Почему в пустынях днём невыносимо жарко, а по ночам ужасно холодно
Документальные кадры Второй мировой войны о боевых действиях в Африке довольно часто демонстрируют солдат Роммеля, использующих для приготовления яичницы вместо сковороды поверхность собственного танка. Даже простоявший на месте несколько часов под палящим пустынным Солнцем танк раскалялся до такой степени, что никакой огонь для приготовления немудрящей пищи не требовался. При этом, корпус (позднее армия) «Африка» снабжался шортами. А танкисты, да и другие немецкие воины, кляли интендантов за их недалекость и мечтали о теплых кальсонах. Снабженцы и в самом деле были недалекие, они не знали, что по ночам в африканской пустыне бывает весьма холодно.
Прежде чем объяснять резкие суточные перепады температуры в пустыне, следует вспомнить, что кроме тропических пустынь бывают и арктические, а там чаще всего холодно и днем, и ночью. Но мы поговорим именно о тропических пустынях. Главной составляющей поверхности тропических пустынь является песок. Растительности там немного, да и сосредоточена она, в основном, в оазисах. А еще там очень мало воды. Воздух чрезвычайно сухой и практически не содержит водяного пара.
Вода является самым теплоемким веществом в природе. В привычном нам климате, водяной пар содержащийся в атмосфере поглощает значительную часть солнечной радиации и тем препятствует нагреву почвы и воздуха. Зато ночью водяной пар отдает накопленное тепло, сдерживая тем самым падение температуры воздуха.
Важную роль отыгрывают в температурном регулировании облака. Они поглощают солнечное излучение днем не давая поверхности перегреваться, а ночью укрывают землю подобно одеялу, не давая тепловому излучению от поверхности уйти в космическое пространство. Но над тропическими пустынями облака бывают нечасто.
Еще более важным фактором, чем отсутствие водяного пара, является поверхность почвы. Песок, да и галька, обладают низкой теплоемкостью и плохой теплопроводностью Эти характеристики приводят к тому, что нагревается только поверхностный слой песка, а прогрев вглубь практически не происходит. Зато поверхностный слой, под падающими почти отвесно лучами Солнца нагревается очень быстро и до высоких температур.
Нагретый песок начинает нагревать приповерхностный воздух, который также обладает низкой теплоемкостью (ведь водяного пара практически нет!), и температура очень быстро растет. В полдень в такой пустыни будет уже реально жарко. А ночью песок также быстро отдаст накопленное тепло, оно уйдет в воздух, а в воздухе тепло удерживать нечем, нет ни водяного пара, ни облаков. Поэтому ночью происходит быстрое охлаждение до температур немногим превышающих 0 градусов по Цельсию. А бывает и до заморозков.
И еще одним фактором определяющим большой перепад суточных температур в тропических пустынях является отсутствие растительности. Днем растения часть солнечного излучения отражают, а часть поглощенной энергии уходит на испарение водяного пара, что замедляет рост температуры воздуха у поверхности. Но поскольку в пустынях растительности нет, а та что есть (верблюжья колючка) испаряет мало влаги, то и этот фактор сказывается на резких суточных колебаниях температуры.
Итак, перечислим факторы влияющие на резкие контрасты температур в тропических пустынях в порядке возрастания важности: практически полное отсутствие растительности, малое количество пара, поверхность с малой теплоемкостью и плохой теплопроводностью (песок, галька).
Зажариться днем, ночью умереть от холода: почему в пустынях такие большие перепады температуры
Причина изменчивого климата
На долю пустынь приходится 35 % от общей суши Земли. И погода практически везде одинакова: днем стоит сильная жара, а ночью — холод. Как утверждают ученые, причина этого заключается в песке и влажности. Но как именно они влияют на климат?
В отличие от земли, песок плохо сохраняет тепло. Днем он очень быстро нагревается, а ночью — остывает. Об этом была рассказано еще в 2008 году учеными из Лаборатории реактивного движения NASA. Они на протяжении всего дня наблюдали за излучением солнечной энергии песком и изменением температуры воздуха. В докладе говорилось, что песок быстро отдает накопленное за день тепло, которое быстро уходит в атмосферу. Однако это в полной степени не объясняет столь резкое падение температуры.
