П.16 Солнечное излучение и климат. Цели: сформировать представление о климатообразующих факторах; познакомить с видами солнечной радиации; определить факторы, влияющие на солнечную радиацию; показать влияние солнечной радиации на климат. Оборудование: карта распределения солнечной радиации, демонстрационная таблица «Виды солнечной радиации». Ход урока I. Организационный момент II. Повторение изученного материала — Что такое климат? — От чего зависит климат? — Какие климатические пояса Северной Америки расположены на тех же широтах, что и наша страна? — Какую природную закономерность подчеркивает выявление климатических поясов? — С помощью каких источников информации следует составлять характеристику климата территории? — Какие сведения о климате дают климатическая карта, климатическая диаграмма? — Какие элементы климата вы знаете? III. Изучение нового материала Климат России разнообразен, т. к. он формируется под влиянием многих факторов: географического положения, солнечной радиации, циркуляции (движения) воздушных масс, подстилающей поверхности. Географическое положение влияет на распределение солнечной радиации и на циркуляцию атмосферы. Подстилающая поверхность влияет на величину поглощенной радиации и в конечном итоге на нагрев воздуха. Горы задерживают воздушные массы, а с высотой в горах понижается температура воздуха. Рассмотрим влияние на климат солнечной радиации. Солнечная радиация — это излучение Солнцем тепла и света, измеряется в килокалориях на квадратный сантиметр (ккал/см²). Часть солнечной радиации поступает на нашу планету. Солнечная радиация, которая проходит через атмосферу Земли, делится на два вида: прямую и рассеянную. В солнечный безоблачный день преобладает прямая радиация, лучи Солнца можно увидеть в лесу сквозь листву: прямые лучи доходят до поверхности Земли. Загораем мы тоже под прямыми солнечными лучами. А в пасмурную погоду до Земли доходит, рассеиваясь на облаках, рассеянная радиация. Рассеянной радиация бывает больше при большой запыленности атмосферы, что часто бывает в крупных городах при пыльных бурях. Суммарная радиация — это вся солнечная радиация, дошедшая до поверхности Земли. 1 Количество поступающей на поверхность Земли суммарной радиации определяется прежде всего углом падения солнечных лучей, который зависит от географической широты. Чем меньше географическая широта, т. е. чем ближе к экватору, тем больше угол наклона солнечных лучей и тем больше солнечной суммарной радиации получает каждый квадратный сантиметр. Вспомните: утренние лучи, когда Солнце бывает еще низко над горизонтом, никогда не приносят много тепла. Теплее становится к полудню, когда Солнце поднимается на максимальную высоту. Суммарная радиация, достигшая поверхности Земли, может поглотиться, т. е. нагреть поверхность Земли. Чем темнее подстилающая поверхность, тем больше суммарной радиации поглощается ее поверхностью. Так, чернозем поглощает больше суммарной радиации, чем песок; снег поглощает меньше сумммарной радиации, чем лес и песок. Куда же денется непоглощенная радиация? Почему зимой поверхность Земли не нагревается даже в теплый день? Снег отражает 70—80% суммарной радиации. Чем чище снег, тем больше отраженной радиации. Становится понятно, почему в городе и на дорогах снега весной уже нет, а в лесу, в поле, в деревне еще лежит снег толстым слоем. Нагретая поверхность Земли излучает тепло обратно. Чем выше температура поверхности Земли и чем безоблачнее небо, тем больше теряется энергии. В умеренных широтах на тепловое излучение расходуется около 50% поглощенной радиации. Разница между суммарной радиацией и ее потерями на отражение и тепловое излучение называется радиационным балансом. Радиационный баланс определяет распределение температур в почве и нижних слоях тропосферы, таяние снега, испарение и другие процессы, происходящие в природе. Радиационный баланс за год в России положительный, зимой он отрицательный повсеместно, а летом положительный. Город Санкт-Петербург и низовья реки Колымы получают по 80 ккал/см² в год, но климат этих районов разный. Средняя зимняя температура в Санкт-Петербурге —8 °С, а в низовьях Колымы —32 °С. — Сравните суммарную радиацию и температуры в Самаре и Красноярске. (Суммарная радиация одинакова, но климат разный.) — Почему? (Часть тепла излучает нагретая поверхность Земли. Чем выше температура поверхности и меньше облачность, тем больше потери солнечной энергии.) — Определите радиационный баланс в Санкт-Петербурге и в низовьях реки Колымы, в Самаре и в Красноярске. (Радиационный баланс в низовьях реки Колымы, в районе Красноярска ниже, т. е. меньше солнечного тепла участвует в процессах климатообразования, поэтому температуры более низкие.) IV. Закрепление нового материала 2 — Что называется солнечной радиацией? (Тепло и свет, излучаемые Солнцем.) — Что такое суммарная радиация? (Тепло и свет, которые достигают поверхности Земли.) — На какие виды делится суммарная радиация? (Прямую и рассеянную.) — Какой вид радиации преобладает в пасмурный день? (Рассеянная радиация.) — Можно ли загореть в пасмурный летний