечной радиации объясняется тем, что в Полярном бассейне летом солнце круглые сутки не заходит за горизонт, а зимой не появляется над горизонтом, в то время как в экваториальной зоне продолжительность светлого времени суток в течение года не испытывает заметных колебаний и равна приблизительно 12 час. Поэтому в течение года низкие широты получают больше тепла, чем средние и высокие широты.
Чтобы выяснить, в какой степени количество энергии, поступающей на перпендикулярную солнечным лучам поверхность, зависит от угла их падения, обратимся к табл. 6, составленной Н. Н. Калитиным.
В этой таблице приводятся теоретически вычисленные данные о количестве солнечной радиации, приходящей на перпендикулярную поверхность, в зависимости от высоты солнца над горизонтом при полном отсутствии атмосферы (солнечная постоянная) и при прохождении солнечных лучей через идеальную атмосферу, а также данные, полученные непосредственно из наблюдений при наличии реальной атмосферы при средней прозрачности ее.
Как видно из табл. 6, по сравнению с солнечной постоянной интенсивность радиации даже при условии идеальной атмосферы заметно меньше и, конечно, она еще меньше при условии реальной атмосферы. При высоте солнца, равной 20°, интенсивность солнечной радиации по сравнению с солнечной постоянной уменьшается почти вдвое, а при высоте солнца 60° — на 30%. Резкое уменьшение интенсивности солнечной радиации в реальной атмосфере происходит главным образом из-за содержания в ней водяного пара и пыли, обладающих поглощательной способностью.
Так обстоит дело с приходом солнечного тепла на перпендикулярную лучам поверхность.
Фактически на единицу горизонтальной поверхности приходится гораздо меньше солнечной энергии. Так, при падении лучей солнца под углом 30° количество радиации, поступающей на 1 см2 горизонтальной поверхности, по сравнению с данными, приведенными в табл. 6, уменьшается в 2 раза, а при высоте солнца 5° — почти в 12 раз. Поток солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, быстро убывает от экватора к полюсам.
В дни весеннего и осеннего равноденствия в полдень на экваторе солнце бывает в зените, а на полюсах — на горизонте (рис. 13, а).
Положение Земли по отношению к солнечным лучам в различные сезоны года
В день летнего солнцестояния в северном полушарии высота солнца на экваторе 66,5°, на северном тропике 90°, а на Северном полюсе лишь 23,5°. В это время в Арктике солнце не заходит за горизонт и вступает в силу полярный день, а Антарктика погружается в полярную ночь (рис. 13, б).
В день зимнего солнцестояния в Арктике солнце находится за горизонтом (полярная ночь), а в Антарктике наблюдается полярный день( рис. 13, в). Однако как на Северном, так и на Южном полюсе в полярный день лучи солнца падают под наименьшим углом. Продолжительность периода с полярным днем, как и с полярной ночью, равна приблизительно половине года. Поэтому в низких широтах Земли, где высота солнца в течение всего года наибольшая, значительно теплее, чем в средних и особенно в высоких широтах северного и южного полушарий.
Этим же объясняется наибольший нагрев земной поверхности в полдень, когда солнечные лучи падают на нее под наибольшим углом.
8.1: 8.1 Бюджет тепла Земли
Баланс входящего и исходящего тепла на Земле называется ее тепловым балансом . Как и в случае любого бюджета, для поддержания постоянных условий бюджет должен быть сбалансирован таким образом, чтобы входящее тепло равнялось исходящему теплу. Тепловой баланс Земли показан ниже (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) Тепловой баланс Земли. Из всей солнечной радиации, достигающей Земли, 30% отражается обратно в космос, а 70% поглощается Землей (47%) и атмосферой (23%).Тепло, поглощаемое сушей и океанами, обменивается с атмосферой за счет теплопроводности, излучения и скрытого тепла (фазовый переход). Тепло, поглощаемое атмосферой, в конечном итоге излучается обратно в космос (PW).Из всей солнечной энергии, достигающей Земли, около 30% отражается обратно в космос от атмосферы, облаков и поверхности Земли. Еще 23% энергии поглощается водяным паром, облаками и пылью в атмосфере, где она преобразуется в тепло. Чуть менее половины (47%) поступающей солнечной радиации поглощается сушей и океаном, и эта энергия нагревает поверхность Земли.Энергия, поглощенная Землей, возвращается в атмосферу через три процесса; проводимость, излучение и скрытое тепло (фазовый переход) (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).
Проводимость — это передача тепла посредством прямого контакта между поверхностью и атмосферой. Воздух является относительно плохим проводником тепла (что означает, что он является хорошим изолятором), поэтому проводимость представляет собой лишь небольшую часть передачи энергии между Землей и атмосферой; равняется примерно 7% поступающей солнечной энергии.
Все тела с температурой выше абсолютного нуля (-273 o C) излучают тепло в виде длинноволнового инфракрасного излучения (см. Электромагнитный спектр в разделе 6.5). Нагретая Земля не является исключением, и около 16% исходной солнечной энергии излучается с Земли в атмосферу (рис. \ (\ PageIndex {1} \)). Часть этой излучаемой энергии будет рассеиваться в космос, но значительное количество тепла будет поглощено атмосферой. Это основа для парникового эффекта (Рисунок 8.12). При парниковом эффекте коротковолновое солнечное излучение проходит через атмосферу и достигает поверхности Земли, где поглощается. Когда излучение повторно испускается Землей, оно теперь имеет форму длинноволнового инфракрасного излучения, которое нелегко проходит через атмосферу. Вместо этого это инфракрасное излучение поглощается атмосферой, особенно парниковыми газами, такими как CO 2 , метаном и водяным паром. В результате атмосфера нагревается. Без парникового эффекта средняя температура на Земле была бы около -18 o C, что слишком холодно для жидкой воды, и поэтому жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать!
