Атмосфера. Климат түзуші түрткіжайттар

Сабақтың мақсаты:

  • климат түзуші түрткіжайттарды талдау.

Мақсатқа жету үшін:

  • Климат дегеніміздің  не екенін;
  • Жергілікті жердің климаты неге байланысты болатынын білу қажет.

   Климат

   Жергілікті жерге тән күн райының көпжылдық режімі климат деп аталады. Ол көптеген жылдардың метеорологиялық элементтері мәндерінің жиынтығымен (әдетте, 35 немесе 100 жылдың) анықталады. Температура мен атмосфералық жауын-шашындарды негізгі метеоэлементтерге жатқызады. Климатты сипаттау үшін метеорологиялық элементтердің орташа және абсолют мәндерін, олардың жылдық және тәуліктік өзгерісін және басқаларды есепке алады.
   ​Күн райына қарағанда климат, өте ұзақ уақыт барысында өзгереді. Қазіргі кезде климаттың салыстырмалы түрде қысқа уақыт (30–35 жыл) ішінде де өзгеретіндігін байқауға болады.
   ​Климаттың мәні маңызды. Аумақтың ылғалдануы климаттың температуралық режімінің және жауын-шашын мөлшерінің сипатына байланысты болады. Көптеген жағдайда климат өсімдіктер, жануарлар әлемінің, топырақ жамылғысының, су нысандары режімінің, жер бедері дамуының сипатын анықтайды.
   ​Адамдардың өмірі мен шаруашылық іс-әрекеттерінің барлық түрлері нақты климаттық жағдайда өтеді. Климаттың ерекшеліктерін зерделеу арқылы осы немесе басқа жерде ауылшаруашылығының қандай түрін дамытуға болатынын, оларды өсіру барысында қандай әдісті қолдану тиімді екенін, қай жерде елді мекен салған дұрыс, тұрғын үйді қаншалықты жылыту, қыста қар басудан қорғану үшін қай жерлерді дайындау қажеттігін және т.б. білуге болады. Күн райын болжау, климаттың қолайсыз жағдайларының алдын алу үшін, оның қасиеттерін біліп қана қоймай, олар қалай қалыптасатынын, әртүрлі жерлердің климаты неліктен бір-бірінен ерекшеленетінін де білу қажет. Оны зерделеумен климатология айналысады.

   Ойлан!

  • Сендердің жақын адамдарыңның ішінен кімдер өзінің сезіну қабілеттері мен бақылаулары негізінде, соңғы 35 жыл ішінде климаттың өзгергені туралы ақпаратты дәлелдей немесе кері шығара алады?
  • Күн райы туралы деректерді бұқаралық ақпарат құралдары неліктен жариялайды? Бұндай ақпарат кімге және не үшін қажет?

   Бұл ұйымның атауы сендерге қандай ақпарат көздерін анықтауға мүмкіндік береді? 

   Климат қалыптастырушы түрткіжайттар

   Күн радиациясы, атмосфералық циркуляция және жердің төсеніш беті – Жер климатының қалыптасуына әсер ететін негізгі түрткіжайттар. Олардың біріккен әсерінен жер шарының түрлі аудандарында климат қалыптасады. Климаттың қалыптасу жағдайлары климат түзуші түрткіжайттар деп аталады.

   Жергілікті жердің күн радиациясы және географиялық ендігі. Жер үшін күн радиациясы – жылу және жарық энергиясының көзі. Бұл – жер бетінің осы немесе басқа бөліктеріне түсетін күн энергиясы. Жердегі тіршілік үдерістері күн жылуының мөлшеріне, сонымен қатар климаттың қысым, бұлттылық, жауын-шашын, атмосфералық циркуляция және т.б. көрсеткіштеріне тікелей байланысты болады. Ол көлденең жер бетінің 1 см2 бөлігіне түсетін энергия бірлігінің санымен өлшенеді және жылына ккал/см2 немесе жылына кВт/м2 (56-сурет) өрнектеледі және 2 кал/1 см2× 1 мин немесе 1367 Вт/м2 құрайды. Ол «күн тұрақтысы» деп аталады.
   ​Орташа есеппен жер бетінің әр км2 жылына 2,6× 1015 кал сәйкес келеді. Жылудың бұндай мөлшерін жасанды жолмен алу үшін, 400 мың тоннадан артық таскөмір жағу керек болар еді.
   ​Калориямен (кал) өлшеу дәстүрлі болып саналады. Көптеген елдерде күн радиациясының мөлшерін джоульмен өлшеу қалыптасқан. Джоуль – жұмыстың өлшем бірлігі. Энергия мен жылу мөлшерін Халықаарлық бірліктер жүйесінде (СИ) өлшеу қабылданған. 1 калория (кал) = 4.1868 Дж.
   ​Күн радиациясының мөлшері жердің ендігіне байланысты, өйткені экватордан полюстерге қарай күн сәулелерінің түсу бұрышы азаяды. Күн сәулелерінің түсу бұрышы неғұрлым үлкен болса, жер бетінің бөлігі жылуды соғұрлым көп алады (52-сурет).

