Уход

Такое широтная зональность почему она существует. Природная зональность

Каждый знает, что на Земле распределение солнечного тепла происходит неравномерно из-за шарообразной формы планеты. В следствии этого образуются разные природные системы, где в каждой все компоненты тесно связаны друг с другом, и формируется природная зона, которая встречается на всех материках. Если проследить за животным и в одинаковых зонах, но на разных материках, то можно увидеть определенное сходство.

Закон географической зональности

Ученый В. В. Докучаев в свое время создал учение о природных зонах, и выразил мысль, что каждая зона - это природный комплекс, где живая и неживая природа тесно взаимосвязаны между собой. В дальнейшем на этой базе учения была создана первая квалификация, которая была доработана и более конкретизирована другим ученым Л.С. Бергом.

Формы зональности различны из-за разнообразия состава географической оболочки и влияния двух основных факторов: энергии Солнца и энергии Земли. Именно с этими факторами связана природная зональность, которая проявляется в распределении океанов, разнообразии рельефа и его строении. В результате этого образовались различные природные комплексы, и самым крупным из них является географический пояс, который близок к климатическим поясам описанным Б.П. Алисовым).

Выделяют следующие географические по два субэкваториальных, тропических и субтропических, умеренных, субполярных и полярных (арктический и антарктический). подразделяются на зоны, о которых стоит поговорить более конкретно.

Что такое широтная зональность

Природные зоны тесно связаны с климатическими поясами, а значит зоны как пояса постепенно сменяют друг друга, двигаясь от экватора к полюсам, где уменьшается солнечное тепло и меняются осадки. Такую смену крупных природных комплексов называют широтной зональностью, которая проявляется во всех природных зонах независимо от размера.

Что такое высотная зональность

На карте видно, если двигаться с севера на восток, что в каждом географическом поясе встречается географическая зональность, начиная с арктических пустынь, переходя к тундре, далее к лесотундре, тайге, смешанным и широколиственным лесам, лесостепи и степям, и, наконец, к пустыне и субтропикам. Они простираются с запада на восток полосами, но бывает и другое направление.

Многие знают, что чем выше поднимаешься в горы, тем соотношение тепла и влаги больше меняется в сторону низкой температуры и осадков в твердом виде, вследствие чего меняется растительный и животный мир. Ученые и географы дали такому направлению свое название - высотная зональность (или поясность), когда одна зона сменяет другую, опоясывая горы на разной высоте. При этом смена поясов происходит быстрее, чем на равнине, стоит только подняться на 1 км, и будет уже другая зона. Самый нижний пояс всегда соответствует тому, где находится гора, и чем ближе она расположена к полюсам, тем меньше этих зон можно встретить на высоте.

Закон географической зональности работает и в горах. От географической широты зависят сезонность, а также смена дня и ночи. Если гора находится близко к полюсу, то и там можно встретить полярную ночь и день, а если расположение близ экватора, то день всегда будет равен ночи.

Ледяная зона

Природная зональность, примыкающая к полюсам земного шара, называется ледяной. Суровый климат, где снег и лед лежат круглый год, а в самый теплый месяц температура не поднимается выше 0°. Снега покрывают всю землю даже несмотря не то, что солнце светит несколько месяцев круглосуточно, но совсем не прогревает ее.

При слишком суровых условиях в ледяной зоне проживает мало животных (белый медведь, пингвины, тюлени, моржи, песец, северный олень), еще меньше можно встретить растений, так как почвообразовательный процесс находится на начальной стадии развития, и в основном встречаются неорганизованные растения (лишайник, мох, водоросли).

Тундровая зона

Зона холода и сильных ветров, где продолжительная долгая зима и короткое лето, из-за чего почва не успевает прогреваться, и образуется слой многолетних мерзлых грунтов.

Закон зональности работает даже в тундре и делит ее на три подзоны, двигаясь с севера на юг: арктическая тундра, где растет в основном мох и лишайники, типичная лишайниково-моховая тундра, где появляются местами кустарнички, распространена от Вайгач до Колымы, и Южная кустарниковая тундра, где растительность состоит из трех уровней.

Отдельно стоит упомянуть лесотундру, которая простирается тонкой полосой и является переходной зоной между тундрой и лесами.

Таежная зона

Для России Тайга - самая большая природная зона, которая простирается от западных границ до Охотского и Японского морей. Тайга находится в двух климатических поясах, вследствие чего встречаются различия внутри нее.

Данная природная зональность сосредотачивает большое количество озер и болот, и именно здесь берут свое начало великие реки в России: Волга, Кама, Лена, Вилюй и другие.

Главное для растительного мира - хвойные леса, где господствует лиственница, менее распространены ель, пихта, сосна. Животный мир неоднороден и восточная часть тайги более богата, чем западная.

Леса, лесостепи и степи

В зоне смешанных и климат теплее и влажнее, и здесь хорошо прослеживается широтная зональность. Зима менее суровая, лето долгое и теплое, что способствует росту таких деревьев, как дуб, ясень, клен, липа, орешник. Благодаря сложным растительным сообществам в данной зоне разнообразный животный мир, и, например, на Восточно-Европейской равнине распространены зубр, выхухоль, кабан, волк, лось.

Зона смешанных лесов более богата, чем в хвойных, и встречаются крупные травоядные животные и большое разнообразие птиц. Географическая зональность отличается густотой речных водоемов, часть из которых зимой вовсе не замерзает.

Переходной зоной между степью и лесом является лесостепь, где идет чередование лесных и луговых фитоценозов.

Степная зона

Это еще один вид, который описывает природная зональность. Он резко отличается по климатическим условиям от выше названных зон, и главное отличие - недостаток воды, вследствие чего отсутствуют леса и преобладают злаковые растения и все различные травы, которые покрывают землю сплошным ковром. Несмотря на то, что в этой зоне не хватает воды, растения отлично переносят засуху, часто листья у них мелкие и во время зноя могут сворачиваться, чтобы предотвратить испарение.

Животный мир более разнообразен: встречаются копытные животные, грызуны, хищники. В России степь является наиболее освоенная человеком и главной зоной земледелия.