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \). Объяснение парникового эффекта (Агентство по охране окружающей среды США [общественное достояние], через Wikimedia Commons).Парниковый эффект вызывает большую озабоченность во всем мире; не из-за наличия самого эффекта, а потому, что эффект усиливается, вызывая изменение климата или глобальное потепление. После промышленной революции концентрации в атмосфере основных парниковых газов, особенно CO 2 и метана, резко возросли из-за индустриализации, сжигания ископаемого топлива и обезлесения. В то же время произошло быстрое потепление глобального климата; Концентрации CO 2 увеличились более чем на 25%, а глобальная температура повысилась на 0.5 o C за прошедшее столетие. Если производство этих парниковых газов не будет остановлено, эта тенденция быстрого потепления может продолжиться с потенциально ужасными последствиями. См. Раздел 8.5 для получения подробной информации о причинах и последствиях изменения климата.
Самый большой путь теплообмена между сушей или океанами и атмосферой — это скрытое тепло , передаваемое через фазовых переходов ; тепло, выделяемое или поглощаемое при переходе воды между твердым, жидким и парообразным состояниями (см. раздел 5.1). К жидкой воде необходимо добавить тепло, чтобы она испарилась, а когда образуется водяной пар, это тепло удаляется из океана и передается в атмосферу вместе с водяным паром. Когда водяной пар конденсируется в дождь, это тепло возвращается в океаны. Тот же процесс происходит с образованием и таянием льда. Тепло поглощается льдом, когда он тает, и тепло выделяется при образовании льда, и эти фазовые изменения передают тепло между океанами и атмосферой.
Для завершения теплового баланса тепло, которое поглощается атмосферой либо непосредственно от солнечного излучения, либо в результате проводимости, излучения и скрытого тепла, в конечном итоге излучается обратно в космос (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)) .
Дифференциальный нагрев поверхности Земли
Если бы Земля была плоской поверхностью, обращенной к Солнцу, каждая часть этой поверхности получала бы одинаковое количество поступающей солнечной радиации. Однако, поскольку Земля является сферой, солнечный свет неравномерно распределяется по поверхности Земли, поэтому разные регионы Земли будут нагреваться в разной степени. Этот дифференциальный нагрев поверхности Земли происходит по ряду причин. Во-первых, из-за кривизны Земли солнечный свет падает только перпендикулярно поверхности в центре сферы (экваториальные области).В любой другой точке Земли угол между поверхностью и падающей солнечной радиацией составляет менее 90 o . Из-за этого такое же количество поступающей солнечной радиации будет сосредоточено в меньшей области на экваторе, но будет распространяться на гораздо большую площадь на полюсах (рис. \ (\ PageIndex {3} \)). Таким образом, тропики получают более интенсивный солнечный свет и большее количество тепла на единицу площади, чем полярные регионы.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) Из-за кривизны Земли такое же количество солнечного света будет распространяться на большую площадь на полюсах по сравнению с экватором.Таким образом, экватор получает более интенсивный солнечный свет и большее количество тепла на единицу площади (Thebiologyprimer (собственная работа) [CC0], через Wikimedia Commons).Угол, под которым солнечный свет падает на Землю, дополнительно способствует дифференциальному нагреву поверхности. На полюсах из-за угла, под которым солнечная энергия падает на поверхность, больше света будет отражаться от поверхности и атмосферы и отражаться обратно в космос. На экваторе прямой угол, под которым свет достигает поверхности, приводит к тому, что большая часть энергии поглощается, а не отражается.Наконец, полюса отражают больше солнечной энергии, чем другие части Земли, потому что у полюсов альбедо выше . Альбедо относится к отражательной способности поверхности. Более светлые поверхности обладают большей отражающей способностью, чем более темные (которые поглощают больше энергии), и поэтому имеют более высокое альбедо. На полюсах лед, снег и облачный покров создают гораздо более высокое альбедо, а полюса отражают больше и поглощают меньше солнечной энергии, чем в более низких широтах. Благодаря всем этим механизмам полюса поглощают гораздо меньше солнечной радиации, чем экваториальные области, поэтому полюса холодные, а тропики очень теплые.
Но в этом глобальном распределении тепла есть интересный поворот. Тропические регионы на самом деле получают больше лучистого тепла, чем излучают, а полюса излучают больше тепла, чем получают (рис. \ (\ PageIndex {4} \)). Поэтому следует ожидать, что в тропиках будет постоянно становиться теплее, а на полюсах — все холоднее. Однако это не так; так что происходит? Вместо тепла, остающегося изолированным около экватора, около 20% тепла из тропиков переносится к полюсам до того, как испускается.Этот крупномасштабный перенос энергии смягчает климат в обоих крайних случаях. Механизмы этой передачи тепла — это циркуляция океана и атмосферы, тема следующего раздела.
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \) Баланс между притоком тепла и потерями тепла в зависимости от широты. Избыточное тепло, полученное около экватора, передается к полюсам (Национальный центр океанографии (НОК). Непереносимая лицензия Creative Commons 3.0).Идея дифференциального нагрева поверхности Земли имеет фундаментальное значение для понимания широкого спектра океанографических и атмосферных процессов.Этот дифференциальный нагрев приводит к атмосферной конвекции, которая создает ветры, которые дуют над водой и создают волны и поверхностные течения, и эти течения влияют на распределение питательных веществ, что способствует первичной продукции, которая затем поддерживает остальную часть экосистемы океана. Так что многое зависит от того простого факта, что тропиков достигает больше света, чем полюсов!
