Какой пояс освещенности. Чем отличаются пояса освещенности

От экватора к полюсам уменьшается, что является результатом шарообразности планеты. Высота полуденного Солнца вблизи экватора и на экваторе будет самая большая, а на Полюсах планеты – самая маленькая. Это приводит к тому, что каждая единица площади солнечного тепла и света получает все меньше.

Замечание 1

В результате такого неравномерного распределения солнечного тепла и света поверхность Земли разделили на пять поясов освещенности, границами которых являются тропики и полярные круги:

1. Жаркий пояс освещенности;
2. Два умеренных пояса освещенности;
3. Два холодных пояса освещенности.

Причиной образования этих поясов является наклон оси вращения планеты к плоскости орбиты, а также движение Земли вокруг Солнца.

Определение 1

Пояс освещенности – это часть поверхности Земли, ограниченная тропиками и полярными кругами со своими условиями освещенности. Освещенность – это поток солнечного света, падающий на единицу поверхности.

Пояса отличаются друг от друга высотой полуденного Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и тепловыми условиями. По одному разу в год ($22$ июня и $22$ декабря) на Северном и Южном тропике солнечные лучи падают отвесно. Полярный день и полярная ночь тоже бывают по одному разу в год ($22$ декабря и $22$ июня), что характерно для Северного и Южного полярного круга. Пояса освещенности характеризуются разной температурой воздуха и разными природными условиями.

Жаркий пояс освещенности

Этот пояс занимает $2/5$ или около $40\%$ поверхности Земли и расположен между Северным и Южным тропиками. Солнце в этом поясе всегда высоко стоит над горизонтом, поэтому поверхность очень хорошо прогревается. Разницы между летними и зимними температурами нет, термические сезоны отсутствуют. Среднегодовая температура воздуха составляет $+25$ градусов. Продолжительность светового дня и продолжительность ночи примерно совпадают и составляют по $12$ часов. Сумерки отсутствуют. Солнце дважды в год бывает в зените – на Северном и Южном тропике. Границы жаркого пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Территория этого пояса получила название «жаркого», потому что получает самое большое количество тепла в течение всего года.

Умеренные пояса освещенности

На Земле этих поясов освещенности два – один в Северном полушарии, второй – в Южном полушарии. Оба они примыкают к жаркому поясу и расположены между полярными кругами и тропиками. В отличие от жаркого пояса освещенности солнечные лучи здесь падают на поверхность Земли уже под некоторым наклоном. К северу этот наклон будет увеличиваться, а это значит, что поверхность Земли нагревается меньше, и температуры будут ниже. В умеренных поясах освещенности Солнце никогда не бывает в зените. Времена года здесь четко выражены. С приближением к Полярному кругу зима становится длинной и холодной, с приближением к тропику теплее и продолжительнее становится лето. Со стороны полюсов умеренные пояса освещенности ограничивает изотерма $+10$ градусов. Это граница распространения лесов. На умеренные пояса освещенности приходится более половины поверхности земного шара. В летний период вблизи полярных кругов наблюдается такое явление, как белые ночи, которые можно наблюдать в северных городах, расположенных на широте Санкт-Петербурга. Летом продолжительность дня, зависящая от географической широты, намного больше по сравнению с продолжительностью ночи. В зимний период продолжительность ночи увеличивается.

Холодные пояса освещенности

Один холодный пояс освещенности расположен в Северном полушарии, второй – в Южном полушарии. Занимают они всего $8\%$ территории и находятся внутри полярных кругов. Условия распределения солнечного тепла и света в этих поясах освещения наиболее интересны. Солнце в зимний период вообще не показывается из-за горизонта, наступает полярная ночь. В летний период Солнце не успевает спрятаться за горизонт, поэтому наблюдается полярный день. К полюсам продолжительность полярных дней и ночей увеличивается и достигает шести месяцев. Зимы холодные и суровые, а лето прохладное и короткое. Даже летом угол падения солнечных лучей очень маленький, поэтому поверхность нагревается слабо. Во время полярной ночи приток тепла совсем отсутствует и происходит сильное выхолаживание. Северный и Южный полюсы являются царствами вечного льда.

Определение 2

Полярный день – это период, в течение которого Солнце в высоких широтах не опускается за горизонт круглые сутки.