Основная причина заключается в практически нулевой влажности. В пустынях в воздухе нет влаги, которая и задерживает тепло вблизи от земли. Ей требуется больше времени для нагревания, но и температуру она отдает намного дольше. А в пустынях тепло попросту уходит в атмосферу и рассеивается, из-за чего происходит быстрый нагрев и охлаждение.
Адаптация к экстремальным условиям
Несмотря на сильную жару и холод, животные хорошо выживают в пустынях. По словам физиолога окружающей среды из Университета штата Аризона Дейла Денардо, для них основная проблема — это поиск пропитания и воды.
Наиболее распространенной группой пустынных животных являются рептилии. Это связано с тем, что они хладнокровные, что позволяет им лучше адаптироваться в экстремальных условиях. Им не нужно тратить энергию на поддержание температуры тела, что позволяет более эффективно охотиться.
Но как удается выживать более крупным эндотермическим млекопитающим, таким как верблюды? По словам Дейла Денардо, они поддерживают постоянную температуру тела как днем, так и ночью благодаря густому меху и жировым запасам, находящимся в горбах. А вот птицы используют испарительное охлаждение. В их телах отвод тепла осуществляется благодаря воде, которую они способны находить, перелетая на большие расстояния.
Хуже всего приходится растениям, которые более уязвимы в экстремальных климатических условиях. Для выживания они выработали у себя ряд защитных механизмов, например шипы и токсины, позволяющие им защищать влагу внутри себя от животных.
Изменение климата
Глобальное потепление оказывает большое влияние на погоду в пустынях и жизнедеятельность всех живых организмов. Согласно официальным прогнозам, ежегодно средняя температура увеличивается на 1,7-2,2 градуса. Но самой большой проблемой является снижение атмосферных осадков, от которых зависят растения и животные.
Из-за дефицита влаги многие виды могут в будущем оказаться на грани полного вымирания. Остается только надеяться, что природа не сыграет с нами в злую шутку.
Пустыни — это места с максимальными перепадами температуры в течение суток. Там, где днем стоит испепеляющий зной, ночью хочется укутаться в пуховик.
В любой природной зоне температура главным образом определяется балансом приходящего излучения Солнца и уходящего теплового излучения поверхности. Однако есть один важный фактор — особенности общей циркуляции атмосферы, то есть процессов перемещения воздушных масс и связанных с ними полей атмосферного давления (в первую очередь циклонов и антициклонов).
Самые большие пустыни мира располагаются в регионах, где преобладают антициклоны, то есть области с повышенным атмосферным давлением. Нисходящие движения не дают воздуху подняться до уровня конденсации, за счет чего облаков в таких районах практически не бывает. Следовательно, днем солнечному излучению ничего не мешает достичь земли и нагреть ее до рекордных значений.
Так, в Сахаре днем вполне обычной считается температура выше +35–37 °С (для сравнения, в Москве абсолютный максимум составляет «всего лишь» +38,2 °С).
Ночью эффект безоблачного неба работает в обратном направлении: ничто не задерживает тепло, и оно беспрепятственно уходит в космос в виде теплового излучения поверхности.
Но это еще не все. На суточные перепады температуры влияет и материал, которым покрыта пустыня. В основном это песок, а он быстро нагревается и так же быстро остывает. Его теплоемкость оценивается в 800 Дж/кг·°К, что примерно в пять раз меньше, чем теплопроводность воды (4200 Дж/кг·°К). То есть песок нагревается и остывает в пять раз быстрее воды. Представьте, если бы человек вскипятил чайник, а вода в нем остыла, допустим, не за три часа, а всего за 30 минут! Еще одной особенностью песка является его низкая способность проводить тепло. Поэтому Солнце и прогревает только верхний слой.
Конечно, не все пустыни покрыты исключительно песком. Есть пустыни каменистые (например, Мохаве и Овайхи в Северной Америке), есть солончаковые (к примеру, Большая Соляная и Деште-Лут в Иране). Вот только щебень и галька обладают такими же свойствами.
Итак, за счет сильного солнечного излучения и отсутствия облаков днем поверхность пустынь нагревается быстро, но так же быстро и остывает (в некоторых предгорных районах почва в темное время суток может даже промерзать!). Все потому, что прогрев не распространяется глубоко в почву, а ночью в пустынях нет источника тепла. Облака способны замедлить охлаждение, но, как говорилось ранее, в пустынях они бывают крайне редко. источник
Пустыня представляет собой засушливую природную зону с преимущественно равнинным рельефом, низкой влажностью, скудным растительным и животным миром. И хотя жизнь на такой территории крайне сложна, проживающим здесь людям пустыня кажется красивой и неповторимой.