Степи встречаются на Северном и Южном полушарии, но постепенно они исчезают из-за распашки земли, пожаров, выпасов животных.

Широтная и высотная зональность встречается и в степях, поэтому их разделяют на несколько подвидов: горные (например, Кавказские горы), луговые (характерно для Западной Сибири), ксерофильные, где много дерновиднных злаков, и пустынные (ими стали степи Калмыкии).

Пустыня и тропики

Резкие изменения климатических условий обусловлено тем, что испаряемость превышает во много раз выпадение осадков (в 7 раз), и продолжительность такого периода составляет до полугода. Растительность данной зоны не богата, и в основном встречаются травы, кустарники, а леса можно увидеть только вдоль рек. Животный же мир более богатый и немного похож на тот, что встречается в степной зоне: много грызунов и пресмыкающихся, а копытные кочуют в близлежащих зонах.

Самой большой пустыней считается Сахара, а вообще данная природная зональность характерна для 11% всей земной поверхности, а если к ней добавить арктическую пустыню, то 20%. Пустыни встречаются как в умеренном поясе Северного полушария, так и в тропиках и субтропиках.

Однозначного определения тропикам не существует, выделяют географические пояса: тропический, субэкваториальный и экваториальный, где встречаются схожие по своему составу леса, но имеющие определенные различия.

Подразделяют все леса на саванны, лесные субтропики и Их общая черта в том, что деревья всегда стоят зелеными, и отличаются эти зоны по продолжительности сухих и дождливых периодов. В саваннах дождливый период длится 8-9 месяцев. Лесные субтропики характерны для восточных окраин материков, где происходит смена сухого периода зимы и влажного лета с муссонными дождями. Тропические леса характеризуются большой степенью увлажнения, и осадки могут превышать 2000 мм в год.

Под широтной (географической, ландшафтной) зональностью подразумевается закономерное изменение различных процессов, явлений, отдельных географических компонентов и их сочетаний (систем, комплексов) от экватора к полюсам. Зональность в элементарной форме была известна ещё учёным Древней Греции, но первые шаги в научной разработке теории мировой зональности связаны с именем А. Гумбольдта, который в начале XIX в. обосновал представление о климатических и фитогеографических зонах Земли. В самом конце XIX в. В.В. Докучаев возвёл широтную (по его терминологии горизонтальную) зональность в ранг мирового закона.
Для существования широтной зональности достаточно двух условий - наличия потока солнечной радиации и шарообразности Земли. Теоретически поступление этого потока к земной поверхности убывает от экватора к полюсам пропорционально косинусу широты (рис. 1). Однако на фактическую величину инсоляции, поступающей на земную поверхность, влияют и некоторые другие факторы, имеющие также астрономическую природу, в том числе расстояние от Земли до Солнца. По мере удаления от Солнца поток его лучей становится слабее, и на достаточно дальнем расстоянии разница между полярными и экваториальными широтами теряет своё значение; так, на поверхности планеты Плутон расчётная температура близка к -230°С. При слишком большом приближении к Солнцу, напротив, во всех частях планеты оказывается слишком жарко. В обоих крайних случаях невозможно существование воды в жидкой фазе, жизни. Земля, таким образом, наиболее «удачно» расположена по отношению к Солнцу.
Наклон земной оси к плоскости эклиптики (под углом около 66,5°) определяет неравномерное поступление солнечной радиации по сезонам, что существенно усложняет зональное распределение тепла и обостряет зональные контрасты. Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости эклиптики, то каждая параллель получала бы в течение всего года почти одинаковое количество солнечного тепла и на Земле практически не было бы сезонной смены явлений. Суточное вращение Земли, обусловливающее отклонение движущихся тел, в том числе воздушных масс, вправо в Северном полушарии и влево - в Южном, вносит дополнительные усложнения в схему зональности.

Рис. 1. Распределение солнечной радиации по широте:

