Климат и его роль в жизни человека
ПЛАН
1. Климат и его роль в жизни человека.
2. Акклиматизация и ее закономерности.
3. Климатические зоны Украины, их гигиеническая характеристика.
4. Список использованной литературы
1. Климат и его роль в жизни человека.
Древнегреческий астроном Гиппарх (2 в. до н.э.) условно разделил поверхность Земли параллелями на широтные зоны, отличающиеся по высоте полуденного стояния Солнца в самый длинный день года. Эти зоны были названы климатами (от греч. klima – наклон, первоначально означавшего «наклон солнечных лучей»). Таким образом, было выделено пять климатических зон: одна жаркая, две умеренных и две холодных, – которые и составили основу географической зональности земного шара.
Более 2000 лет термин «климат» употреблялся именно в таком смысле. Но после 1450, когда португальские мореплаватели пересекли экватор и вернулись на родину, появились новые факты, потребовавшие пересмотра классических воззрений. В числе сведений о мире, приобретенных во время путешествий первооткрывателей, были и климатические характеристики выделенных зон, что позволило расширить сам термин «климат». Климатические зоны уже не были лишь математически рассчитанными по астрономическим данным районами земной поверхности (т.е. жарко и сухо там, где Солнце поднимается высоко, а холодно и сыро там, где оно стоит низко, а потому слабо греет). Было обнаружено, что климатические зоны не просто соответствуют широтным поясам, как это представлялось ранее, а имеют весьма неправильные очертания.
Основные особенности климата определяются:
- поступлением солнечной радиации;
- процессами циркуляции воздушных масс;
- характером подстилающей поверхности.
Из географических факторов, влияющих на климат отдельного региона, наиболее существенны:
- широта и высота местности;
- близость его к морскому побережью;
- особенности орографии и растительного покрова;
- наличие снега и льда;
- степень загрязненности атмосферы.
Эти факторы осложняют широтную зональность климата и способствуют формированию местных его вариантов.
Понятие «климат» гораздо сложнее определения погоды. Ведь погоду можно все время непосредственно видеть и ощущать, можно сразу описать словами или цифрами метереологических наблюдений. Чтобы составить себе даже самое приблизительное представление о климате местности, в ней нужно прожить по крайней мере несколько лет. Конечно, не обязательно ехать туда, можно взять за много лет данные наблюдений метереологической станции этой местности. Однако такой материал - это многие и многие тысячи различных цифр. Как же разобраться в этом изобилии цифр, как найти среди них те, что отражают свойства климата данной местности?
Солнечная радиация является важнейшим фактором климатообразования. В метеорологии термин «радиация» означает электромагнитное излучение, к которому относят видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, но не включают радиоактивное излучение. Каждый объект в зависимости от своей температуры испускает разные лучи: менее нагретые тела – главным образом инфракрасные, горячие тела – красные, более горячие – белые (т.е. эти цвета будут преобладать при восприятии нашим зрением). Еще более горячие объекты испускают голубые лучи. Чем сильнее нагрет объект, тем больше он излучает световой энергии.
В 1900 немецкий физик Макс Планк разработал теорию, объясняющую механизм излучения нагретых тел. Эта теория, за которую в 1918 он был удостоен Нобелевской премии, стала одним из краеугольных камней физики и положила начало квантовой механике. Но не всякое световое излучение испускается нагретыми телами. Существуют и другие процессы, вызывающие свечение, например флюоресценция.
Хотя температура внутри Солнца составляет миллионы градусов, цвет солнечного света определяется температурой его поверхности (от 6000 С). Электрическая лампа накаливания испускает световые лучи, спектр которых существенно отличается от спектра солнечного света, так как температура нити накала в лампочке составляет от 2500 С до 3300 С.
Преобладающим
типом электромагнитного
Метеорологические спутники оснащены специальными приборами, которые выполняют съемку в инфракрасных лучах, испускаемых в космическое пространство облаками и земной поверхностью. Более холодные, чем земная поверхность, облака излучают меньше и, следовательно, выглядят в инфракрасных лучах темнее, чем Земля. Большое преимущество инфракрасной фотосъемки заключается в том, что ее можно проводить круглосуточно (ведь облака и Земля излучают инфракрасные лучи постоянно).