   1 кал — бұл 1 г суды 1°С жылыту үшін қажет энергия бірлігі.

   1 ккал — 1 кг суды 1°С жылыту үшін қажет энергия.

   1 ккал = 1000 кал.

а)
ә)

52-сурет. Күн сәулелерінің түсу бұрышы

   Сәуленің бағыты мен түсу нүктесі бетінің нормалы (перпендикуляры) арасындағы бұрыш сәуленің жердің бетіне түсу бұрышы деп аталады.

   Күн сәулелерінің түсу бұрышы

   Жер шар тәрізді формаға ие. Соның салдарынан күн радиациясы жер бетіне 0°-тан 90°-қа дейінгі бұрыш жасап түседі. 0° мәні, күннің сәулелері жердің бетіне жылу әкелмей, сәл ғана жанасып өтеді дегенді білдіреді. Бұл құбылыс поляр шеңберлері мен полюстер арасындағы кеңістікке тән. Экваторда күн сәулелері 90° бұрышпен тіп-тік түседі және жер беті жылудың ең жоғары шегіне ие болады. Бұл құбылыс солтүстік және оңтүстік тропиктердің арасында жатқан аумақтарға тән.
   ​Күн сәулелерінің түсу бұрышы жергілікті жердің ендігіне, тәуліктің уақытына (талтүсте бұрыш максималды, ал таң сәріде немесе күн батқанда нөлге тең), жыл мезгіліне (бір және сол уақыт үшін (сағат) жазда максималды, қыста минималды) байланысты болады. Сол себепті көптеген жағдайларда ең қарапайым есептеулер үшін күн тоқырауы және күн мен түннің теңелуі күндерінің талтүстегі бұрышының мәні назарға алынады.
   ​Күн мен түннің теңелуі күндері тал түстегі Күннің (φ0) көкжиектен биіктігі әртүрлі ендіктер (φ1) үшін келесі формуламен анықталады:

φ0 = 90° – φ1

   Күннің тоқырауы күндері есептеу формуласы жер осінің эклиптикалық жазыққа қарайғы (23°5') көлбеулену бұрышын есепке алады.
   ​Жазда Күннің көзі әр жарты шар тропиктерінің үстінде болған кезде, оның тал түстегі биіктігі 23°5'-қа ұлғаяды, яғни

φ0 = 90° – φ1 + 23°5'

   Қыста Күннің көзі қарама-қарсы жартышарға ауысқан кезде, сәйкесінше оның биіктігі азаяды және күннің тоқырауы күндерінде ең төменгі шекке жетеді, онда оны 23°5'-ке азайту қажет, яғни

φ0 = 90° – φ1 – 23°5'

   Кейбір жағдайларда бір параллельде орналасқан әртүрлі нүктелердегі күннің көкжиектен биіктігін анықтау қажет.
   ​Ол үшін Гринвич меридианындағы уақыт туралы деректерді пайдалану арқылы, тал түстегі меридианды анықтау қажет. Талтүстегі меридиан келесі формуламен анықталады:

  • егер меридиан Шығыс жартышарда болса – (сағат 12 – Гринвич меридианындағы уақыт)× 15º;
  • егер меридиан Батыс жартышарда болса – (Гринвич меридианындағы уақыт – сағат 12)× 15º.

   Тапсырмада ұсынылған меридиандар талтүстік меридианға неғұрлым жақын орналасса, оларда Күннің көзі соғұрлым жоғары, яғни қаншалықты алыс – соншалықты жақын болады.
   ​Қиғаш бұрыш жасап түсетін күн сәулелері үлкен аумаққа таралады. Демек, аумақтың әр бірлігі тікбұрышпен түскенге қарағанда, аз жылу алады. Осылайша, сәулелердің түсу бұрышына жергілікті жердің жер бедері де әсер етеді. Сәулелердің түсу бұрышы жоғарыда берілген формулалар бойынша жүргізіледі, бірақ оңтүстік беткей болған жағдайда, қорытынды мәнге беткейдің бұрышын қосады. Егер солтүстік беткей болса және күннің көзі одан оңтүстікке қарай орналасса, онда беткейдің мәні алынады.