Пустыни находятся в разных регионах нашей планеты и занимают почти 1/5 часть поверхности суши. Они разместились в субтропических и тропических поясах Северного и Южного полушарий, а также в умеренном поясе Северного полушария. Для пустынь характерны скудная флора и фауна, сумма годовых осадков не достигает даже отметки в 200 мм, а коэффициент увлажнения колеблется в пределах от 0 до 0,15.
Географическое положение, температура воздуха, выпадение осадков – основные критерии, по которым определяется вид пустынь. Всего существует 4 типа:
Разнообразные по своей природе пустынные регионы имеют общие особенности – экстремальные суточные перепады температуры.
Климат пустынь сухой и жаркий. В течение дня сухой воздух нагревается мгновенно, а ночью быстро остывает. Облачности не бывает из-за низкой влажности воздуха, поэтому здесь часто возникают сильные ветры и пыльные бури, разрушающие все на своем пути. Осадков выпадает ничтожное количество. Из-за жары дождевые капли испаряются так и не успев достигнуть почвы.
Растения хорошо приспособились к тяжелым условиям засушливых регионов. Как правило, они низкие, с плотными листьями и колючками. Кактусы, безлистные полукустарники и кустарники, агавы, юкки – яркие представители флоры пустынь.
Не очень разнообразен животный мир: грызуны, паукообразные, пресмыкающиеся и насекомые преобладают в засушливых регионах.
В песчаных пустынях можно встретить островки с водоемом и густой растительностью – оазисы. Они образовались над местами залегания подземных вод.
Резюмируя вышесказанное, выделим общие характеристики климата пустынь:
Факторы, определяющие климат пустынь
Большая часть пустынь образовалась на древних геологических платформах возле гор или поблизости экватора. Горные вершины закрывают эту территорию от океанов и морей, препятствуют циркуляции воздушного потока, поэтому тепло и влага на этом участке земли распределяется неравномерно.
Также на формирование климата и рельефа пустынь влияют полноводные реки (например, Колорадо или Нил), подземные воды, водоемы, возникающие после обильных ливней и быстро пересыхающие под воздействием солнца и высоких температур. Большая часть водных потоков несет песок, гальку, ил, щебень, что способствует формированию рельефа пустынных зон.
Пустыни классифицируются по типу грунта:
Ветер оказывает большое влияние на формирование рельефа пустынь, поэтому он весьма разнообразен: островные горы, мелкие сопки, сложные нагорья, пластовые равнины.
Особенности климата пустынь
Климат пустынь континентальный, засушливый и теплый, сопровождается продолжительным жарким летом с резким перепадом дневных и ночных температур. Влажность воздуха предельно низкая и не защищает почву от солнечной радиации. Погода в пустынных регионах почти всегда солнечная и ясная с температурой воздуха +50 градусов Цельсия. Ночью нагретая дневным солнцем почва быстро теряет тепло, температура воздуха резко снижается, иногда вплоть до заморозков. Зима в этих регионах холодная. Дожди выпадают очень редко в виде сильных ливней, а капли небольших дождей испаряются в воздухе и не успевают упасть на поверхность земли.
Так, например, знаменитая Сахара занимает всю северную часть африканского континента и является самой большой песчаной пустыней в мире. Самой сухой считается Чилийская пустыня Атакама. Температура воздуха здесь колеблется в пределах 30 градусов тепла, а годовое выпадение осадков в год составляет не более 50 мм. Длительное время здесь не было зафиксировано обильных осадков.
Основное количество осадков для большей части засушливых регионов приходится на весну и зиму, а в больших пустынях Австралии и Гоби они выпадают в виде ливней летом. Очень большой контраст между дневной температурой воздуха до +50 градусов и ночной до 0 градусов Цельсия.
Климат тропических пустынь
Тропические пустыни – это регионы с сухим климатом, плоским рельефом, особым видом животного мира и скудной растительностью. Они расположены в тропическом поясе нашей планеты и занимают почти весь Австралийский континент, север и юг Африки, Аравийский полуостров, основную часть Центральной Америки и запад Южной Америки. В этой местности почти никогда не бывает дождей, дневная температура может превышать 50 градусов тепла. Поверхность этих засушливых мест состоит из песка, глины и камня.