Rc - радиация на верхней границе атмосферы; суммарная радиация:
- на поверхности суши,
- на поверхности Мирового океана;
- средняя для поверхности земного шара; радиационный баланс: Rc - на поверхности суши, Ro - на поверхности океана, R3 - на поверхности земного шара (среднее значение)
Масса Земли также влияет на характер зональности, хотя и косвенно: она позволяет планете (в отличие, например, от «лёгкой» Луны) удерживать атмосферу, которая служит важным фактором трансформации и перераспределения солнечной энергии.
При однородном вещественном составе и отсутствии неровностей количество солнечной радиации изменялось бы на земной поверхности строго по широте и было бы одинаковым на одной и той же параллели, несмотря на осложняющее влияние перечисленных астрономических факторов. Но в сложной и неоднородной среде эпигеосферы поток солнечной радиации перераспределяется и претерпевает разнообразные трансформации, что ведёт к нарушению его математически правильной зональности.
Поскольку солнечная энергия служит практически единственным источником физических, химических и биологических процессов, лежащих в основе функционирования географических компонентов, в этих компонентах неизбежно должна проявляться широтная зональность. Однако проявления эти далеко не однозначны, и географический механизм зональности оказывается достаточно сложным.
Уже проходя через толщу атмосферы, солнечные лучи частично отражаются, а также поглощаются облаками. В силу этого максимальная радиация, приходящая к земной поверхности, наблюдается не на экваторе, а в поясах обоих полушарий между 20-й и 30-й параллелями, где атмосфера наиболее прозрачна для солнечных лучей (рис. 1). Над сушей контрасты прозрачности атмосферы более значительны, чем над океаном, что находит отражение в рисунке соответствующих кривых. Кривые широтного распределения радиационного баланса несколько более сглажены, но хорошо заметно, что поверхность океана характеризуется более высокими цифрами, чем суша. К важнейшим следствиям широтно-зонального распределения солнечной энергии относятся зональность воздушных масс, циркуляции атмосферы и влагооборота. Под влиянием неравномерного нагрева, а также испарения с подстилающей поверхности формируются четыре основных зональных типа воздушных масс: экваториальные (тёплые и влажные), тропические (тёплые и сухие), бореальные, или массы умеренных широт (прохладные и влажные), и арктические, а в Южном полушарии антарктические (холодные и относительно сухие).
Различие в плотности воздушных масс вызывает нарушения термодинамического равновесия в тропосфере и механическое перемещение (циркуляцию) воздушных масс. Теоретически (без учёта влияния вращения Земли вокруг оси) воздушные потоки от нагретых приэкваториальных широт должны были подниматься вверх и растекаться к полюсам, а оттуда холодный и более тяжёлый воздух возвращался бы в приземном слое к экватору. Но отклоняющее действие вращения планеты (сила Кориолиса) вносит в эту схему существенные поправки. В результате в тропосфере образуется несколько циркуляционных зон или поясов. Для экваториального пояса характерны низкое атмосферное давление, штили, восходящие потоки воздуха, для тропических - высокое давление, ветры с восточной составляющей (пассаты), для умеренных - пониженное давление, западные ветры, для полярных - пониженное давление, ветры с восточной составляющей. Летом (для соответствующего полушария) вся система циркуляции атмосферы смещается к «своему» полюсу, а зимой - к экватору. Поэтому в каждом полушарии образуются три переходных пояса - субэкваториальный, субтропический и субарктический (субантарктический), в которых типы воздушных масс сменяются по сезонам. Благодаря циркуляции атмосферы зональные температурные различия на земной поверхности несколько сглаживаются, однако в Северном полушарии, где площадь суши значительно больше, чем в Южном, максимум теплообеспеченности сдвинут к северу, примерно до 10-20° с.ш. С древнейших времён принято различать на Земле пять тепловых поясов: по два холодных и умеренных и один жаркий. Однако такое деление имеет чисто условный характер, оно крайне схематично и географическое значение его невелико. Континуальный характер изменения температуры воздуха у земной поверхности затрудняет разграничение тепловых поясов. Тем не менее, используя в качестве комплексного индикатора широтно-зональную смену основных типов ландшафтов, можно предложить следующий ряд тепловых поясов, сменяющих друг друга от полюсов к экватору:
1)полярные (арктический и антарктический);
2)субполярные (субарктический и субантарктический);
3)бореальные (холодно-умеренные);
4)суббореальные (тепло-умеренные);
5)предсубтропические;
6)субтропические;
7)тропические;
8)субэкваториальные;
9)экваториальный.
С зональностью циркуляции атмосферы тесно связана зональность влагооборота и увлажнения. В распределении осадков по широте наблюдается своеобразная ритмичность: два максимума (главный - на экваторе и второстепенный в бореальных широтах) и два минимума (в тропических и полярных широтах) (рис. 2). Количество осадков, как известно, ещё не определяет условий увлажнения и влагообеспеченности ландшафтов. Для этого необходимо соотнести количество ежегодно выпадающих атмосферных осадков с тем количеством, которое необходимо для оптимального функционирования природного комплекса. Наилучшим интегральным показателем потребности во влаге служит величина испаряемости, т.е. предельного испарения, теоретически возможного при данных климатических (и прежде всего температурных) условиях. Г.Н. Высоцкий впервые использовал ещё в 1905 г. указанное соотношение для характеристики природных зон Европейской России. Впоследствии Н.Н. Иванов независимо от Г.Н. Высоцкого ввёл в науку показатель, получивший известность как коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова:
К = r / Е,
гдеr - годовая сумма осадков; Е - годовая величина испаряемости1.
На рисунке 2 видно, что широтные изменения осадков и испаряемости не совпадают и в значительной степени имеют даже противоположный характер. В результате на широтной кривой К в каждом полушарии (для суши) выделяются две критические точки, где К переходит через 1. Величина К = 1 соответствует оптимуму атмосферного увлажнения; при К >1 увлажнение становится избыточным, а при К < 1 - недостаточным. Таким образом, на поверхности суши в самом общем виде можно выделить экваториальный пояс избыточного увлажнения, два симметрично расположенных по обе стороны от экватора пояса недостаточного увлажнения в низких и средних широтах и два пояса избыточного увлажнения в высоких широтах (рис. 2). Разумеется, это сильно генерализованная, осреднённая картина, не отражающая, как мы увидим в дальнейшем, постепенных переходов между поясами и существенных долготных различий внутри них.

Рис. 2. Распределение атмосферных осадков, испаряемости

И коэффициент увлажнения по широте на поверхности суши:

1 - средние годовые осадки; 2 - средняя годовая испаряемость;