   Күн мен түннің теңелуі және күннің тоқырауы күндерінде сендер тұратын жерге күн сәулелерінің түсу бұрышын есептеп шығарыңдар. Есептеу әдісін түсіндіріңдер.

   Қазақстанның картасын пайдаланып, сендердің елді мекендеріңмен бір параллельде, батысқа және шығысқа қарай неғұрлым алшақ орналасқан елді мекендерді анықтаңдар. Үш елді мекеннің күндізгі сағат 12-дегі – тал түстегі меридианын анықтаңдар. Есептеу әдісін түсіндіріңдер.

   Егер тау 48° с.е. орналасса және беткейінің еңістік бұрышы 15° болса, күн мен түннің теңелуі және күннің тоқырауы күндерінде таудың оңтүстік және солтүстік беткейлеріндегі талтүстік күн сәулелерінің түсу бұрышын анықтаңдар.

   Геосергiту

   «Зерделенген тақырыптар» викторинасы

   Бірнеше топқа бөлініңдер. Әр топ өтілген тақырыптарға қатысы бар үш пайымдауды шешуді ұсынады. Пайымдаулар тақырыпты жеңіл анықтауға мүмкіндік беретін, тақырыптың негізгі сөздерін немесе белгілерін қамтымағаны жөн. Басқа топтар пайымдаудың құрастырылу аясына байланысты тақырыпты анықтайды. Оқулық мәтінінің сөйлемі, мұғалім немесе оқушылар айтқан қызықты, есте қаларлық сөздер, пайымдаулар бола алады.

   Күн радиациясының түрлері

   Күн сәулелері мөлдір атмосфера арқылы, оны жылытпай өтеді де, жердің бетіне жетеді, оны жылытады, жер бетінен ауа жылынады. 53-суретте күн радиациясының түрлері берілген.
   ​Күн радиациясы тура және шашыранды болып бөлінеді. Жер бетіне жететін, атмосферада шашырамайтын және жұтылмайтын радиацияны тура радиация деп атайды. Шашыранды радиация – атмосферада шашырап кететін радиацияның бөлігі, ол жарыққа ауысады. Тура және шашыранды радиацияның қосындысы жиынтық радиацияны құрайды.
   ​Жер бетінен кері шағылысқан жиынтық радиацияның бір бөлігі шағылысқан радиация деп аталады. Беттердің немесе жекелеген денелердің күн радиациясын шағылыстыру қабілеті альбедо деп аталады. Ол бетке түсетін шағылысқан радиацияның үлесімен (%) анықталады. Ең үлкен альбедо қардікі – 70–90%, ол қардың еруіне кедергі жасайды. Құмның альбедосы – 35%-ға дейін, шөп жамылғысының 20–25%, орманның ұшар басының 5%-дан 20%-ға дейін болады. Ең төмен альбедо суда – 5% және жыртылған топырақта (қара топырақтың 5%, күлгін топырақтың 20%-ға дейін). Бұлар – ең жылу сыйымды беттер. Жер шарының жалпы альбедосы 40% шамасында.
   ​Жер бетіне сіңген жиынтық радиацияның бөлігі жұтылған радиация деп аталады.

53-сурет. Күн радиациясының түрлері

   а) шашыранды радиация?

   б) шағылысқан радиация? 

   в) жұтылған радиация?

   г) тиімді сәуле шығару? 

   Радиациялық баланс

   Күн радиациясының кірісі мен шығысының айырмасын радиациялық баланс деп атайды. Баланстың көлеміне көбінесе бұлттылық әсер етеді. Баланстың көлеміне көбінесе бұлттылық әсер етеді.
   ​Жердің төсеніш беті мен жерге жақын қабаттар ауасының температурасы және жылулық балансы күн радиациясының түсуіне тікелей байланысты болады (54-сурет).

54-сурет. Күн радиациясының Жер бетінде таралуы

   Суретте берілген әр мән бойынша нөл градустан бастап бір тонна суды қанша градусқа жылытуға болады?