Solar Ray — обзор
28.4.2.2 Окружающая среда, излучающая заряженные частицы
Три основных источника излучения заряженных частиц, естественным образом возникающих в космосе, — это галактические космические лучи, солнечные протонные события и захваченные радиационные пояса.Галактические космические лучи (ГКЛ) состоят из ионизированных ядер с низким потоком, в основном протонов, что обычно обеспечивает очень низкую мощность дозы излучения, которая является максимальной при минимуме солнечной активности (Tribble, 1995). Излучение ГКЛ состоит из ионов всех элементов периодической таблицы и состоит примерно из 83% протонов, 13% альфа-частиц ( 4 ионов He), 3% электронов и 1% более тяжелых ядер (Barth, 2003). Энергия частиц ГКЛ находится в диапазоне примерно 10 8 −10 19 эВ (Tribble, 1995). Орбиты с низкой высотой / наклоном защищены от некоторых GCR, потому что, когда GCR приближается к Земле в плоскости экватора, магнитное поле Земли изгибает частицу обратно в космос или в полярные области, в зависимости от ее начального направления и энергии (Триббл , 1995).
Солнечные протонные события (СПС) возникают в результате корональных выбросов массы, вызывающих значительный поток протонов в течение коротких периодов времени, в среднем 1–5 дней (Tribble, 1995). Некоторые СПС богаты тяжелыми ионами с энергиями от десятков МэВ / нуклон до сотен ГэВ / нуклон (Barth, 2003). Космические аппараты на низких околоземных орбитах, такие как HST, обычно защищены магнитосферой от большей части потока протонов SPE, но SPE опасны для космических аппаратов на орбитах с большим углом наклона и геостационарной орбите (Dever et al., 2000). В захваченных радиационных поясах, также называемых поясами Ван Аллена, энергичные электроны и протоны удерживаются и вращаются вокруг силовых линий магнитного поля Земли. Энергия захваченных электронов достигает десятков МэВ, а захваченных протонов и более тяжелых ионов — до сотен МэВ (Barth, 2003). Потоки протонов и электронов в захваченных радиационных поясах зависят от энергии частиц, высоты, наклона и солнечной активности и могут увеличиваться во время солнечных бурь (Tribble, 1995; Barth, 2003).Пиковые потоки как электронов, так и протонов происходят на расстоянии около 3000 км, а второй пик потока электронов происходит на высоте около 25000 км (Tribble, 1995). Дополнительные переменные, влияющие на поток захваченной радиации, включают влияние полюсов Земли и Южно-Атлантической аномалии. Космические аппараты на полярных орбитах испытывают более высокие мощности дозы заряженных частиц, чем космические аппараты на экваториальных орбитах, из-за того, что магнитное поле Земли направляет заряженные частицы в полярные области (Tribble, 1995). Асимметрия силовых линий магнитного поля Земли заставляет заряженные частицы достигать более низких высот (<1000 км) в Южной Атлантике, так что космические аппараты испытывают более высокие мощности дозы при прохождении над этим регионом (Tribble, 1995; Barth, 2003).
Оценки флюенсов захваченных протонов и электронов были получены с использованием протонной (AP-8) и электронной (AE-8) моделей НАСА (Sawyer and Vette, 1976; Vette, 1991). Захваченные электроны и протоны считаются всенаправленными моделями AP-8 и AE-8, хотя некоторая степень асимметрии восток-запад наблюдалась при измерениях космических аппаратов с момента разработки этих моделей (Sawyer and Vette, 1976). Из-за почти всенаправленного характера захваченного излучения все внешние поверхности космического корабля подвергаются воздействию этого излучения.
Солнечная энергия — Объяснение науки
Земля получает от Солнца больше энергии за один час, чем все человечество потребляет за год.
В этом посте я расскажу о некоторых научных фактах, стоящих за этим интересным фактом, а также расскажу о том, как солнечная энергия может стать для нас более важной в будущем.
Сколько солнечной энергии попадает на Землю?
Солнце генерирует энергию за счет ядерных реакций, которые происходят в его плотном горячем ядре.Он производит массивные 382,8 триллиона триллионов (3,828 x 10 26 ) ватт электромагнитного излучения (Williams, 2018), в основном в виде видимого света, инфракрасного и ультрафиолетового. По мере удаления от Солнца интенсивность (мощность на единицу площади) его излучения падает.
Солнечная постоянная — это интенсивность солнечного излучения на расстоянии 1 астрономическая единица (среднее расстояние Земли от Солнца). Ему дается значение 1361 Вт на квадратный метр (Вт / м 2 ).Однако, поскольку световой поток Солнца немного меняется, он колеблется на 0,1% вокруг этого значения.
Как показано выше, площадь диска того же диаметра, что и у Земли, составляет 127 480 000 000 000 (1,2748 x 10 14 ) квадратных метров. Итак, полная энергия, попадающая на Землю за один час, равна
.солнечная постоянная x площадь поверхности диска размером с Землю
1361 Вт / м 2 x 1,2748 x 10 14 м 2 = 1,73 x 10 17 ватт-часов.
(Эта цифра часто выражается как 173000 тераватт-часов (ТВтч), где 1 тераватт равен 1 триллиону (1000000000000) ватт)
Общее количество энергии, потребленной человечеством в 2017 году, немного меньше этого показателя — 160000 ТВтч (Enerdata 2018). Эта цифра включает не только энергию, используемую для производства электроэнергии, но также энергию, используемую непосредственно для отопления (например, при сжигании дров, угля, нефти или газа), используемую для транспорта (в основном бензин, дизельное и авиационное топливо), и энергию, используемую в промышленных процессах. .Общий объем потребленной электроэнергии в 2017 году составил около 22000 ТВтч.
Потенциал солнечной энергии.
Есть два разных способа получения электричества из солнечного света. Один из способов — сконцентрировать энергию Солнца с помощью зеркал на небольшой площади и использовать выделяемое тепло для производства пара для вращения турбины, вырабатывающей электричество. Другой способ — использовать массивы фотоэлектрических элементов (более известных как солнечные панели) для выработки электроэнергии непосредственно из солнечного света.
Фотография сделана из космоса солнечной фермы Топаз в Калифорнии . Он занимает площадь 19 км. 2 (не все из которых покрыты солнечными батареями) и вырабатывает около 1,25 ТВтч электроэнергии в год.