Ближе к полюсу продолжительность полярного дня увеличивается и достигает $189$ суток на Северном полюсе, на Южном полюсе из-за неодинаковой скорости движения Земли продолжительность несколько меньше. На параллели $68$ градусов – это полярный круг – день длится около $40$ суток.

Определение 3

Полярная ночь – это период, в течение которого Солнце в высоких широтах не поднимается над горизонтом.

Это явление противоположно полярному дню и тоже наблюдается и в Северном и в Южном полушарии. Полярная ночь фактически всегда короче полярного дня. Деление планеты на такие крупные пояса освещенности не удовлетворяет практических потребностей. Определить высоту Солнца и продолжительность светового дня достаточно просто. Рассмотрим это на примере.

Пример 1

В Санкт-Петербурге, например, широта которого $60$ градусов в полдень $21$ марта и $23$ сентября, Солнце будет находиться на высоте $90-60=30$ градусов. Когда Солнце находится на тропике, его высота в полдень будет увеличиваться на $23$ градуса $27$ минут. Тогда продолжительность дня в Санкт-Петербурге $21$ июня будет составлять $90-60+23,27=53$ градуса $27$ минут, что составляет $18,5$ часов. В зимний период Солнце перемещается в Южное полушарие, высота его, естественно, уменьшается и достигает минимальной своей отметки в дни солнцестояний. В этом случае она уменьшается на $23,27$ градуса. Для Санкт-Петербурга $22$ декабря Солнце будет находиться на высоте $90-60-23,27=6,33$ градуса. Продолжительность светового дня при такой высоте Солнца составит всего $5,5$ часов.

Из всех поясов освещенности, существующих на Земле, наиболее комфортные условия для человека отмечаются в умеренных поясах ближе к жарким. Малопригодными для жизни являются холодные пояса. В жарких поясах отмечается избыток энергии.

Освещенность поверхности Земли и здоровье

В жизни людей дневной свет играет очень большую роль. Он не только обеспечивает зрительное восприятие, но и влияет на основные процессы жизнедеятельности, регулируя обмен веществ и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Ритм жизни природа установила чередованием дня и ночи. Естественный свет, как показали многочисленные эксперименты – это элемент времени внутренних часов человека. Атмосфера, создаваемая освещением, оказывает влияние на настроение людей, на их работоспособность.

Климат и погода формируются за счёт различных факторов, в числе которых – пояса освещенности. Их образование вызвано наклоном земной оси по отношению к Солнцу, что влияет на объём тепла, попадающего на тот или иной участок планеты. Существует пять поясов освещенности, которые существенно отличаются между собой по условиям распределения солнечного тепла и света, среднегодовой температуре:
— Жаркий (тропический пояс);
— Умеренные (северный и южный пояса);
— Полярные (северный и южный пояса).
Жаркий пояс освещенности находится в тропиках и занимает около 40 процентов земной поверхности. Продолжительность светового дня и ночи здесь примерно совпадает (по 12 часов). Дважды в год солнце здесь бывает в зените, то есть в высшей точке своего местонахождения на небе. Между жарким и тропическими поясом находятся умеренные пояса, занимающие свыше половины поверхности земного шара. Продолжительность дня здесь зависит от таких факторов, как географическая широта, а также сезон.
На умеренных поясах вблизи полярных кругов в летний период наблюдается такое явление, как белые ночи, что связано со слиянием вечерней и утренней зори. Наблюдать его можно, к примеру, в Санкт-Петербурге, а также в других северных городах.
Что касается полярных поясов , то здесь условия распределения тепла и солнечного освещения наиболее интересны. Зимой солнце не показывается из-за горизонта, и полярная ночь продолжается от нескольких дней до нескольких месяцев. Летом солнце не успевает спрятаться за горизонт, и наблюдается полярный день.
Такие пояса занимают всего 8 процентов земной поверхности. Продолжительность полярного дня и полярной ночи зависит от широты. На полюсах год делится пополам – на день и ночь.