Самые известные тропические пустыни: Сахара в Африке, Атакама в Южной Америке, Тар на Индостане.
Тропические пустыни можно классифицировать на три основных вида:
К самым безжизненным пустыням с экстремальной средой обитания относятся Атакама, Карру и Намиб. Ко второму виду относятся Большая Песчаная пустыня, Большая пустыня Виктория, Пустыня Гибсона в Австралии, пустыни Мексики, северной части Чили, Южная Сахара.
Пустыни Тар и Аравийская имеют муссонный режим выпадения осадков и отличаются от безжизненных зон более разнообразными растительным миром и фауной. В сезон дождей пустыня оживает, начинают цвести растения, животные покидают свои убежища. Но как только осадки прекращаются, все засыхает и жизнь замирает.
Тропические пустыни – это регион с самым знойным летом и теплой зимой. Именно здесь зафиксирована самая высокая летняя температура на нашей планете +59 градусов Цельсия. В зимний холодный месяц температура колеблется от +10 до +22 градусов Цельсия.
Климат тропических пустынь жаркий и засушливый. Он формируется круглогодичными сухими ветрами – пассатами, которые теряют влагу еще в экваториальной зоне. Осадков выпадает мало, до 150 миллиметров в год в виде редких, но обильных ливней, или туманов.
Открытые большие пространства пустынь способствуют возникновению сильных ветров, дующих со скоростью от 80 до 100 км/ч. Песчаные бури начинаются неожиданно, распространяясь на тысячи километров, принося потоки раскаленного воздуха и горы песка. Из-за постоянного зноя влага грунтовых вод быстро испаряется, соли накапливаются, вызывая засоление почвы.
Климат пустынь Евразии
Евразия занимает площадь 53 млн. км и является самым большим и сложноустроенным материком нашей планеты. Традиционно этот континент делят на две части – Европу и Азию, условные границы между которыми проходят по подножию Урала, северу Каспийского моря, между Черным и Средиземным морями.
На обширных равнинах Казахстана, Средней и Центральной Азии расположились пустыни Каракум, Кызылкум, Такла-Макан и Гоби. С юга и востока они защищены вереницей высоких гор, а с севера доступны холодным потокам воздуха. Здесь преобладают серо-бурые пустынные почвы, которые в большей степени засолены.
Климат пустынь Евразии характеризуется долгим знойным летом со средней температурой от +26 до +30 градусов Цельсия и холодной зимой, резкими перепадами суточных температур, малой облачностью, сухим воздухом. Минимальное выпадение осадков неравномерно распределяется по месяцам: их максимальное количество приходится на зимне-весенний период.
Летнее солнце накаляет поверхность земли пустынь Евразии так, что прикоснувшись к ней, можно получить ожог. Небольшие ручьи и реки пересыхают, а нагретая сильнее воздуха почва покрывается трещинами.
Особенностями климата пустынь являются пыльные туманы и «сухой дождь» в летнее время, а для суровых зим характерны снежные бураны. В пустыне Гоби могут возникать даже ледяные бури.
Климат пустынь России
Зона пустынь России расположена в умеренном поясе юго-востока страны. Протянувшийся вдоль Каспийского моря, западной и восточной части низовья Волги, засушливый регион занимает территории Калмыкии, Астраханской и Волгоградской областей. Образовалась зона пустынь на абсолютно ровном ландшафте Прикаспийской низменности, на дне древнего высохшего моря. Почва этой природной местности очень разнообразна: здесь бывают пески, глина, солончаки, щебень и камни.
На территории страны находится четыре песчаных пустынь:
Батпайсагыр – самая крупная пустыня, которая расположилась в Астраханской области на границе России и Казахстана. Это зона площадью в 1000 кв. км с дюнами и высокими барханами, постоянным ветром и солеными озерами в некоторых впадинах.
Особым климатом обладает самая маленькая пустыня в Сибири – Чарские пески. Эта природная местность имеет площадь в 50 кв. км и очень напоминает среднеазиатскую пустыню своими высокими барханами, которые расположились длинными цепями. Однако близость тайги и гор делает это пустынное образование особенным: растительный мир представлен лиственными деревьями, кедрами, соснами и ерниками.
Лето и осень этой зоны непродолжительные, а зима долгая и суровая. В середине сентября снег полностью покрывает горы, а через пару месяцев пески Чарской пустыни скрываются под снежным покровом до апреля.