день? (Можно, т. к. рассеянная радиация доходит до поверхности Земли.) — Почему на одинаковой географической широте зимой температура воздуха разная? (Кроме угла падения солнечных лучей влияет также подстилающая поверхность, состояние атмосферы (облачность), циркуляция атмосферы.) — Как влияет характер подстилающей поверхности на величину отраженной радиации? (Чем темнее подстилающая поверхность, тем меньше величина отраженной радиации.) — Что такое радиационный баланс? (Разница между величиной суммарной радиации и суммой отраженной радиации и теплового излучения.) (Учащиеся, используя климатическую карту, заполняют таблицу «Величина солнечной радиации».) Город Величина суммарной радиации (Учитель изображает на доске схему, учащимся следует сделать подписи к ней.) 1 - ... 2 - ... 3 - ... 4 - ... — Какая закономерность наблюдается в распределении солнечной радиации на территории России? С чем это связано? — Какие из видов солнечной радиации и почему преобладают зимой над ВосточноЕвропейской равниной, северо- востоком Сибири, летом над Восточной Сибирью и Дальним Востоком? — В конце марта и сентября угол падения солнечных лучей примерно одинаков, а значит, величины солнечной радиации, получаемые территорией, сходны. Однако в сентябре значительно теплее, чем в марте. С чем это связано? — Какой вид солнечной радиации и почему преобладает: 3 а) над Дальним Востоком зимой; б) над Восточной Сибирью летом; в) над Средней Азией в течение всего года; г) над Дальним Востоком летом; д) над ВосточноЕвропейской равниной зимой; е) над Прибалтикой зимой. Домашнее задание 1. П. 16 с.52-53 вопросы и задания к параграфу. 2. Определить суммарную радиацию для пяти городов или районов России (по выбору). Линии равных величин суммарной солнечной радиации (В горных районах величина суммарной солнечной радиации не определена – изолиния показана прерывистой) Распространение солнечной радиации по поверхности Земли зависит от географической широты, так как широта определяет угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня в любом пункте Чем ближе к полюсу находится пункт, тем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше тепла получает поверхность в течение года. Положение России преимущественно в средних и высоких широтах обусловливает большие различия в поступлении солнечной радиации по временам года. Наибольшее количество солнечной радиации и зимой, и летом поступает на поверхность в южных районах нашей страны, поэтому здесь и самые высокие температуры воздуха. При движении к северным окраинам количество радиации уменьшается. Севернее Полярного круга зимой устанавливается полярная ночь, в течение которой поступление солнечной радиации практически прекращается. В районе мыса Челюскин полярная ночь продолжается более 100 дней в году. Не все солнечные лучи, проходя через слои атмосферы, достигают земной поверхности. Часть радиации поглощается атмосферой, часть рассеивается и отражается облаками и содержащейся в воздухе пылью. Чем больше облачность и запыленность атмосферы, тем больше солнечных лучей рассеивается и отражается, тем меньше их достигает земной поверхности. Например, в связи с большой облачностью летом на Дальнем Востоке поступает на поверхность меньше солнечной энергии, чем в тех же широтах менее облачной Сибири. Общее количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, называется суммарной радиацией. Часть суммарной радиации отражается от поверхности Земли, остальная поглощается поверхностью и нагревает ее. Но нагретая земная поверхность излучает тепло обратно в Мировое пространство. Чем выше температура поверхности и чем меньше облачность, тем больше эти потери энергии. В умеренных широтах на тепловое излучение расходуется в среднем около половины энергии, затраченной на нагревание поверхности. Потери радиации путем отражения зависят от характера подстилающей поверхности (растительности, снегового покрова, цвета и влажности почв и т. д.). Особенно велики эти потери зимой, когда почти на всей территории страны лежит снег. Свежевыпавший снег отражает до 70—80% суммарной солнечной радиации. Песок отражает в два раза меньше радиации, чем снег, лес — в пять раз, а влажный чернозем — в десять. 4 Разницу между суммарной радиацией и ее потерями на отражение и тепловое излучение выражают в виде радиационного баланса. Радиационный баланс — один из важнейших факторов формирования климата. Он характеризует ту часть солнечной радиации, которая составляет источник энергии основных климатических и других природных процессов. От радиационного баланса зависят распределение температур в почве и прилегающих слоях воздуха, интенсивность испарения и таяния снега и многие другие природные процессы. Радиационный баланс в России в среднем за год (рис. 24) всюду положительный, за исключением районов с постоянным ледяным покровом. Зимой он к северу от 40° с. ш. отрицательный, а летом на всей территории страны положительный. Рис. Высота Солнца над горизонтом в день летнего солнцестояния: А - Краснодар Б — мыс Челюскин Рис. Суммарная радиация и радиационный баланс (за год) 5