Большая часть солнечной электроэнергии вырабатывается таким образом, большая часть ее производится на солнечных фермах, подобных показанной выше в Калифорнии. Поскольку цены на солнечные панели продолжают падать, а их эффективность растет, этот вид солнечной энергии будет расти.
Рост солнечной энергии ( Наш мир в данных 2018)
Одним из преимуществ солнечной энергии перед другими формами энергии является то, что она имеет почти неограниченный потенциал из-за огромного количества энергии, поступающей на Землю от Солнца. Как я покажу дальше, необходимо будет покрыть солнечными панелями только относительно небольшую часть поверхности Земли, чтобы удовлетворить все потребности человечества в энергии.
Чтобы рассчитать размер этой области, первое, что нам нужно учитывать, — это количество солнечной радиации, которая действительно достигает поверхности Земли.Хотя солнечная постоянная составляет 1361 Вт / м 2 , это интенсивность излучения, которое достигает верхних слоев атмосферы Земли. Даже в безоблачный день не вся эта радиация достигает земли; некоторые отражаются обратно в космос, а некоторые поглощаются атмосферой.
В ясный день, если Солнце находится прямо над головой, интенсивность излучения, падающего на землю непосредственно от Солнца , составляет около 1050 Вт / м 2 , плюс еще 70 Вт / м 2 исходит из ярко-синего неба, давая в общей сложности 1120 Вт / м 2 . (В пасмурную погоду цифра будет меньше.)
Фактически, Солнце может находиться прямо над головой только в тропиках. Как показано ниже, когда Солнце находится ниже в небе, интенсивность солнечного излучения уменьшается, потому что его лучи распространяются на большую площадь и потому, что они должны пройти через большую часть атмосферы, прежде чем они упадут на землю. Ночью, когда Солнце находится ниже горизонта, солнечная интенсивность явно равна нулю.
На приведенной выше диаграмме показано изменение интенсивности солнечного излучения на экваторе во время равноденствия, когда Солнце находится прямо над головой в полдень. На оси времени используется солнечное время, т. Е. Солнце восходит в 06:00, находится на максимуме в 12:00 и заходит в 18:00. Предполагается, что день безоблачный.
Если мы усредним за весь 24-часовой цикл, количество солнечной радиации, попадающей на поверхность Земли (известное как солнечное излучение) в ясный день на экваторе во время равноденствия, составит примерно 340 Вт / м 2 . Самые эффективные солнечные панели на рынке преобразуют примерно 22% солнечного излучения в электрическую энергию.Это означает, что при усреднении за весь 24-часовой цикл солнечная электрическая мощность, которая может быть произведена, составляет 73 Вт / м 2 , что составляет примерно 5% солнечной постоянной. В более высоких широтах Солнце находится ниже в небе, поэтому количество солнечной электроэнергии, которая может быть произведена, меньше. Количество солнечной энергии уменьшается из-за облачности. Например, на облачном северо-западе Шотландии солнечное излучение в среднем за год составляет всего 72 Вт / м 2 , что составляет примерно одну пятую от его значения на экваторе .
Если усреднить за 12 месяцев и по всем точкам на поверхности Земли, то средняя солнечная освещенность составляет 170 Вт / м. 2 . Это означает, что нам нужно будет покрыть солнечными батареями 586 000 квадратных километров поверхности Земли, чтобы обеспечить все мировые потребности в энергии, что примерно на 15% больше, чем в Испании. Подробности расчета приведены в примечаниях внизу этой публикации. Это число относительно невелико, всего 0,11% площади поверхности Земли. Однако одна проблема заключается в том, что страны, которые могут производить больше всего солнечной энергии (особенно в Африке), на самом деле имеют умеренное потребление энергии, а многие густонаселенные страны, особенно в Северной Европе, имеют высокое потребление энергии и получают относительно мало солнечного света.Например, если мы возьмем Великобританию, которая имеет небольшую площадь поверхности, получает сравнительно мало солнечного света по сравнению со средним в мире и густонаселенную с высоким потреблением энергии, нам нужно будет покрыть около 5,2% ее поверхности солнечными батареями. панели, что было бы сложно. Интересно, что Великобритания идеально расположена для оффшорных ветряных электростанций и планирует производить 30% своей электроэнергии таким образом к 2030 году.
Малая солнечная энергия
На данный момент солнечная энергия не самый крупный возобновляемый источник электроэнергии.Как показано на диаграмме ниже, в 2016 году возобновляемые источники энергии вырабатывали в общей сложности 5 877 ТВт-ч. Из них подавляющее большинство (4 023 ТВт-ч) было произведено за счет гидроэлектроэнергии, за которым следуют 960 ТВт-ч за счет ветра; солнечная энергия внесла 333 ТВтч, а остальные 561 ТВтч за счет всех других возобновляемых источников энергии вместе взятых.
Из «Наш мир в данных» (2018 ): данные не включают так называемое «традиционное биотопливо», например горящая древесина, которая может быть возобновляемой или не возобновляемой
Одним из явных преимуществ солнечной энергии является то, что ее можно производить в небольших масштабах.Одна панель площадью четыре квадратных метра, прикрепленная к перезаряжаемой батарее, сможет генерировать и хранить достаточно солнечной энергии для освещения и приготовления пищи для семьи в Африке. Солнечные панели не имеют движущихся частей и после покупки должны работать десятилетиями. Именно эта способность производить электроэнергию в небольших масштабах может произвести революцию в жизни некоторых из беднейших людей в мире, идея, которую я буду обсуждать далее в моем следующем посте.
Надеюсь, вам понравился этот пост.Чтобы узнать больше о блоге Science Geek, нажмите здесь или по ссылке Science Geek Home в верхней части этой страницы.
Банкноты
Наклонные солнечные панели
Для небольших солнечных установок обычно повышают среднюю интенсивность солнечного света, наклоняя панель к Солнцу. Например, небольшие группы солнечных панелей в Великобритании часто наклонены на юг. Совершенно очевидно, что это сложно сделать для очень больших массивов солнечных панелей, используемых на солнечных фермах.