Величина инсоляции (приходящей солнечной радиации) меняется во времени и от места к месту в соответствии с изменением угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность Земли: чем выше Солнце над головой, тем она больше. Изменения этого угла определяются в основном обращением Земли вокруг Солнца и ее вращением вокруг своей оси.
Обращение Земли вокруг Солнца не имело бы большого значения, если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты Земли. В этом случае в любой точке земного шара в одно и то же время суток Солнце поднималось бы на одинаковую высоту над горизонтом и проявлялись бы только небольшие сезонные колебания инсоляции, обусловленные изменением расстояния от Земли до Солнца. Но на самом деле земная ось отклоняется от перпендикуляра к плоскости орбиты на 23-30, и из-за этого меняется угол падения солнечных лучей в зависимости от положения Земли на орбите.
Для практических
целей удобно считать, что
Наклоном земной оси к плоскости орбиты Земли обусловлены изменения не только угла падения солнечных лучей на земную поверхность, но и ежесуточной продолжительности солнечного сияния. В равноденствие продолжительность светового дня на всей Земле (за исключением полюсов) равна 12 ч, в период с 21 марта по 23 сентября в Северном полушарии она превышает 12 ч, а с 23 сентября по 21 марта – меньше 12 ч. Севернее 66-30 с.ш. (Северного полярного круга) с 21 декабря полярная ночь длится круглые сутки, а с 21 июня в течение 24 ч продолжается световой день. На Северном полюсе полярная ночь наблюдается с 23 сентября по 21 марта, а полярный день – с 21 марта по 23 сентября.
Таким образом, причиной двух отчетливо выраженных циклов атмосферных явлений – годового, продолжительностью 365 1/4 суток, и суточного, 24-часового, – является вращение Земли вокруг Солнца и наклон земной оси.
Величина солнечной радиации, поступающей за сутки на внешнюю границу атмосферы в Северном полушарии, выражается в ваттах на квадратный метр горизонтальной поверхности (т.е. параллельной земной поверхности, не всегда перпендикулярной солнечным лучам) и зависит от солнечной постоянной, угла наклона солнечных лучей и продолжительности дня (табл. 1).
Таблица 1. ПОСТУПЛЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ НА ВЕРХНЮЮ ГРАНИЦУ АТМОСФЕРЫ (Вт/м2 в сутки)
Широта, ° с.ш. |
10 |
20 |
30 |
40 |
0 |
0 |
0 |
0 |
90 | |
21 июня |
375 |
414 |
443 |
461 |
470 |
467 |
463 |
479 |
501 |
510 |
21 декабря |
99 |
46 |
86 |
18 |
51 |
3 |
3 |
0 |
0 |
0 |
Среднегодовое значение |
03 |
97 |
80 |
52 |
17 |
73 |
22 |
92 |
75 |
167 |
Из таблицы следует, что контраст между летним и зимним периодами поразителен. 21 июня в Северном полушарии величина инсоляция примерно одинакова. 21 декабря между низкими и высокими широтами существуют значительные различия, и это основная причина того, что климатическая дифференциация этих широт зимой намного больше, чем летом. Макроциркуляция атмосферы, которая зависит главным образом от различий в прогревании атмосферы, лучше развита зимой.
Годовая амплитуда величины потока солнечной радиации на экваторе довольно мала, но резко возрастает по направлению к северу. Поэтому при прочих равных условиях годовая амплитуда температур определяется главным образом широтой местности.
Древние греки думали, что климат зависит только от наклона падающих на Землю солнечных лучей. По-гречески слово «климат» означает наклон. Греки знали, что чем выше солнце над горизонтом, чем круче солнечные лучи падают на земную поверхность, тем должно быть теплее.