Климат пустыни Сахара
Сахара расположилась в северной части Африканского континента и является самой большой песчаной пустыней Земли. В недрах этой местности находятся залежи полезных ископаемых: нефти, природного газа, железной руды и фосфатов. Рельеф этой засушливой зоны весьма разнообразен. Большая часть местности состоит из песка, равнины – каменистые и глинистые. Здесь можно встретить большие оазисные впадины, горные хребты, мелкие бассейны.
Пустыня расположена в субтропических широтах, где преобладает зона высокого атмосферного давления, препятствующая потоку воздуха со стороны океана.
Этот регион делят на две климатические зоны: субтропики – на севере, сухие тропики – на юге. В северной части средняя зимняя температура составляет +13 градусов Цельсия, а летом – выше +37 градусов Цельсия. Осадки выпадают в основном с декабря по март, в летние месяцы дождей практически нет, а внутренние регионы пустыни не получают осадков долгие годы. На северных плато уже много лет выпадает кратковременный снег.
Ничтожно малое количество осадков, большой перепад суточных температур, сильный ветер делают климат Сахары одним из самых суровых на планете. Летняя температура региона считается одной из самых высоких по всей планете – +58 градусов по Цельсию. В летние месяцы песок накаляется, но с заходом солнца температура резко понижается и становится очень холодно. Дневные и ночные перепады достигают десятки градусов из-за сухости воздуха и отсутствия облаков.
Для Сахары характерны сильные ветры, движущиеся со скоростью 100 км/ч. Они внезапно начинаются и часто вызывают песчаные бури, которые видны даже из космоса.
Климат пустынь в разное время года
Климат всех пустынь характеризуется продолжительным и знойным летом, короткой холодной зимой, резким перепадом суточных температур, малым количеством осадков, отсутствием облаков и сухостью воздуха.
Лето в засушливых зонах знойное и продолжительное с постоянно высокой температурой воздуха. Начинается оно в апреле, а заканчивается в октябре. Солнечные лучи сильно нагревают поверхность, в результате чего весенние ручьи пересыхают, а почва трескается. Часто жара сопровождается пыльными и сухими ветрами, скорость которых может достигать 140 км/ч. Такой ветер очень опасен для человека, так как сильно обжигает кожу, а песок не дает дышать. Известны случаи, когда в пустыне из-за такого смертоносного ветра погибали путешественники и целые караваны. Осадки в пустынях малочисленны. В некоторых пустынях дожди не были зафиксированы десятки лет.
Осень в пустынях обычно короткая. В этот период становится не так жарко, а ночная температура резко падает, иногда до заморозков. Появляется облачность, начинаются дожди. Это самое комфортное время года в пустыне – в этот момент здесь сухо и тепло, вновь появляется зелень, животные днем покидают свои убежища в поисках пищи.
Весна во всех пустынных зонах характеризуется стремительным повышением температуры. Она очень короткая – всего один месяц, но в этот период осадков выпадает больше, чем осенью. Весной природа пустынь оживает, начинается бурное цветение растений.
Климатические рекорды пустынь
В результате глобальных климатических изменений на нашей планете в пустынях все чаще и чаще устанавливаются температурные рекорды.
В пустыне Сахара летняя температура воздуха бьет все рекорды – +60 градусов Цельсия, а в полдень песок накаляется до +80 градусов. В сентябре 1922 года в городе Эль-Азизия максимальная температура составила +57,7 градусов Цельсия.
В самом жарком и засушливом месте Северной Америки, Долине Смерти, 10 июля 1913 года был зарегистрирован мировой рекорд температуры воздуха Западного полушария – +56,7 градусов Цельсия, а 16 августа 2020 года здесь была зафиксирована температура воздуха на уровне +54,4 градуса Цельсия.
В июле 1931 года на территории Туниса в пустыне Келибия температура воздуха составила +55 градусов Цельсия. В пустыне Митрибах, находящейся в Кувейте, в июле 2016 года она достигла отметки в +53,9 градусов Цельсия.
Закончим статью климатическим рекордом, который не связан с температурой воздуха. На территории самой сухой пустыни Атакама более 400 лет не было зафиксировано осадков. Для сравнения, государство Чили, на территории которого находится самая сухая пустыня планеты, было образовано лишь около 200 лет назад.
nathoncharova