2500 кВт/м2

2000 кВт/м2

1500 кВт/м2

1000 кВт/м2

500 кВт/м2

   Жылулық балансы

   Жерге түсетін күн радиациясы мен оның бетінен шығатын сәулеленудің арасындағы өзара арақатынасты Жер-атмосфера жүйесінің жылулық балансы деп атайды. Жердің беті жылу алады. Ол жылуды ұстай алмайтындықтан, оны әртүрлі түрде қайтадан атмосфераға жібереді. Бұл тиімді сәуле шығару деп аталады. Жылудың бұл екі ағыны (жердің бетіне келетін және одан кері шығатын) бірдей болулары тиіс, бірақ атмосфераның ластану нәтижесінде Жерде айтарлықтай кері зардаптарды болдыра алатын, «жылыжай эффектісі» пайда болады.
   ​Жыл бойы жердің беті біркелкі қызатын болғандықтан да, ауа температурасы өлшенеді. Жылдық орташа температура ауаның айлық орташа температуралары бойынша анықталады. Олардың көрсеткіштері бойынша қай ай ең жылы және ең суық болғанын анықтауға болады. Ауаның температурасын жыл бойы бақылау арқылы, Қазақстанда ең жоғары орташа айлық температура шілдеде, ал қаңтар айында ең төмен болатынын көруге болады.
   ​Ауа температурасының географиялық таралуын, картада температуралардың бірдей нүктелерін қосатын сызықтардың – изотермалардың көмегімен көрсетеді. Ауа температурасының таралуы зонаға байланысты болады, жылдық изотермалар субенділік созылып жатуға ие және радиациялық баланстың жылдық таралуына сәйкес келеді.
   ​Жылдық изотермалардың ендік таралуы жылы және суық ағыстарды бұзады. Солтүстік жартышардың қоңыржай ендіктеріндегі жылы ағыстармен ұласатын батыс жағалаулар, суық ағыстармен ұштасатын шығыс жағалауларға қарағанда жылырақ болады. Демек, батыс жағалауларда изотермалар полюске, ал шығыста экваторға қарай иіледі.

   Ауа температурасы – ауаның жылулық жағдайының маңызды сипаттамасының бірі. Температураны Цельсий шәкілімен – t°c белгілеу қабылданған.
   ​Ауаның жылдық температурасының барысы. Айдың орташа температурасының жыл бойғы өзгерісін – ауаның жылдық температурасы деп атайды. Ол 2 м биіктіктегі температура бойынша анықталады.

   Жылдық ауа температурасының төрт типін бөліп көрсетеді.

Экваторлық тип

   Бұл тип үшін: құрлықтардың үстінде 5–10°С, ал мұхиттардың үстінде 1°С шамасында болатын шағын амплитуда тән.

Тропиктік тип

   Экватордан алыстаған сайын, амплитуда арта түседі және құрлықтың үстінде орташа есеппен 10–20°С, мұхиттардың үстінде 5–10°С құрайды.

Қоңыржай белдеулік тип

   Ендіктер бойынша амплитуда өседі, құрлықтардың үстінде 50–60°С, ал мұхиттардың үстінде 15–20°С-ке жетеді.

Полярлық тип

   Мұхиттардың үстінде және жағалау бойында амплитуда 25–40°С-ке дейін жетеді, ал құрлықтың үстінде 65°С-тен асады.

Ойлан!

  • Жылдық орташа температураның ендікке және төсеніш бетке тәуелділігін анықтаңдар (құрлық – мұхит). Оны түсіндіріңдер.

   Атмосфераның жалпы циркуляциясы. Атмосфераның циркуля­циясы – бұл жер беті үстінен өтетін ауа ағындарының жиынтығы. Ол туралы сендер келесі параграф материалдарынан оқисыңдар.

   Төсеніш беттің сипаты

   Төсеніш бет дегеніміз – атмосферамен жылу және ылғал ауыстыруды жүзеге асыратын, оның жағдайына әсер ететін жердің беткі қабатының компоненттері. Құрлық пен мұхиттың бөлінуін, жергілікті жердің абсолюттік биіктігін, жер бедерін, мұхиттан қашықтығын маңыздыларының қатарына жатқызады.