Расчет площади для (а) Земли и (б) Великобритании для выработки всей энергии с помощью солнечных батарей
Примечание к расчету: В любой большой конструкции, вырабатывающей солнечную электроэнергию, между солнечными панелями должны быть промежутки. В этих расчетах я предположил, что одна шестая площади солнечной фермы / большого массива солнечных панелей составляет , а не , покрытых панелями.
Расчет для Земли
Расчет для Великобритании
Данные Science Direct (2014) и Enerdata (2018)
Список литературы
Enerdata (2018) Глобальный энергетический статистический ежегодник 2018, Доступно по адресу: https: // Annualbook.enerdata.net/total-energy/world-consuming-statistics.html (дата обращения: 23 февраля 2019 г.).
Наш мир в данных (2018) Глобальное потребление возобновляемой энергии в долгосрочной перспективе, Доступно по адресу: https://ourworldindata.org/renewable-energy (дата обращения: 23 февраля 2019 г.).
Science Direct (2014) Ресурсы солнечной энергии Великобритании и влияние изменения климата, Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148114002857 (дата обращения: 23 февраля 2019 г.) ).
Уильямс, Д. Р. (2018) Информационный бюллетень NASA Sun, Доступно по адресу: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/sunfact.html (дата обращения: 8 марта 2019 г.).
Нравится:
Нравится Загрузка …
СвязанныеЧто такое парниковый эффект?
Парниковый эффект — это потепление земной поверхности и нижних слоев атмосферы, вызванное такими веществами, как углекислый газ и водяной пар, которые пропускают солнечную энергию на землю, но препятствуют прохождению энергии от Земли обратно в космос.
Упрощенная диаграмма, иллюстрирующая парниковый эффект (основанная на цифре из научной оценки МГЭИК 2007 г.), доступна справа.
Энергия, излучаемая солнцем («солнечное излучение»), сосредоточена в области коротких волн, включая видимый свет. Большая часть коротковолновой солнечной радиации проходит через атмосферу Земли к поверхности практически беспрепятственно. Часть солнечного излучения отражается обратно в космос облаками и земной поверхностью.Большая часть солнечной радиации поглощается земной поверхностью, вызывая нагревание поверхности и нижних частей атмосферы.
Нагретая Земля испускает излучение вверх, точно так же, как горячая плита или барный обогреватель излучает энергию. В отсутствие атмосферы восходящее излучение Земли уравновешивает поступающую энергию, поглощаемую Солнцем, со средней температурой поверхности около -18 ° C.
Однако присутствие в атмосфере «парниковых» газов меняет радиационный баланс.Тепловое излучение (инфракрасное), излучаемое Землей, сконцентрировано на длинных волнах и сильно поглощается парниковыми газами в атмосфере, такими как водяной пар, углекислый газ и метан. В результате температура поверхности земного шара в среднем составляет около 15 ° C, что на 33 ° C теплее, чем было бы, если бы не было атмосферы. Это называется естественным парниковым эффектом.
А усиленный парниковый эффект?
Если в атмосферу добавляется дополнительное количество парниковых газов, например, в результате деятельности человека, они будут поглощать больше инфракрасного излучения.Поверхность Земли и нижние слои атмосферы будут нагреваться дальше, пока снова не будет достигнут баланс входящей и исходящей радиации (излучение инфракрасного излучения увеличивается по мере повышения температуры излучающего тела). Это дополнительное утепление называется усиленным парниковым эффектом.
Предложения по солнечной геоинженерии ослабят следы внетропических штормов в обоих полушариях, считают ученые — ScienceDaily
Как мир может бороться с продолжающимся повышением глобальной температуры? Как насчет того, чтобы защитить Землю от части солнечного тепла, введя в стратосферу отражающие аэрозоли? В конце концов, вулканы делают то же самое, хотя и короткими, драматическими извержениями: когда извергается Везувий, он выбрасывает мелкий пепел в атмосферу, где частицы могут оставаться в виде своего рода облачного покрова, отражая солнечное излучение обратно в космос и временно. охлаждение планеты.
Некоторые исследователи изучают предложения по созданию аналогичных эффектов, например, путем запуска отражающих аэрозолей в стратосферу — с помощью самолетов, воздушных шаров и даже дирижаблей — чтобы блокировать солнечное тепло и противодействовать глобальному потеплению. Но такие схемы солнечной геоинженерии, как их называют, могут иметь и другие долгосрочные последствия для климата.
Теперь ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что солнечная геоинженерия значительно изменит траектории внетропических штормов — зоны в средних и высоких широтах, где штормы образуются круглый год и управляются реактивным потоком через океаны и сушу.Следы внетропических штормов вызывают внетропические циклоны, а не их тропические собратья, ураганы. Сила следов внетропических штормов определяет серьезность и частоту штормов, таких как нордистер в Соединенных Штатах.
Команда рассмотрела идеализированный сценарий, в котором солнечное излучение отражается достаточно, чтобы компенсировать потепление, которое произойдет, если концентрация углекислого газа увеличится в четыре раза. В ряде глобальных климатических моделей в соответствии с этим сценарием сила штормовых следов как в северном, так и в южном полушариях в ответ значительно ослабла.
Ослабленные следы штормов означают менее сильные зимние штормы, но команда предупреждает, что более слабые следы штормов также приводят к застойным условиям, особенно летом, и меньшему количеству ветра для удаления загрязнения воздуха. Изменения ветров также могут повлиять на циркуляцию океанических вод и, в свою очередь, на стабильность ледяных щитов.
«Около половины населения мира живет во внетропических регионах, где следы штормов определяют погоду», — говорит Чарльз Гертлер, аспирант Департамента Земли, атмосферы и планет Массачусетского технологического института (EAPS).«Наши результаты показывают, что солнечная геоинженерия не просто повернет вспять изменение климата. Вместо этого она сама может вызвать новые изменения климата».