Плавая на север, греки попадали в места с более холодным климатом. Они видели, что солнце в полдень здесь стоит ниже, чем в то же время года в Греции. А в жарком Египте оно, наоборот поднимается выше. Теперь нам известно, что атмосфера пропускает в среднем три четверти тепла солнечных лучей до земной поверхности и только одну четверть задерживает. Поэтому сначала земная поверхность нагревается солнечными лучами, и только потом уже от нее начинает нагреваться воздух.
Когда солнце стоит высоко над горизонтом (А1), участок земной поверхности получает шесть лучей; когда более низко, то лишь четыре луча и шести (А2). Значит, греки были правы, что тепло и холод зависят от высоты солнца над горизонтом. Этим определяется разница в климате между вечно жаркими тропическими странами, где солнце в полдень круглый год поднимается высоко, а дважды или один раз в год стоит прямо над головой, и ледяными пустынями Арктики и Антарктики, где несколько месяцев солнце вообще не показывается.
Однако не одной и той же географической широте даже по одной степени тепла климаты могут очень резко отличаться друг от друга. Так, например, в Исландии в январе средняя температура воздуха равна почти 0°, а на той же широте в Якутии она ниже -48°. По другим свойствам (количеству осадков, облачности и т.д.) климаты на одной широте могут отличаться друг от друга даже сильнее, чем климаты экваториальных и полярных стран. Эти различия климатов зависят от свойств земной поверхности, воспринимающей солнечные лучи. Белый снег отражает почти все падающие на него лучи и поглощает только 0,1-0,2 части приносимого тепла, а черная мокрая пашня, наоборот, почти ничего не отражает. Еще важнее для климата разная теплоемкость воды и суши, т.е. разная их способность запасать тепло. Днем и летом вода значительно медленнее нагревается, чем суша, и оказывается холоднее ее. Ночью и зимой вода остывает гораздо медленнее, чем суша, и оказывается, таким образом, теплее ее.
Кроме того, на испарение воды в морях, озерах и на влажных участках суши затрачивается очень большое количество солнечного тепла. За счет охлаждающего действия испарения в орошаемом оазисе бывает не так жарко, как в окружающей его пустыне.
Значит, две местности могут получать совершенно одинаковое количество солнечного тепла, но по-разному его использовать. Из-за этого температура земной поверхности даже на двух соседних участках может отличаться на много градусов. Поверхность песка в пустыне летним днем нагревается до 80°, а температура почвы и растений в соседнем оазисе оказывается на несколько десятков градусов холоднее.
Соприкасающийся с почвой, растительным покровом или водной поверхность, воздух либо нагревается либо охлаждается в зависимости от того, что теплее - воздух или земная поверхность. Так как именно земная поверхность в первую очередь получает солнечное тепло, то она в основном передает его воздуху. Нагревшийся самый нижний слой воздуха быстро перемешивается с лежащим над ним слоем, и таким путем тепло от земли все выше распространяется в атмосферу.
Однако так бывает
далеко не всегда. Например, ночью земная
поверхность охлаждается
Если бы воздух был неподвижен и не существовало ветра, то над соседними различно нагретыми участками земной поверхности покоились бы массы воздуха с разными температурами. Их границы можно было бы проследить до верхних пределов атмосферы. Но воздух непрерывно движется, и его течения стремятся уничтожить эти различия.
Представим себе, что воздух движется над морем с температурой воды 10° и на своем пути проходит над теплым островом с температурой поверхности 20°. Над морем температура воздуха такая же, как воды, но, как только поток переходит через береговую линию и начинает продвигаться в глубь суши, температура его самого нижнего тонкого слоя начинает повышаться, и приближается к температуре суши. Сплошные линии одинаковых температур - изотермы - показывают, как нагревание распространяется все выше и выше в атмосфере. Но вот поток доходит до противоположного берега острова, вступает снова на море и начинает охлаждаться - тоже снизу вверх. Сплошные линии очерчивают наклонную и сдвинутую относительно острова «шапку» теплого воздуха. Эта «шапки» теплого воздуха напоминает форму, которую принимает дым при сильном ветре.