TheDifference.ru определил, что разница между поясами освещенности заключается в следующем:

Расположение. Жаркий пояс находится между тропиками, холодные – внутри северного и южного полярного круга, умеренные – между жаркими и холодными поясами.
Продолжительность светового дня. На жарком поясе длительность дня и ночи составляет примерно по 12 часов, на умеренных – значения пропорциональны и зависят от широты и времени года. На холодных поясах наблюдается полярная ночь и день.
Режим тепла. Избыток солнца на жарком поясе предопределил тёплую погоду 12 месяцев в году. На умеренных солнечная активность определяет большую продолжительность дня летом, и малую – зимой, что отражается и на режиме тепла. На полярных поясах холодно и зимой, и летом, воздух практически не прогревается, что связано с углом падения солнечных лучей.
Высшая точка нахождения Солнца в полдень. В жарком поясе солнце бывает в зените дважды в год, в умеренном – ни разу, а в холодных вообще может не показываться над горизонтом некоторое количество времени в году.
Влияние на человека. Отмечено, что человек комфортнее всего чувствует себя на умеренных поясах освещенности ближе к жарким. Холодные пояса малопригодны для жизни, в то время как на жарких всегда ощущается избыток энергии.

Солнце — источник света и тепла на Земле. Земля находится в космосе, где царит холод, и Солнце дает необходимую ей энергию. Без солнечного тепла и света не было бы жизни на Земле, не могли бы развиваться живые организмы: бактерии, растения, животные, люди.

Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и её движение вокруг Солнца приводят к формированию на Земле пяти поясов освещения. Они отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и соответственно тепловыми условиями и ограниченны тропиками и полярными кругами.

Около 40 % поверхности Земли занимает лежащий между тропиками жаркий пояс. День и ночь здесь мало отличаются по продолжительности, а солнце бывает в зените дважды в году.

52 % территории Земного шара приходится на расположенные между тропиками и полярными кругами умеренные пояса, где солнце никогда не бывает в зените. Продолжительность дня и ночи зависит от широты и времени года. Около полярных кругов (с 60° до 66, 5°) летом Солнце ненадолго и неглубоко уходит за горизонт, вечерняя и утренняя зори сливаются, и наблюдаются так называемые белые ночи.

Холодные (полярные) пояса занимают всего 8 % земной поверхности к северу и югу от полярных кругов. Зимой здесь наблюдаются полярные ночи, когда Солнце не показывается из-за горизонта, а летом — полярные дни, когда Солнце не заходит за горизонт. Продолжительность их увеличивается от одних суток — на полярных кругах, до полугода — на полюсах.

Распределение света и тепла на Земле:

• Ориентирование по Солнцу

Отзывы (2) к статье “Пояса освещения”

Доброго времени суток. Статья очень понравилась. Сложная информация очень доступно изложена, поймет даже ребенок:) Здесь описана скорее географическая и физическая сторона вопроса. А расскажите про природу северных сияний, я недавно прочитала, что это связано с накоплением солнечной энергии. Почему их можно видеть только за полярным кругом? А подскажите, пожалуйста, как различаются особенности жизни людей, которые проживают на различных территориях, например, за полярным кругом и в тропиках. Как продолжительность светового дня и темноты влияет на организм людей? Живущие там люди, понятно, что уже давно адаптировались. А как быстрее адаптироваться людям, которые собираются переехать в тот или иной пояс. Также интересует информация о том, как наличие того или иного количества света влияет на здоровье людей? Какой световой пояс наиболее благоприятен для жизни и здоровья человека? В каком световом (а соответственно, и тепловом) поясе люди меньше болеют, реже стареют? А главное, недавно, где-то прочитала информацию о том, что люди, живущие на юге, считаются более здоровыми и счастливыми, так как при попадании на кожу якобы вырабатывается гормон счастья. Что вы думаете по этому поводу? Заранее благодарю за ответ.

Закономерное изменение положения Земли по отношению к Солнцу при ее движении по орбите с сохранением определенного наклона оси вращения обусловливает положение на Земле линий тропиков и полярных кругов, ограничивающих пояса освещенности (астрономические тепловые пояса). Они выделяются в зависимости от полуденной высоты Солнца и продолжительности освещения (от продолжительности дня).
Между тропиками (северным - тропиком Рака и южным - тропиком Козерога) лежит жаркий астрономический пояс , в пределах которого Солнце два раза в году стоит в полдень в зените. На экваторе эти моменты разделены равными промежутками времени по 6 месяцев (21 марта и 23 сентября). На тропиках Солнце стоит в зените только один раз в году - в дни солнцестояний (на северном тропике - 22 июня, на южном - 23 декабря). В поясах, расположенных между тропиками и полярными кругами, в умеренных астрономических поясах , Солнце не бывает в зените, но в течение 24 часов обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от времени года и от широты. На полярных кругах Солнце не поднимается над горизонтом выше чем на 47°, но может летом целые сутки не скрываться за горизонтом. Зимой целые сутки Солнце вообще не показывается. К северу от северного полярного круга и к югу от южного полярного круга находятся холодные астрономические пояса . Они отличаются тем, что при низком положении над горизонтом (меньше 47°) Солнце до полугода (на полюсах) не скрывается и такой же период времени не появляется (табл. 2, 3).