Гертлер и его коллеги опубликовали свои результаты на этой неделе в журнале Geophysical Research Letters. Соавторами являются профессор EAPS Пол О’Горман, а также Бен Кравиц из Университета штата Индиана, Джон Мур из Пекинского педагогического университета, Стивен Фиппс из Университета Тасмании и Шинго Ватанабе из Японского агентства по морским наукам и технологиям Земли
.Не очень солнечная картина
Ученые ранее смоделировали, как мог бы выглядеть климат Земли, если бы сценарии солнечной геоинженерии реализовались в глобальном масштабе, и получили неоднозначные результаты.С одной стороны, распыление аэрозолей в стратосферу уменьшит поступающее солнечное тепло и, в некоторой степени, противодействует потеплению, вызванному выбросами углекислого газа. С другой стороны, такое охлаждение планеты не предотвратит других эффектов, вызываемых парниковыми газами, таких как сокращение количества осадков в регионах и закисление океана.
Также были признаки того, что преднамеренное уменьшение солнечной радиации сократит разницу температур между экватором и полюсами Земли или, говоря климатическим языком, ослабит меридиональный температурный градиент планеты, охладив экватор, в то время как полюса продолжат нагреваться.Это последнее последствие особенно заинтриговало Гертлера и О’Гормана.
«Штормовые следы зависят от меридиональных температурных градиентов, и штормовые следы интересны тем, что помогают нам понять экстремальные погодные условия», — говорит Гертлер. «Поэтому нас интересовало, как геоинженерия влияет на следы штормов».
Команда изучила, как треки внетропических штормов могут измениться в соответствии со сценарием солнечной геоинженерии, известным климатологам как эксперимент G1 Проекта взаимного сравнения геоинженерных моделей (GeoMIP), проекта, который предоставляет ученым различные сценарии геоинженерии для оценки климатических моделей. их различные климатические эффекты.
Эксперимент G1 предполагает идеализированный сценарий, в котором схема солнечной геоинженерии блокирует достаточно солнечной радиации, чтобы уравновесить потепление, которое произойдет, если концентрация углекислого газа увеличится в четыре раза.
Исследователи использовали результаты различных климатических моделей, запущенных во времени в условиях эксперимента G1. Они также использовали результаты более сложного геоинженерного сценария с удвоением концентрации углекислого газа и аэрозолей, закачиваемых в стратосферу более чем на одной широте.В каждой модели они регистрировали ежедневные изменения атмосферного давления на уровне моря в различных местах вдоль траекторий шторма. Эти изменения отражают прохождение штормов и измеряют энергию следа шторма.
«Если мы посмотрим на изменение давления на уровне моря, мы сможем понять, как часто и с какой силой циклоны проходят над каждой областью», — объясняет Гертлер. «Затем мы усредняем дисперсию по всему внетропическому региону, чтобы получить среднее значение силы штормового пути для северного и южного полушарий.«
Неисправный противовес
Их результаты, полученные с использованием климатических моделей, показали, что солнечная геоинженерия ослабит следы штормов как в Северном, так и в Южном полушариях. В зависимости от рассматриваемого ими сценария траектория шторма в Северном полушарии будет на 5-17 процентов слабее, чем сегодня.
«Ослабление штормового пути в обоих полушариях будет означать более слабые зимние штормы, но также приведет к более застойной погоде, что может повлиять на волны тепла», — говорит Гертлер.«В любое время года это может повлиять на вентиляцию и загрязнение воздуха. Это также может способствовать ослаблению гидрологического цикла с региональным сокращением количества осадков. Это нехорошие изменения по сравнению с исходным климатом, к которому мы привыкли».
Исследователям было любопытно посмотреть, как те же следы шторма будут реагировать только на глобальное потепление, без добавления социальной геоинженерии, поэтому они снова запустили климатические модели в нескольких сценариях, связанных только с потеплением. К удивлению, они обнаружили, что в северном полушарии глобальное потепление также ослабит следы штормов в той же степени, что и с добавлением солнечной геоинженерии.Это говорит о том, что солнечная геоинженерия и усилия по охлаждению Земли за счет уменьшения поступающего тепла не сильно повлияют на эффекты глобального потепления, по крайней мере, на следы штормов — загадочный результат, который исследователи не знают, как объяснить.
В Южном полушарии немного другая история. Они обнаружили, что одно только глобальное потепление может усилить там следы штормов, тогда как добавление солнечной геоинженерии предотвратит это усиление и, что еще больше, ослабит следы штормов.
«В Южном полушарии ветры стимулируют циркуляцию океана, что, в свою очередь, может повлиять на поглощение углекислого газа и стабильность антарктического ледяного покрова», — добавляет О’Горман. «Так что то, как меняются траектории шторма в Южном полушарии, очень важно».
Команда также заметила, что ослабление следов шторма сильно коррелировало с изменениями температуры и влажности. В частности, климатические модели показали, что в ответ на уменьшение поступающей солнечной радиации экватор значительно охладился, поскольку полюса продолжали нагреваться.Этот пониженный температурный градиент кажется достаточным для объяснения ослабевающих следов шторма — результат, который группа продемонстрировала первой.
«Эта работа подчеркивает, что солнечная геоинженерия не обращает вспять изменение климата, а заменяет одно беспрецедентное состояние климата другим», — говорит Гертлер. «Отражение солнечного света — не идеальный противовес парниковому эффекту».
О’Горман добавляет: «Есть несколько причин, чтобы этого не делать, а вместо этого выступать за сокращение выбросов CO 2 и других парниковых газов.«
Это исследование частично финансировалось Национальным научным фондом, НАСА, а также промышленностью и фондами, спонсирующими совместную программу Массачусетского технологического института по науке и политике глобальных изменений.
солнечной энергии — Студенты | Britannica Kids
Введение
© Андреас Вебер / Dreamstime.comContunico © ZDF Enterprises GmbH, МайнцВся жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Солнечная энергия — это источник энергии для фотосинтеза.Он обеспечивает тепло, необходимое растениям и животным для выживания. Тепло от Солнца заставляет воду на поверхности Земли испаряться и образовывать облака, которые в конечном итоге дают пресную дождевую воду.