3 - превышение осадков над испаряемостью; 4 - превышение

Испаряемости над осадками; 5 - коэффициент увлажнения
Интенсивность многих физико-географических процессов зависит от соотношения теплообеспеченности и увлажнения. Однако нетрудно заметить, что широтно-зональные изменения температурных условий и увлажнения имеют разную направленность. Если запасы солнечного тепла в общем нарастают от полюсов к экватору (хотя максимум несколько смещён в тропические широты), то кривая увлажнения имеет резко выраженный волнообразный характер. Не касаясь пока способов количественной оценки соотношения теплообеспеченности и увлажнения, наметим самые общие закономерности изменения этого соотношения по широте. От полюсов примерно до 50-й параллели увеличение теплообеспеченности происходит в условиях постоянного избытка влаги. Далее с приближением к экватору увеличение запасов тепла сопровождается прогрессирующим усилением сухости, что приводит к частой смене ландшафтных зон, наибольшему разнообразию и контрастности ландшафтов. И лишь в относительно неширокой полосе по обе стороны от экватора наблюдается сочетание больших запасов тепла с обильным увлажнением.
Для оценки влияния климата на зональность других компонентов ландшафта и природного комплекса в целом важно учитывать не только средние годовые величины показателей тепло- и влагообеспеченности, но и их режим, т.е. внутригодовые изменения. Так, для умеренных широт характерна сезонная контрастность термических условий при относительно равномерном внутригодовом распределении осадков; в субэкваториальном поясе при небольших сезонных различиях в температурных условиях резко выражен контраст между сухим и влажным сезонами и т.д.
Климатическая зональность находит отражение во всех других географических явлениях - в процессах стока и гидрологическом режиме, в процессах заболачивания и формирования грунтовых вод, образования коры выветривания и почв, в миграции химических элементов, а также в органическом мире. Зональность отчётливо проявляется и в поверхностной толще Мирового океана. Особенно яркое, в известной степени интегральное выражение географическая зональность находит в растительном покрове и почвах.
Отдельно следует сказать о зональности рельефа и геологического фундамента ландшафта. В литературе можно встретить высказывания, будто эти компоненты не подчиняются закону зональности, т.е. азональны. Прежде всего надо заметить, что делить географические компоненты на зональные и азональные неправомерно, ибо в каждом из них, как мы увидим, проявляются влияния как зональных, так и азональных закономерностей. Рельеф земной поверхности формируется под воздействием так называемых эндогенных и экзогенных факторов. К первым относятся тектонические движения и вулканизм, имеющие азональную природу и создающие морфоструктурные черты рельефа. Экзогенные факторы связаны с прямым или косвенным участием солнечной энергии и атмосферной влаги и создаваемые ими скульптурные формы рельефа распределяются на Земле зонально. Достаточно напомнить о специфических формах ледникового рельефа Арктики и Антарктики, термокарстовых впадинах и буграх пучения Субарктики, оврагах, балках и просадочных западинах степной зоны, эоловых формах и бессточных солончаковых впадинах пустыни и т.д. В лесных ландшафтах мощный растительный покров сдерживает развитие эрозии и обусловливает преобладание «мягкого» слаборасчленённого рельефа. Интенсивность экзогенных геоморфологических процессов, например эрозии, дефляции, карстообразования, существенно зависит от широтно-зональных условий.
В строении земной коры также сочетаются азональные и зональные черты. Если изверженные породы имеют безусловно азональное происхождение, то осадочная толща формируется под непосредственным влиянием климата, жизнедеятельности организмов, почвообразования и не может не носить на себе печати зональности.
На всём протяжении геологической истории осадкообразование (литогенез) неодинаково протекало в разных зонах. В Арктике и Антарктике, например, накапливался несортированный обломочный материал (морена), в тайге - торф, в пустынях - обломочные породы и соли. Для каждой конкретной геологической эпохи можно восстановить картину зон того времени, и каждой зоне будут присущи свои типы осадочных пород. Однако на протяжении геологической истории система ландшафтных зон претерпевала неоднократные изменения. Таким образом, на современную геологическую карту наложились результаты литогенеза всех геологических периодов, когда зоны были совсем не такие, как сейчас. Отсюда внешняя пестрота этой карты и отсутствие видимых географических закономерностей.
Из сказанного следует, что зональность нельзя рассматривать как некий простой отпечаток современного климата в земном пространстве. По существу, ландшафтные зоны - это пространственно-временные образования, они имеют свой возраст, свою историю и изменчивы как во времени, так и в пространстве. Современная ландшафтная структура эпигеосферы складывалась в основном в кайнозое. Наибольшей древностью отличается экваториальная зона, по мере удаления к полюсам зональность испытывает всё большую изменчивость, и возраст современных зон уменьшается.
Последняя существенная перестройка мировой системы зональности, захватившая в основном высокие и умеренные широты, связана с материковыми оледенениями четвертичного периода. Колебательные смещения зон продолжаются здесь и в послеледниковое время. В частности, за последние тысячелетия был, по крайней мере, один период, когда таёжная зона местами продвинулась до северной окраины Евразии. Зона тундры в современных границах возникла лишь вслед за последующим отступанием тайги к югу. Причины подобных изменений положения зон связаны с ритмами космического происхождения.
Действие закона зональности наиболее полно сказывается в сравнительно тонком контактном слое эпигеосферы, т.е. в собственно ландшафтной сфере. По мере удаления от поверхности суши и океана к внешним границам эпигеосферы влияние зональности ослабевает, но не исчезает окончательно. Косвенные проявления зональности наблюдаются на больших глубинах в литосфере, практически во всей стратосфере, т.е. толще осадочных пород, о связи которых с зональностью уже говорилось. Зональные различия в свойствах артезианских вод, их температуре, минерализации, химическом составе прослеживаются до глубины 1000 м и более; горизонт пресных подземных вод в зонах избыточного и достаточного увлажнения может достигать мощности 200-300 и даже 500 м, тогда как в аридных зонах мощность этого горизонта незначительна или он вовсе отсутствует. На океаническом ложе зональность косвенно проявляется в характере донных илов, имеющих преимущественно органическое происхождение. Можно считать, что закон зональности распространяется на всю тропосферу, поскольку её важнейшие свойства формируются под воздействием субаэральной поверхности континентов и Мирового океана.
В отечественной географии долгое время недооценивалось значение закона зональности для жизни человека и общественного производства. Суждения В.В. Докучаева на эту тему расценивались как преувеличение и проявление географического детерминизма. Территориальной дифференциации народонаселения и хозяйства присущи свои закономерности, которые не могут быть полностью сведены к действию природных факторов. Однако отрицать влияние последних на процессы, происходящие в человеческом обществе, было бы грубой методологической ошибкой, чреватой серьёзными социально-экономическими последствиями, в чём нас убеждает весь исторический опыт и современная действительность.
Закон зональности находит своё наиболее полное, комплексное выражение в зональной ландшафтной структуре Земли, т.е. в существовании системы ландшафтных зон. Систему ландшафтных зон не следует представлять себе в виде серии геометрически правильных сплошных полос. Ещё В.В. Докучаев не мыслил себе зоны как идеальной формы пояса, строго разграниченные по параллелям. Он подчёркивал, что природа - не математика, и зональность - это лишь схема или закон. По мере дальнейшего исследования ландшафтных зон обнаружилось, что некоторые из них разорваны, одни зоны (например зона широколиственных лесов) развиты только в периферических частях материков, другие (пустыни, степи), напротив, тяготеют к внутриконтинентальным районам; границы зон в большей или меньшей мере отклоняются от параллелей и местами приобретают направление, близкое к меридиональному; в горах широтные зоны как будто исчезают и замещаются высотными поясами. Подобные факты дали повод в 30-е гг. XX в. некоторым географам утверждать, будто широтная зональность - это вовсе не всеобщий закон, а лишь частный случай, характерный для больших равнин, и что её научное и практическое значение преувеличено.
В действительности же различного рода нарушения зональности не опровергают её универсального значения, а лишь говорят о том, что она проявляется неодинаково в различных условиях. Всякий природный закон по-разному действует в различных условиях. Это касается и таких простейших физических констант, как точка замерзания воды или величина ускорения силы тяжести. Они не нарушаются только в условиях лабораторного эксперимента. В эпигеосфере одновременно действует множество природных законов. Факты, на первый взгляд не укладывающиеся в теоретическую модель зональности с её строго широтными сплошными зонами, свидетельствуют о том, что зональность - не единственная географическая закономерность и только ею невозможно объяснить всю сложную природу территориальной физико-географической дифференциации.