Тепловые пояса Земли

Неравномерный нагрев земной поверхности обусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определенными температурами воздуха называются тепловыми поясами. Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца. Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого "изо" - Одинаковый, "терма"- Тепло). Это линии на карте, соединяют точки с одинаковой температурой.

Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным и Южным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0 С. Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22 декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом 90 0). Воздуха от поверхности сильно нагревается. Поэтому там жарко в течение года.

Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Они протянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучи там падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, тем наклон больше. Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результате меньше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем в жарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима, весна, лето, осень. При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительная и холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные пояса со стороны полюсов ограничивает изотерма теплого месяца 10 0 С. Она является пределом распространения лесов.

Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат между изотермами 10 0 С и 0 0 С самого теплого месяца. Солнце там зимой по несколько месяцев не появляется над горизонтом. А летом, хотя и не заходит за горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучи лишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не только нагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимы холодные и суровые, а лето короткое и прохладное.

Два пояса вечного холода (северный и южный) окружены изотермой с температурами всех месяцев ниже 0 0 С. Это царство вечного льда.

Итак, нагрева и освещения каждой местности зависит от положения в тепловом поясе, то есть - от географической широты. Чем ближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением от экватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температура воздуха снижается.

Пояса освещенности и их характеристика.

Пояса освещенности - части поверхности Земли, ограниченные тропиками и полярными кругами и различающиеся по условиям освещенности.

В первом приближении достаточно выделить в каждом полушарии по три пояса: 1) тропический, ограниченный тропиками, 2) умеренный, идущий до полярного круга, и 3) полярный. Для первого характерно пребывание Солнца в зените на каждой широте два раза в год (на тропике один) и малая разница в продолжительности дня по месяцам. Второй характеризуется большой сезонной разницей в высоте Солнца и продолжительности дня. Третьему присущи полярная ночь и полярный день, долгота которых зависит от географической широты. К северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга наблюдаются полярный день (летом) и полярная ночь (зимой). Область от полярного круга до полюса в обоих полушариях называется Заполярье.
Полярный день - период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не опускается за горизонт. Продолжительность полярного дня тем больше, чем дальше к полюсу от полярного круга. На полярных кругах Солнце не заходит только в день солнцестояния, на 68° широты полярный день длится около 40 суток, на Северном полюсе 189 суток, на Южном несколько меньше, из-за неодинаковой скорости движения Земли по орбите в зимнее и летнее полугодия.
Полярная ночь - период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не поднимается над горизонтом, - явление, противоположное полярному дню, наблюдается одновременно с ним на соответствующих широтах другого полушария. Фактически полярная ночь всегда короче полярного дня из-за того, что Солнце, когда оно находится ненамного ниже горизонта, освещает атмосферу и полной темноты нет (сумерки).
Однако деление Земли на такие крупные пояса не может удовлетворить практических потребностей.

В дни равноденствий высота полуденного Солнца над горизонтом h для разных широт ф легко определяется по формуле: h=90°-ф.
Так, в Санкт-Петербурге (ф = 60°) 21 марта и 23 сентября в полдень Солнце находится на высоте 90°-60° = 30°. Оно нагревает Землю в течение 12 ч. Летом каждого полушария, когда Солнце стоит над соответствующим тропиком, высота его в полдень увеличивается на 23°27":
А=90°-ф+23°27".
Для Санкт-Петербурга, например, 21 июня высота Солнца равна: 90°-60°+23°27" = 53°27". День продолжается 18,5 ч.

Зимой, когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояний. Тогда ее следует уменьшить на 23°27".
На параллели Ленинграда 22 декабря Солнце находится на высоте 90°-60° -23°27" = 6°33" и освещает земную поверхность только 5,5 ч.

Описанные условия освещения земного шара, обусловленные наклоном земной оси, представляют радиационную, связанную с солнечными лучами, основу смены времен года.

В формировании погоды, а тем самым и времен года, принимает участие не только солнечная радиация, но и очень многие теллурические (земные) факторы, поэтому в действительности как времена года, так и их смена представляют сложное явление.