Солнечная энергия является результатом реакций термоядерного синтеза глубоко внутри Солнца. Эти реакции производят столько энергии, что поддерживают температуру поверхности Солнца на уровне около 10 300 ° F (5700 ° C). Несмотря на то, что солнечная энергия является крупнейшим источником энергии, получаемой Землей, ее интенсивность на поверхности Земли на самом деле очень мала из-за большого расстояния между Землей и Солнцем и того факта, что атмосфера Земли поглощает и рассеивает часть излучения. .Даже в ясный день, когда Солнце находится прямо над головой, энергия, достигающая поверхности Земли, уменьшается примерно на 30 процентов за счет атмосферы. Когда Солнце находится около горизонта и небо затянуто облаками, солнечная энергия на уровне земли может быть незначительной. Он также варьируется от одной точки к другой на поверхности Земли.
Тем не менее, общее количество солнечной энергии, падающей на Землю, значительно превышает текущие и ожидаемые мировые потребности в энергии. При надлежащем использовании этот сильно рассеянный источник может удовлетворить все будущие потребности в энергии.Ожидается, что в 21 веке солнечная энергия станет все более привлекательной в качестве источника энергии из-за ее неисчерпаемых запасов и экологически чистого характера, в отличие от угля, нефти и природного газа с ограниченным объемом ископаемых видов топлива.
Сбор и преобразование
Был разработан ряд устройств для сбора солнечной энергии и преобразования ее в полезную энергию. Поскольку интенсивность солнечного излучения у поверхности Земли настолько мала, коллекторы, предназначенные для улавливания солнечной энергии, должны быть большими по площади.Например, даже в солнечных частях мира с умеренным климатом коллектор должен иметь площадь около 430 квадратных футов (40 квадратных метров), чтобы собрать достаточно энергии для удовлетворения энергетических потребностей одного человека.
Плоские коллекторы
Наиболее распространенные плоские коллекторы состоят из темной металлической пластины, покрытой одним или двумя листами стекла, которые поглощают тепло. Тепло передается воздуху или воде, называемым жидкостями-носителями, которые проходят через заднюю часть пластины. Это тепло можно использовать напрямую или передать в другую среду.Плоские коллекторы используются для отопления дома и горячего водоснабжения ( см. отопление и вентиляция). Плоские коллекторы обычно нагревают жидкости до температур от 150 до 200 ° F (от 66 до 93 ° C). КПД таких коллекторов колеблется от 20 до 80 процентов.
Концентрирующие коллекторы
Когда требуются более высокие температуры, используется концентрирующий или фокусирующий коллектор. Эти устройства концентрируют солнечный свет, полученный с большой площади, на небольшой почерневший приемник, тем самым значительно увеличивая интенсивность света и создавая высокие температуры.Массивы тщательно выровненных зеркал или линз, используемых в этих так называемых солнечных печах, могут фокусировать достаточно солнечного света, чтобы нагреть цель до температур 3600 ° F (2000 ° C) или выше. Это тепло можно использовать для изучения свойств материалов при высоких температурах или для работы котла, который, в свою очередь, вырабатывает пар для электростанции паротурбина-электрогенератор. Солнечная печь стала важным инструментом в исследованиях высоких температур. Для производства пара подвижные зеркала расположены так, чтобы концентрировать большое количество солнечного излучения на почерневших трубах, по которым циркулирует вода и тем самым нагревается.
Фотоэлементы
Солнечное излучение может быть преобразовано непосредственно в электричество с помощью фотоэлементов или солнечных батарей. В таких ячейках создается небольшое электрическое напряжение, когда свет попадает на соединение между металлом и полупроводником (например, кремнием) или на соединение между двумя разными полупроводниками. Мощность, вырабатываемая одним фотоэлектрическим элементом, обычно составляет всего около двух ватт. Однако, соединив вместе большое количество отдельных ячеек, как в массивах солнечных панелей, солнечная электростанция может генерировать сотни или даже тысячи киловатт электроэнергии.Энергоэффективность большинства современных фотоэлектрических элементов составляет всего около 15-20 процентов, а поскольку интенсивность солнечного излучения изначально низкая, требуются огромные и дорогостоящие сборки таких элементов для производства даже умеренного количества энергии. Следовательно, фотоэлементы, работающие на солнечном или искусственном освещении, до сих пор находили основное применение только в приложениях с низким энергопотреблением — например, в качестве источников питания для калькуляторов и часов. Более крупные блоки использовались для обеспечения питания водяных насосов и систем связи в отдаленных районах, а также для метеорологических спутников и спутников связи.
Хранение
Сбор солнечной энергии варьируется и не обязательно соответствует изменяющемуся спросу на энергию. Следовательно, необходим накопитель энергии в той или иной форме для экономии энергии в периоды, когда солнечного света мало или совсем нет. Электроэнергия от фотоэлементов может храниться в электрических аккумуляторных батареях. В системах, которые используют собранную энергию для нагрева текучей среды, текучая среда может храниться непосредственно в изолированном резервуаре или энергия может передаваться в другую среду хранения, такую как слой горных пород.
Потенциал
Потенциал солнечной энергии огромен. Каждый день Земля получает в форме солнечной энергии, примерно в 200 000 раз превышающую мировую электрическую мощность. Хотя сама энергия бесплатна, высокая стоимость сбора, преобразования и хранения ограничивает использование солнечной энергии. Тем не менее, исследователи экспериментируют с солнечной энергией в самых разных контекстах.
Одна из схем, которая была предложена на будущее, — это использование спутниковых солнечных электростанций для подачи энергии на Землю.В этой схеме спутник, оснащенный большими солнечными панелями, будет постоянно собирать солнечную энергию, минуя атмосферные помехи. Электричество будет преобразовано в микроволны, а затем передано на Землю, где микроволновая энергия будет преобразована обратно в электричество для распределения.