То, что мы видим на рисунке, повторяется всюду над малым и большим различно нагретыми участками. Чем меньше каждый такой участок, тем ниже над ним будет уровень в атмосфере, до которого успеет распространиться нагревание (или охлаждение) воздушного потока. Если воздушное течение с моря переходит на покрытый снегом материк и движется над ним многие тысячи километров, то оно охладится на несколько километров вверх. Если холодный или теплый участок простирается на сотни километров, то его влияние на атмосферу можно проследить только на сотни метров вверх, при меньших размерах - высота еще меньше.
Различают три основных вида климатов - большой, средний и малый.
Большой климат складывается под влиянием только географической широты и самых больших участков земной поверхности - материков, океанов. Именно этот климат изображают на мировых климатических картах. Большой климат изменяется плавно и постепенно на больших расстояниях, не менее тысяч или многих сотен километров.
Особенности климатов отдельных участков протяженностью в несколько десятков километров (большое озеро, лесной массив, большой город т т.д.) относят к среднему (местному) климату, а более мелких участков (холмы, низины, болота, рощи и т.д.) - к малому климату.
Без такого разделения нельзя было бы разобраться, какие различия климата главные, какие второстепенные.
Иногда говорят, что создание Московского моря на канале имени Москвы изменило климат Москвы. Это неверно. Площадь Московского моря для этого слишком мала.
Различный приток солнечного тепла
на разных широтах и неодинаковое
использование этого тепла
Воздушные течения все время переносят тепло и холод из разных областей земного шара, влагу с океанов на сушу, а это приводит к возникновению циклонов и антициклонов.
Хотя циркуляция атмосферы все время меняется и мы ощущаем эти изменения в сменах погоды, все же сравнение разных местностей показывает некоторые постоянные местные свойства циркуляции. В одних местах чаще дуют северные ветры, в других - южные. Циклоны имеют свои излюбленные пути движения, антициклоны - свои, хотя, конечно, в любом месте бывают любые ветры и циклоны всюду сменяются антициклонами. В циклонах выпадают дожди.
Роль облачности в метеорологических явлениях несомненно велика, но изучена недостаточно. Облака — важный фактор энергетического баланса Земли, они влияют на ее способность отражать и поглощать солнечное излучение. Сложность образования облаков не позволяет однозначно смоделировать пространственно-временную картину облачности. Не последнюю роль в ее формировании играют и приходящие на Землю космические лучи, которые ионизуют атмосферу и тем самым создают центры конденсации влаги.
Поступление на
Землю космических лучей
Американские специалисты по физике атмосферы М.Марш и Х. Свенсмарк (М.Marsh, H.Svensmark) проанализировали имеющиеся массивы данных по глобальным среднемесячным аномалиям облачности в нижней, средней и верхней атмосфере и по колебаниям потока космических лучей. Оказалось, что облачный покров на высоте менее 3.2 км над земной поверхностью изменялся в период между 1980-м и 1995 г. в соответствии с интенсивностью космических лучей, а в более высоких слоях атмосферы такой корреляции не наблюдалось. Если космические лучи действительно существенно влияют на приземный облачный слой, то колебания их потока придется учитывать в качестве немаловажного фактора климатообразующих процессов.
2. Акклиматизация и ее закономерности.
Акклиматиза́ция (от лат. ac (ad) — к, для и др.-греч. κλίμ
Естественная акклиматизация, как правило, обусловлена случайными причинами (заносы семян, спор, насекомых ветром и т. п.).