Широтная зональность - закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов геосистем от экватора к полюсам.

Причины зональности

Первичная причина природной зональности - неравномерное распределение солнечной энергии по широте вследствие шарообразной формы Земли и изменения угла падения солнечных лучей на земную поверхность. Кроме того и от расстояния до Солнца, а масса Земли влияет на способность удерживать атмосферу, которая служит трансформатором и перераспределением энергии.

Большое значение имеет наклон оси к плоскости эклиптики, от этого зависит неравномерность поступления солнечного тепла по сезонам, а суточное вращение планеты обуславливает отклонение воздушных масс. Результатом различия в распределении лучистой энергии Солнца является зональный радиационный баланс земной поверхности. Неравномерность поступления тепла влияет на расположение воздушных масс, влагооборот и циркуляцию атмосферы.

Зональность выражается не только в среднегодовом количестве тепла и влаги, но и во внутри годовых изменениях. Климатическая зональность отражается на стоке и гидрологическом режиме, образовании коры выветривания, заболачивания. Большое влияние оказывает на органический мир, специфические формы рельефа. Однородный состав и большая подвижность воздуха сглаживают зональные различия с высотой.

В каждом полушарии выделяют по 7 циркуляционных зон. Широтная зональность проявляется и в Мировом океане.

Главная причина широтной зональности-изменение соотношения тепла и влаги от экватора к полюсам.

См. также

Напишите отзыв о статье "Широтная зональность"

Литература

Докучаев В. В. : Горизонтальные и вертикальные почвенные зоны. СПб.: тип. СПб. градоначальства, 1899. 28 с.
Мильков Ф. Н., Гвоздецкий Н. А. Физическая география СССР. Ч. 1. - М.: Высшая школа, 1986.

Отрывок, характеризующий Широтная зональность

Соня красная, как кумач, тоже держалась за его руку и вся сияла в блаженном взгляде, устремленном в его глаза, которых она ждала. Соне минуло уже 16 лет, и она была очень красива, особенно в эту минуту счастливого, восторженного оживления. Она смотрела на него, не спуская глаз, улыбаясь и задерживая дыхание. Он благодарно взглянул на нее; но всё еще ждал и искал кого то. Старая графиня еще не выходила. И вот послышались шаги в дверях. Шаги такие быстрые, что это не могли быть шаги его матери.
Но это была она в новом, незнакомом еще ему, сшитом без него платье. Все оставили его, и он побежал к ней. Когда они сошлись, она упала на его грудь рыдая. Она не могла поднять лица и только прижимала его к холодным снуркам его венгерки. Денисов, никем не замеченный, войдя в комнату, стоял тут же и, глядя на них, тер себе глаза.
– Василий Денисов, друг вашего сына, – сказал он, рекомендуясь графу, вопросительно смотревшему на него.
– Милости прошу. Знаю, знаю, – сказал граф, целуя и обнимая Денисова. – Николушка писал… Наташа, Вера, вот он Денисов.
Те же счастливые, восторженные лица обратились на мохнатую фигуру Денисова и окружили его.
– Голубчик, Денисов! – визгнула Наташа, не помнившая себя от восторга, подскочила к нему, обняла и поцеловала его. Все смутились поступком Наташи. Денисов тоже покраснел, но улыбнулся и взяв руку Наташи, поцеловал ее.
Денисова отвели в приготовленную для него комнату, а Ростовы все собрались в диванную около Николушки.
Старая графиня, не выпуская его руки, которую она всякую минуту целовала, сидела с ним рядом; остальные, столпившись вокруг них, ловили каждое его движенье, слово, взгляд, и не спускали с него восторженно влюбленных глаз. Брат и сестры спорили и перехватывали места друг у друга поближе к нему, и дрались за то, кому принести ему чай, платок, трубку.
Ростов был очень счастлив любовью, которую ему выказывали; но первая минута его встречи была так блаженна, что теперешнего его счастия ему казалось мало, и он всё ждал чего то еще, и еще, и еще.

Могу на примере показать, что такое широтная зональность, потому что нет ничего проще! Насколько мне помнится, эту тему мы все должны были проходить в 7-м или уж точно в 8-м классе на уроке географии. Оживить воспоминания никогда не поздно, и вы сами поймете, как это легко понять!

Простейший пример широтной зональности

В мае прошлого года я с другом была в Барнауле, и мы обратили внимание на березы с молодыми листочками. Да и в целом вокруг было много зеленой растительности. Когда же мы вернулись в Панкрушиху (Алтайский край), увидели, что у берез в этом селе только начали распускаться почки! А ведь Панкрушиха отдалена от Барнаула всего примерно на 300 км.

Сделав нехитрые расчеты, мы выяснили, что село наше всего на 53,5 км находится севернее Барнаула, но разница в скорости вегетации можно заметить даже невооруженным глазом! Казалось бы, такое небольшое расстояние между населенными пунктами, но отставание в росте листьев составляет примерно 2 недели.

Солнце и широтная зональность

Наш земной шарик имеет широту и долготу - так уж договорились ученые. На разных широтах тепло распределяется неравномерно, это приводит к формированию природных зон, различающихся следующим:

климатом;
разнообразием животных и растений;
влажностью и другими факторами.

Понять, что такое широкая зональность просто, если учесть 2 факта. Земля - это шар, и солнечные лучи в связи с этим не могут освещать ее поверхность равномерно. Ближе к северному полюсу угол падения лучей становится таким маленьким, что можно наблюдать вечную мерзлоту.