(PDF) Распределение солнечной энергии на поверхности Земли, рассчитанное в повторном анализе ECMWF
4376 WILD ET AL .: ERA SOLAR RADIATION CLIMATOLOGY
Fouquart, Y.и Б. Боннель, Расчеты солнечного нагрева
атмосферы Земли: новая параметризация. Beitr. Phys.
Atmos., 53, 35-62, 1980.
Gaffen, D.J., R.D. Rosen, D.A. Зальштейн, Дж. Boyle, Evalua-
моделирования водяного пара тропосферы из проекта взаимного сравнения моделей атмосферы
. J. Climate, 10, 1648-
1661.
Gutowski, W. J., D. S. Gutzler и W. C. Wang, Surface energy
балансы трех моделей общей циркуляции: последствия для
, моделирующего региональное изменение климата.J. Climate, 4, 121–134.
Гаррат, Дж. Р., Входящие коротковолновые потоки на поверхность —
сравнение результатов GCM с наблюдениями. J. Climate, 7, 72-80,
1994.
Гибсон, Р., П. Каллберг, С. Уппала, А. Эрнандес, А. Номура,
и Э. Серрано. Серия отчетов по проекту повторного анализа ЕЦСПП, 1.
Описание ERA, ЕЦСПП, Ридинг, 72 стр., 1997 г.
Гилген, Х., М. Уайлд и А. Омура, Глобальный энергетический баланс
Архив GEBA, мир Климатическая программа — Водный проект A7,
Отчет 3: База данных GEBA, версия 1997.Zuercher
ogra • sche Schriften Nr. 7J, Verlag der Fachvereine, Zuerich,
105 pp., 1997.
Гилген, Х., М. Уайлд и А. Омура, Средние значения и тенденции коротковолновой освещенности на поверхности
, оцененные по данным Global Energy
Данные архива сальдо. J. Climate, 11, 2042-2061, 1998.
Глеклер П.Дж. и 15 соавторов, Радиационные эффекты облаков на космический перенос энергии в океане
, моделируемые с помощью моделей общей циркуляции атмосферы
.Geophys. Res. Letters, 22,791-794,
1995.
Якоб, К., Облачность в реанализе ЕЦСПП. J. Climate (в прессе
), 1998.
Ли, З. и Х. Г. Лейтон, Глобальные климатологии солнечной радиации
балансов на поверхности и в атмосфере за 5 лет по данным
ERBE. J. Geophys. Res., 98, 4919-4930, 1993.
Ли, З., Л. Моро и А. Аркинг, О распределении солнечной энергии.
Бык. Амер.Meteorol. Soc., 78, 53-70, 1997.
Mace, G.G., C. Jakob, and K. P. Moran, 1998: Подтверждение появления дрометеора hy-
, предсказанного моделью ECMWF с использованием данных радиолокационных станций mil-
. Geophys. Res. Letters, 25, 1645-1648,
1998.
Morcrette, J.J., Радиационные и радиационные свойства облаков в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды
Система ING. J. Geophys. Res. , 96, 9121-9132, 1991.
Моркретт, Дж. Дж., Пересмотр радиационных свойств ясного неба и облаков
в модели ECMWF. Информационный бюллетень ЕЦСПП, 61,
3-14, 1993.
Омура, А., Х. Гилген и М. Уайлд, Глобальный энергетический баланс
Архив GEBA, Всемирная климатическая программа — Водный проект A7,
Отчет 1: Вступление. Zuercher Geografische $ chriften Nr.
3J, Verlag der Fachvereine, Zuerich, 62pp, 1989.
Ohmura, A., Г. Мюллер, К. Шрофф и Т. Конзельманн, Ra-
Годовой отчет ETH No. 1, 1987–1989. Zuercher
ogra • sche Schriften Nr. 39, Verlag der Fachvereine, Zuerich,
305pp, 1990.
Омура, А. и Х. Гильген, Переоценка глобального энергетического баланса
. Геофизическая монография 75, IUGG Volume 15, 93-110,
1993.
Омура А., М. Уайлд и Л. Бенгтссон, Возможное изменение баланса массы
гренландского и антарктического ледяных щитов в ком-
гг.J. Climate, 9, 2124-2135, 1996.
Ohmura, A. и 13 соавторов, работа Baseline Surface Radiation Net-
(BSRN / WCRP), новая прецизионная радиометрия для исследований климата
. Бык. Являюсь. Meteorok Soc. (в печати), 1998.
Рокнер Э. и 13 соавторов, Моделирование современного климата
с помощью модели ECHAM3: влияние физики модели
и разрешения. Отчет Института метеорологии Макса Планка
No.93, Hamburg, 171 pp., 1992.
Stratton, R.A., Интеграция AMIP с высоким разрешением с использованием модели центра
Hadley HadAM2b. Climate Dynamics (в печати),
1998.
Tanre, D., J.-F. Гелейн, Дж.М.Слинго, Первые результаты внедрения усовершенствованного взаимодействия аэрозоля и излучения в глобальной модели
ECMWF с низким разрешением. В кн .: Аэрослы и их климатические эффекты
. ОН. Гербер и А. Дипак, ред., Дипак А.
Опубл. Hampton, VA, 133-177, 1984.
Weare, B.C., и I. Mokhov: Оценка общей облачности
и ее изменчивости в проекте взаимного сравнения моделей атмосферы
. J. Climate, 8, 2224-2238, 1995.
Wild, M., A. Ohmura, H. Gilgen и E. Roeckner, Проверка
GCM моделировала радиационные потоки с использованием приземных наблюдений. J.
Climate, 8, 1309-1324, 1995a.
Вайлд, М., A. Ohmura, H. Gilgen и E. Roeckner, Региональное моделирование спутника
с помощью GCM высокого разрешения: поверхностные радиационные потоки
.