Акклиматизация в экстремально жарких климатах
Акклиматизация в жарком климате может сопровождаться потерей аппетита, расстройством деятельности кишечника, нарушением сна, понижением сопротивляемости к инфекционным заболеваниям. Отмеченные функциональные отклонения обусловливаются нарушением водно-солевого обмена. Снижается мышечный тонус, увеличивается потоотделение, понижается мочевыделение, учащаются дыхание, пульс и др. По мере увеличения влажности воздуха напряжение механизмов адаптации возрастает. Наиболее тягостна для человека акклиматизация в экваториальном климате влажных тропических лесов. Перегревание тела может вызвать тепловой удар, тепловое истощение, а при большом выделении с потом минеральных веществ — тепловые судороги. Для улучшения самочувствия соблюдают водно-солевой режим, рациональное питание, носят соответствующую одежду, в помещениях устанавливают кондиционеры. С течением времени повышается выносливость к высокой температуре и влажности, нормализуется обмен веществ и другие физиологические функции. Появившийся загар ослабляет действие избыточной ультрафиолетовой радиации. В течение первого месяца акклиматизации пульс при физической работе снижается на 20—30 ударов в мин., а температура тела — на 0,5—1° по сравнению с первыми днями пребывания в новых климатических условиях. Завершение акклиматизации наступает через более длительное время, иногда исчисляемое годами.
Акклиматизация в экстремально холодных климатах
Климатическую экстремальность для условий проживания населения в экстремально-холодных климатах создают:
Большая повторяемость (45—65 % дней за год) низких отрицательных температур.
Недостаток или полное отсутствие (полярная ночь) солнечной радиации зимой.
Преобладание пасмурной погоды (140—150 дней за год).
Сильный ветер с частыми низовыми метелями.
Продолжительность тёплого периода на Северном полюсе составляет около 1 месяца, на побережье Арктики — 2—3 месяца. Период ультрафиолетовых сумерек продолжается большую часть года. За счёт постоянно сильного ветра и метелей в зимний период ионизация воздуха достигает аномально высоких значений. В этом климате несколько повышена космическая радиация, часто возникают магнитные бури, полярные сияния, что вносит особое своеобразие в эффекты акклиматизации. Полная ультрафиолетовая ночь продолжается 3—4 месяца. Однако взрослые жители арктической и субарктической зоны в общем не страдают от ультрафиолетовой недостаточности, за исключением тех случаев, когда по образу жизни в короткое время весны и лета не получают достаточную дозу прямого и рассеянного ультрафиолетового-облучения.
Условия полярного дня и ночи не являются безразличными для людей, создавая соответственное удлинение периода нервного возбуждения или удлинение фазы ночного торможения. Ряд авторов отмечают явное снижение основного обмена в полярную ночь и его возрастание в полярный день.
Морфофизиологические приспособления аборигенов
Здесь эволюционные приспособления были направлены на преодоление стрессовых ситуаций, связанных с холодовым дискомфортом. Для коренного населения Крайнего Севера характерны высокая плотность тела, большое развитие костно-мышечной массы, прочный скелет в сочетании с повышенной гамма-глобулиновой фракцией сыворотки крови, усиливающей иммунные свойства организма. Также выделяется преимущественно цилиндрическая форма грудной клетки.
Из физиологических приспособлений отмечаются высокая вентиляционная способность легких, повышенное содержание гемоглобина в крови, неординарная способность к окислению жиров, усиление энергетических процессов и терморегулирующих свойств, более высокая стабильность уровня метаболизма в условиях переохлаждения.
К отличающим морфофизиологическим приспособление аборигенов Арктического пояса также относятся:
- Большое наполнение тканей крови и её более интенсивная циркуляция.
- Повышенная теплопродукция и основной обмен.
- Слабая чувствительность кожи лица и рук к температурным раздражителям, в частности, к холоду.
Важной отличительной
особенностью адаптационных приспособлений
коренных жителей в Арктике является
исключительно малая
Особенности акклиматизации приезжих
Многочисленные публикации по акклиматизации пришлого населения Севера приводят к заключению, что организм человека в условии низких температур пользуется различными способами приспособления. За первыми ориентировочными и условно-рефлекторными реакциями следуют более стойкие дифференцированные терморегуляционные приспособления (физическая и химическая терморегуляция). У многих лиц, акклиматизирующихся в высоких широтах, отмечаются усиление деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной системы с преобладанием соответствующих реакций большого и малого круга кровообращения.