Зональность подводного мира

Немногие об этом знают, но зональность в океане тоже присутствует. Примерно на глубине до двух километров ученым удалось зафиксировать изменение природных зон, но идеальная глубина для изучения - не более 150 м. Изменение зон проявляется в степени солености воды, колебании температур, разновидности морских рыб и других органических существ. Интересно, но пояса в океане мало чем отличаются от тех, что на поверхности Земли!

Региональная и локальная дифференциация эпигеосферы

Широтная зональность

Дифференциация эпигеосферы на геосистемы различных порядков определяется неодинаковыми условиями ее развития в разных частях. Как уже отмечалось, существуют два главных уровня физико-географической дифференциации - региональный и локальный (или топологический), в основе которых лежат глубоко различные причины.

Региональная дифференциация обусловлена соотношением двух главнейших внешних по отношению к эпигеосфере энергетических факторов - лучистой энергии Солнца и внутренней энергии Земли. Оба фактора проявляются неравномерно как в пространстве, так и во времени. Специфические проявления того и другого в природе эпигеосферы и определяют две наиболее общие географические закономерности - зональность и азональность.

Под широтной (географической, ландшафтной) зональностью 1

подразумевается закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов (геосистем) от экватора к полюсам. Первичная причина зональности - неравномерное распределение коротковолновой радиации Солнца по широте вследствие шарообразности Земли и изменения угла падения солнечных лучей на земную поверхность. По этой причине на единицу площади приходится неодинаковое количество лучистой энергии Солнца в зависимости от широты. Следовательно, для существования зональности достаточно двух условий - потока солнечной радиации и шарообразности Земли, причем теоретически распределение этого потока по земной поверхности должно иметь вид математически правильной кривой (рис. 5, Ra). В действительности, однако, широтное распределение солнечной энергии зависит и от некоторых других факторов, имеющих также внешнюю, астрономическую, природу. Один из них - расстояние между Землей и Солнцем.

По мере удаления от Солнца поток его лучей становится все слабее, и можно представить себе такое расстояние (например, на какое отстоит от Солнца планета Плутон), при котором разница

Рис. 5. Зональное распределение солнечной радиации:

Ra- радиация на верхней границе атмосферы; суммарная радиация: Rcc- на. поверхности суши, Rco- на поверхности Мирового океана, Rcз- средняя для поверхности земного шара; радиационный баланс: Rс- на поверхности суши, Rо- на поверхности океана, Rз- средняя для поверхности земного шара

между экваториальными и полярными широтами в отношении инсоляции теряет свое значение - везде окажется одинаково холодно (на поверхности Плутона расчетная температура около - 230° С). При слишком большом приближении к Солнцу, напротив, во всех частях планеты оказалось бы чрезмерно жарко. В обоих крайних случаях невозможно существование ни воды в жидкой фазе, ни жизни. Земля оказалась наиболее «удачно» расположенной планетой по отношению к Солнцу.

Масса Земли также влияет на характер зональности, хотя и кос-

венно: она позволяет нашей планете (в отличие, например, от «легкой» Луны) удерживать атмосферу, которая служит важным фактором трансформации и перераспределения солнечной энергии.

Существенную роль играет наклон земной оси к плоскости эклиптики (под углом около 66,5°), от этого зависит неравномерное поступление солнечной радиации по сезонам, что сильно усложняет зональное распределение тепла, а

также влаги и обостряет зональные контрасты. Если бы земная ось была

перпендикулярна плоскости эклиптики, то каждая параллель получала бы в течение всего года почти одинаковое количество солнечного тепла и на Земле практически не было бы сезонной смены явлений.

Суточное вращение Земли, обусловливающее отклонение движущихся тел, в том числе воздушных масс, вправо в северном полушарии и влево - в южном, также вносит дополнительные усложнения в схему зональности.

Если бы земная поверхность была сложена каким-либо одним веществом и не имела неровностей, распределение солнечной радиации оставалось бы строго зональным, т.е., несмотря на осложняющее влияние перечисленных астрономических факторов, ее количество изменялось бы строго по широте и на одной параллели было бы одинаковым. Но неоднородность поверхности земного шара - наличие материков и океанов, разнообразие рельефа и горных пород и т. д.- обусловливает нарушение математически регулярного распределения потока солнечной энергии. Поскольку солнечная энергия служит практически единственным источником физических, химических и биологических процессов на земной поверхности, эти процессы неизбежно должны иметь зональный характер. Механизм географической зональности очень сложен, она проявляется далеко не однозначно в разной «среде», в различных компонентах, процессах, а также в разных частях эпигеосферы. Первым непосредственным результатом зонального распределения лучистой энергии Солнца является зональность радиационного баланса земной поверхности. Однако уже в распределении приходящей радиации мы

наблюдаем явное нарушение строгого соответствия с широтой. На рис. 51хорошо видно, что максимум приходящей к земной поверхности суммарной радиации отмечается не на экваторе, чего следовало бы ожидать теоретически,

а на пространстве между 20-й и 30-й параллелями в обоих полушариях -

северном и южном. Причина этого явления состоит в том, что на данных широтах атмосфера наиболее прозрачна для солнечных лучей (над экватором в атмосфере много облаков, которые отражают солнечные

1В СИ энергия измеряется в джоулях, однако до недавнего времени тепловую энергию было принято измерять в калориях. Поскольку во многих опубликованных географических работах показатели радиационного и теплового режимов выражены в калориях (или килокалориях), приводим следующие соотношения: 1 Дж = 0,239 кал; 1 ккал = 4,1868*103Дж; 1 ккал/см2= 41,868

лучи, рассеивают и частично поглощают их). Над сушей контрасты в прозрачности атмосферы особенно значительны, что находит четкое отражение в форме соответствующей кривой. Таким образом, эпигеосфера не пассивно, автоматически реагирует на поступление солнечной энергии, а по- своему перераспределяет ее. Кривые широтного распределения радиационного баланса несколько более сглажены, но они не являются простой копией теоретического графика распределения потока солнечных лучей. Эти кривые не строго симметричны; хорошо заметно, что поверхность океанов характеризуется более высокими цифрами, чем суша. Это также говорит об активной реакции вещества эпигеосферы на внешние энергетические воздействия (в частности, из-за высокой отражающей способности суша теряет значительно больше лучистой энергии Солнца, чем океан).