   Жылудың бірдей мөлшері құрлық пен суды әртүрлі қыздырады. Құрлық жылдамырақ жылиды және суиды, су баяу жылынады және өз бойынан жылуды ақырын шығарады, яғни баяу суынады. Құрлық үстінде тәуліктік және жылдық температуралық амплитудасы айқын байқалатын, бұлттылығы аз, жауын-шашыны (қысқа қарағанда жазда көбірек) біркелкі таралмаған континенттік климат қалыптасады.
   ​Теңіздің үстінде теңіздік климат қалыптасады. Бұл жағдайда тәуліктік және жылдық температуралардың амплитудалары азғантай, температуралардың барысы – бірқалыпты, бұлтты және жауын-шашын мөлшері жеткілікті де біркелкі болады. Тау жоталары мен шұңқырлар, жазықтар мен төбелер, өзен аңғарлары климаттың ерекше жағдайларын қалыптастырады. Таулар әртүрлі қасиеттері бар ауа массаларын бөлетін климат бөлуші бола алады. Олар жел жақ беткейлерде ылғалдың үлкен бөлігін ұстау арқылы, ауа массасының өзгеруіне ықпал ете алады.
   ​Мұхиттардың жақындығы немесе алшақтығы ауа массаларындағы ылғалдың құрамына әсер етеді. Осыған байланысты бір ендіктегі климат теңіздік те, континенттік те, кейде шұғыл континентті де болуы мүмкін.
   ​Сондай-ақ өсімдік жамылғысының көлемі мен қалыңдығы да климатқа әсер етеді. Күндіз жылдың жылы мезгілінде орман баяу жылынады және ормансыз аумаққа қарағанда, оның ішінде салқынырақ болады. Ағаштардың ұшар басы жылудың тез шығуына кедергі келтіруіне байланысты, түнде далаға қарағанда орманда температура жоғарырақ болады. Өсімдік жамылғысы ауаның ылғалдылығына әсер етеді. Өсімдік жамылғысымен қорғалған кеңістіктің ішінде ауаның абсолют ылғалдылығы жоғары, өйткені өсімдіктер көп ылғал бөледі және бұл жерге жақын қабаттағы ауаның су буымен қанығуына жағдай жасайды. Өсімдік жамылғысы желдің жылдамдығын айтарлықтай баяулатады және сонысымен ылғалдың шашырауына кедергі жасайды.

   Геодерек

   Әртүрлі халықтардың тегінің өзіне тән ерекшеліктері болады. Мысалы, ресейліктердің тегі «-ин», «-ын», «-ов», «-ев», «-ской», «-цкой», «-их», «-ых» жұрнақтарына аяқталады. Шведтіктердің тегі «-ссон», «-берг», «-стед», «-стром», грузиндердің «-швили», «-дзе»-ге бітсе, түріктердің тегі «-оглу», «-джи», «-заде», гректердің – «-идис», «-кос», «-пулос» болып аяқталады.

   Негізгі түсініктер

  • Климаттың қалыптасу жағдайлары климат түзуші түрткіжайттар деп аталады.
  • Сәуленің бағыты мен түсу нүктесі бетінің нормалы (перпендикуляры) арасындағы бұрыш сәуленің жердің бетіне түсу бұрышы деп аталады.
  • Жер бетіне сіңген жиынтық радиацияның бөлігі жұтылған радиация деп аталады.
  • Күн радиациясының кірісі мен шығысының айырмасын радиациялық баланс деп атайды.
  • Төсеніш бет дегеніміз – атмосферамен жылу және ылғал ауыстыруды жүзеге асыратын, оның жағдайына әсер ететін жердің беткі қабатының компоненттері.

   Ойыңды тұжырымда

  1. Жиынтық күн радиациясы картасын зерделеңдер. Жиынтық радиация белдеулерінің пішіні неліктен параллельдердің шегараларымен дәлме-дәл келмейді деп ойлайсыңдар? Өз жауаптарыңды дәлелдейтін бірнеше мысал келтіріңдер.
  2. Дүниежүзінің физикалық картасын және дүниежүзінің жиынтық күн радиациясы картасын пайдаланып, күн радиациясының географиялық ендікке тәуелділігін бір меридианның оңтүстіктен солтүстікке, экватордан полюстерге қарай бағыты бойынша профильде көрсетіңдер. Абсцистер осінде ендіктерді, ординат осінде күн радиациясының мәнін белгілеңдер. Абсцистер осінен төменіректе төсеніш бет шәкілін жүргізіңдер және көк түспен – мұхитты, қоңырмен – құрлықты көрсетіңдер. Қорытынды жасаңдар.
  3. Төменде ұсынылған сөздік формулаларды қолдану арқылы, сабақта оқылған негізгі заңдылықтарды анықтаңдар. Кейде бір формуланың көмегімен бірнеше заңдылықты айтуға болады.
    • Күн сәулелерінің түсу бұрышы қаншалықты көп болса, соншалықты ...
    • Күн радиациясының мәні неғұрлым көп болса, соншалықты ...
    • Беті қаншалықты жарық болса, соғұрлым ...
    • Өсімдік жамылғысы қалың болса, ...
    • Аумақ мұхиттан қаншалықты алыс болса, соншалықты ...
    • Таулар неғұрлым биік болса, соғұрлым ...
  4. Параграфтың климат түзуші негізгі түрткіжайттарының сипаттамасының көмегімен жергілікті жердің климатын дедукция әдісімен сипаттаңдар.
Өтінемін күте тұрыңыз