Первый год пребывания молодых людей 19—23 лет сопровождается некоторым понижением у них артериального давления, ощущением так называемой «полярной одышки». Усиление употребления кислорода, обеспечивающее повышение обмена веществ, связано с сократительным и несократительным термогенезом (дрожью). Исследования показывают, что у приезжих тепловой эффект в организме на единицу электрической активности мышц становится в 3—4 раза выше. В теплообразовании, кроме мышечной массы, принимают участие и все работающие внутренние органы, особенно печень. В морозные погоды повышается гормональная роль химической терморегуляции.
Развитие детей и подростков в климатических условиях высоких широт характеризуется некоторыми особенностями. Даже в крайне суровых местах Севера возможны нормальное внутриутробное развитие плода и рождение детей с высоким потенциалом жизнестойкости, если мать достаточно акклиматизирована. Наибольшее тормозящее действие на рост детей суровый климат оказывает в первый год после рождения. Как правило, это происходит из-за недостатка витамина роста D3, а также других витаминов группы С и D, P, B2 и РР, необходимых для функционирования обменных окислительно-восстановительных процессов.
Специфика заболеваний
Солнечная, витаминная и
связанная с ними иммунно-биологическая
недостаточность естественно
Структура заболеваний,
как местного, так и пришлого населения
определяется в первую очередь эффектом
ультрафиолетовой-
Для особенностей заболеваний и здоровья коренного населения характерна: меньшая, чем это можно было ожидать, частота простудных заболеваний. В силу постоянного напряжения физиологических систем организма отмечается более короткая продолжительность жизни по сравнению с жителями умеренных и субтропических районов. Особенности заболеваний прошлого населения включают увеличение числа простудных заболеваний (40 % против 30 % в умеренном поясе). Из-за чрезмерного охлаждения и после 5-летнего пребывания весьма часты заболевания пневмонией, гипертонией, даже у сравнительно молодых людей (северный вариант заболевания). У приезжих отмечается повышение дней нетрудоспособности (в 2 раза по сравнению с жителями умеренного пояса), большой процент заболеваемости на фоне коренного населения, даже у лиц адаптировавшихся к условиям севера через 10—20 лет.
Следует также отметить т. н. «синдром полярного напряжения» включающий тревожность, нервозность, эффекты своеобразной гипоксии (кислородного голодания) с последующей одышкой, с элементами полярно-ночной сонливости или полярно-дневной бессонницы, как следствие совокупного воздействия «бесконечности» полярного дня или ночи, космических, геомагнитных и метеорологических факторов.
Меры профилактики
К мероприятиям способствующим приспособления человека к жизни в условиях Севера относятся следующие социальные и биологические меры защиты:
- изоляция от условий холода посредством строительства и обустройства жилищ, снабжение одеждой с теплоизоляционными свойствами, исключающими случаи холодовой травмы;
- активные меры закаливания с целью активизации пассивного процесса акклиматизации, в особенности приёма воздушных и солнечных ванн на открытом воздухе, через окна жилищ или в специальных павильонах;
- высокий уровень организации санитарно-профилактического обслуживания и питания.
3. Климатические зоны Украины
За последние десятилетия
в Украине наблюдается
Засухи, которые в последние годы стали в Украине регулярными, могут превратить степи юга Украины в пустыню.
В Украине в последние десятилетия участились жестокие засухи и существенно повысились летние температуры, климат приобретает признаки континентальности. Особенно рельефно проявляется такая тенденция на Юге в зоне Степи, где поля и посевы в текущем году фактически не имели осадков в течение четырех-пяти месяцев. На таких скудных запасах влаги в почве после предыдущих засушливых осени и бесснежной зимы, формировать урожай сельскохозяйственных культур было очень сложно.

- Климат и здоровье человека
- Климат и погода Земли
- Климат и погода Земли
- Климат и погода Земли
- Климат Иркутской области
- Климат и человек
- Климат и человек
- Климат және оның жіктелуі
- Климат және оның жіктелуі
- Климат земли
- Климат Земли
- Климат земли и перспективы его изменения
- Климат Земли и перспективы его изменения
- Климат Земли и перспективы его изменения