Лучистая энергия, полученная земной поверхностью от Солнца и преобразованная в тепловую, затрачивается в основном на испарение и на теплоотдачу в атмосферу, причем величины этих расходных статей

радиационного баланса и их соотношения довольно сложно изменяются по

широте. И здесь мы не наблюдаем кривых, строго симметричных для суши и

океана (рис. 6).

Важнейшие следствия неравномерного широтного распределения тепла -

зональность воздушных масс, циркуляции атмосферы и влагооборота. Под влиянием неравномерного нагрева, а также испарения с подстилающей поверхности формируются воздушные массы, различающиеся по своим температурным свойствам, влагосодержанию, плотности. Выделяют четыре основных зональных типа воздушных масс: экваториальные (теплые и влажные), тропические (теплые и сухие), бореальные, или массы умеренных широт (прохладные и влажные), и арктические, а в южном полушарии антарктические (холодные и относительно сухие). Неодинаковый нагрев и вследствие этого различная плотность воздушных масс (разное атмосферное давление) вызывают нарушение термодинамического равновесия в тропосфере и перемещение (циркуляцию) воздушных масс.

Если бы Земля не вращалась вокруг оси, воздушные потоки в атмосфере имели бы очень простой характер: от нагретых приэкваториальных широт воздух поднимался бы вверх и растекался к полюсам, а оттуда возвращался бы к экватору в приземных слоях тропосферы. Иначе говоря, циркуляция должна была иметь меридиональный характер и у земной поверхности в северном полушарии постоянно дули бы северные ветры, а в южном - южные. Но отклоняющее действие вращения Земли вносит в эту схему существенные поправки. В результате в тропосфере образуется несколько циркуляционных зон (рис. 7). Основные из них соответствуют четырем зональным типам воздушных масс, поэтому в каждом полушарии их получается по четыре: экваториальная, общая для северного и южного полушарий (низкое давление, штили, восходящие потоки воздуха), тропическая (высокое давление, восточные ветры), умеренная

Рис. 6. Зональное распределение элементов радиационного баланса:

1 - вся поверхность земного шара, 2 - суша, 3 - океан; LE - затраты тепла на

испарение, Р - турбулентная отдача тепла в атмосферу

(пониженное давление, западные ветры) и полярная (пониженное давление, восточные ветры). Кроме того, различают по три переходные зоны - субарктическую, субтропическую и субэкваториальную, в которых типы циркуляции и воздушных масс сменяются по сезонам вследствие того, что летом (для соответствующего полушария) вся система циркуляции атмосферы смещается к «своему» полюсу, а зимой - к экватору (и противоположному полюсу). Таким образом, в каждом полушарии можно выделить по семь циркуляционных зон.

Циркуляция атмосферы - мощный механизм перераспределения тепла и влаги. Благодаря ей зональные температурные различия на земной поверхности сглаживаются, хотя все-таки максимум приходится не на экватор, а на несколько более высокие широты северного полушария (рис. 8), что особенно четко выражено на поверхности суши (рис. 9).

Зональность распределения солнечного тепла нашла свое выра-

Рис. 7. Схема общей циркуляции атмосферы:

жение в традиционном представлении о тепловых поясах Земли. Однако континуальный характер изменения температуры воздуха у земной поверхности не позволяет установить четкую систему поясов и обосновать критерии их разграничения. Обычно различают следующие пояса: жаркий (со средней годовой температурой выше 20° С), два умеренных (между годовой изотермой 20° С и изотермой самого теплого месяца 10°С) и два холодных (с температурой самого теплого месяца ниже 10°); внутри последних иногда выделяют «области вечного мороза» (с температурой самого теплого месяца ниже 0° С). Эта схема, как и некоторые ее варианты, имеет чисто условный характер, и ландшафтоведческое значение ее невелико уже в силу крайнего схематизма. Так, умеренный пояс охватывает огромный температурный интервал, в который укладывается целая зима ландшафтных зон - от тундровой до пустынной. Заметим, что подобные температурные пояса не совпадают с циркуляционными,

С зональностью циркуляции атмосферы тесно связана зональность влагооборота и увлажнения. Это отчетливо проявляется в распределении атмосферных осадков (рис. 10). Зональность распреде-

Рис. 8. Зональное распределение температуры воздуха на поверхности земного шара: I - январь, VII - июль

Рис. 9. Зональное распределение тепла в уме-

ренно континентальном секторе северного полушария:

t - средняя температура воздуха в июле,

сумма температур за период со средними суточны-

ми температурами выше 10° С

ления осадков имеет свою специфику, своеобразную ритмичность: три максимума (главный - на экваторе и два второстепенных в умеренных широтах) и четыре минимума (в полярных и тропических широтах). Количество осадков само по себе не определяет условий увлажнения или влагообеспеченности природных процессов и ландшафта в целом. В степной зоне при 500 мм годовых осадков мы говорим о недостаточном увлажнении, а в тундре при 400 мм - об избыточном. Чтобы судить об увлажнении, нужно знать не только количество влаги, ежегодно поступающей в геосистему, но и то количество, которое необходимо для ее оптимального функционирования. Наилучшим показателем потребности во влаге служит испаряемость, т. е. количество воды, которое может испариться с земной поверхности в данных климатических условиях при допущений, что запасы влаги не ограниченны. Испаряемость - величина теоретическая. Ее

Рис. 10. Зональное распределение атмосферных осадков, испаряемости и коэффи-

циента увлажнения на поверхности суши:

1 - средние годовые осадки, 2 - средняя годовая испаряемость, 3 - превышение осадков над испаряемостью,

4 - превышение испаряемости над осадками, 5 - коэффициент увлажнения (по Высоцкому - Иванову)

следует отличать от испарения, т. е. фактически испаряющейся влаги, величина которой ограничена количеством выпадающих осадков. На суше испарение всегда меньше испаряемости.

На рис. 10 видно, что широтные изменения осадков и испаряемости не совпадают между собой и в значительной степени даже имеют противоположный характер. Отношение годового количества осадков к

годовой величине испаряемости может служить показателем климатического

увлажнения. Этот показатель впервые ввел Г. Н. Высоцкий. Еще в 1905 г. он использовал его для характерисТики природных зон европейской России. Впоследствии ленинградский климатолог Н. Н. Иванов построил изолинии этого отношения, которое назвал коэффициентом увлажнения (К), для всей суши Земли и показал, что границы ландшафтных зон совпадают с определенными значениями К: в тайге и тундре он превышает 1, в лесостепи равен

1,0-0,6, в степи - 0,6 - 0,3, в полупустыне - 0,3 - 0,12, в пустыне -

менее 0,12 1.

На рис. 10 схематично показано изменение средних значений коэффициента увлажнения (на суше) по широте. На кривой имеются четыре критические точки, где К переходит через 1. Величина, равная 1, означает, что условия увлажнения оптимальны: выпадающие осадки могут (теоретически) полностью испариться, проделав при этом полезную «работу»; если их

«пропустить» через растения, они обеспечат максимальную продукцию биомассы. Не случайно в тех зонах Земли, где К близок к 1, наблюдается наиболее высокая продуктивность растительного покрова. Превышение осадков над испаряемостью (К > 1) означает, что увлажнение избыточное: выпадающие осадки не могут полностью вернуться в атмосферу, они стекают по земной поверхности, заполняют впадины, вызывают заболачивание. Если осадки меньше испаряемости (К < 1), увлажнение недостаточное; в этих условиях обычно отсутствует лесная растительность, биологическая продуктивность низка, резко падает величина стока,.в почвах развивается засоление.

Надо заметить, что величина испаряемости определяется в первую очередь запасами тепла (а также влажностью воздуха, которая, в свою очередь, тоже зависит от термических условий). Поэтому отношение осадков к испаряемости можно в известной мере рассматривать как показатель соотношения тепла и влаги, или условий тепло- и водообеспеченности природного комплекса (геосистемы). Существуют, правда, и другие способы выражения соотношений тепла и влаги. Наиболее известен индекс сухости, предложенный М. И. Будыко и А. А. Григорьевым: R/Lr, где R - годовой радиационный баланс, L

- скрытая теплота испарения, r - годовая сумма осадков. Таким образом, этот индекс выражает отношение «полезного запаса» радиационного тепла к количеству тепла, которое нужно затратить, чтобы испарить все атмосферные осадки в данном месте.

По физическому смыслу радиационный индекс сухости близок к коэффициенту увлажнения Высоцкого - Иванова. Если в выражении R/Lr разделить числитель и знаменатель на L, то мы получим не что иное, как

отношение максимально возможного при данных радиационных условиях

испарения (испаряемости) к годовой сумме осадков, т. е. как бы перевернутый коэффициент Высоцкого - Иванова - величину, близкую к 1/К. Правда, точного совпадения не получается, поскольку R/L не вполне соответствует испаряемости, и в силу некоторых других причин, связанных с особенностями расчетов обоих показателей. Во всяком случае, изолинии индекса сухости также в общих чертах совпадают с границами ландшафтных зон, но в зонах избыточно влажных величина индекса получается меньше 1, а в аридных зонах - больше 1.

1См.: Иванов Н. Н. Ландшафтно-климатические зоны земного шара// Записки

Геогр. об-ва СССР. Нов. серия. Т. 1. 1948.

От соотношения тепла и увлажнения зависит интенсивность многих других физико-географических процессов. Однако зональные изменения тепла и увлажнения имеют разную направленность. Если запасы тепла в общем нарастают от полюсов к экватору (хотя максимум несколько смещен от экватора в тропические широты), то увлажнение изменяется как бы ритмически, образуя «волны» на широтной кривой (см. рис. 10). В качестве самой первичной схемы можно наметить несколько главных климатических поясов по соотношению теплообеспеченности и увлажнения: холодные влажные (к северу и к югу от 50°), теплые (жаркие) сухие (между 50° и 10°) и жаркий влажный (между 10° с. ш. и 10° ю. ш.).

Зональность выражается не только в среднем годовом количестве тепла и влаги, но и в их режиме, т. е. во внутригодовых изменениях. Общеизвестно, что экваториальная зона отличается наиболее ровным температурным режимом, для умеренных широт типичны четыре термических сезона и т. д. Разнообразны зональные типы режима осадков: в экваториальной зоне осадки выпадают более или менее равномерно, но с двумя максимумами, в субэкваториальных широтах резко выражен летний максимум, в средиземноморской зоне- зимний максимум, для умеренных широт характерно равномерное распределение с летним максимумом и т. д. Климатическая зональность находит отражение во всех других географических явлениях - в процессах стока и гидрологическом режиме, в процессах заболачивания и формирования грунтовых вод, образования коры выветривания и почв, в миграции химических элементов, в органическом мире. Зональность отчетливо проявляется в поверхностной толще океана (табл. 1). Географическая зональность находит яркое выражение в органическом мире. Не случайно ландшафтные зоны получили свои названия большей частью по характерным типам растительности. Неменее выразительна зональность почвенного покрова, которая послужила В. В. Докучаеву отправным пунктом для разработки учения о зонах природы, для определения зональности как

«мирового закона».

Иногда еще встречаются утверждения, будто в рельефе земной поверхности и геологическом фундаменте ландшафта зональность не проявляется, и эти компоненты называют «азональными». Делить географические компоненты на

«зональные» и «азональные» неправомерно, ибо в любом из них, как мы увидим в дальнейшем, сочетаются как зональные черты, так и азональные (мы пока не касаемся последних). Рельеф в этом отношении не составляет исключения. Как известно, он формируется под воздействием так называемых эндогенных факторов, имеющих типично азональную природу, и экзогенных, связанных с прямым или косвенным участием солнечной энергии (выветривание, деятельность ледников, ветра, текучих вод и т. д.). Все процессы второй группы имеют зональный характер, и создаваемые ими формы рельефа, называемые скульптурными