Все жизненные процессы на Земле связаны с тепловой энергией. Главным источником от которого Земля и атмосфера получают тепловую энергию является Солнце. Оно излучает энергию в виде разнообразных лучей - электромагнитных
волн, распространяющихся со скоростью 300000 километров в секунду (км / с). Такие излучения называются солнечной радиацией, которая состоит из лучей различной длины, которые несут к Земле
свет и тепло.
Солнечная радиация бывает прямой и рассеянной. Радиация, которая приходит непосредственно от Солнца в виде прямых солнечных лучей при безоблачном небе называют прямой. Она несет наибольшее количество света и тепла. Но проходя через атмосферу, солнечные лучи частично рассеиваются, отклоняются от первоначального пути вследствие отражения от молекул воздуха, капель воды, пылинок и превращаются в лучи, которые расходятся во всех направлениях. Такая радиация называется рассеянной. Поэтому свет бывает и в таких местах, куда прямая солнечная радиация не проникает (теневая часть гор, скал, леса, зданий). Всю солнечную радиацию, которая поступает на Земную поверхность называют суммарной.
Земная поверхность частично поглощает солнечную радиацию, а часть ее отражает. Радиация, поглощенная земной поверхностью называется поглощенной, а отраженная - отраженной. Отношение отраженной солнечной радиации к суммарной выраженное в процентах называется альбедо. Альбедо зависит от цвета поверхности. Так наибольшее значение альбедо имеет для снега (так белый цвет отражает солнечные лучи) - 80-90%, всего для черной пашни - 5-10%
Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию, нагревается сама и нагревает воздух. Больше нагреваются низшие слои воздуха, непосредственно примыкающих к земной поверхности. Поэтому с высотой температура воздуха снижается в среднем на 0,6 ° на каждые 100 метров подъема. Это общая закономерность для тропосферы. Однако бывают случаи, когда воздух, находящийся выше имеет высокую температуру. Это явление называется температурной инверсией. Температурная инверсия связана с прохождением атмосферных фронтов. Механизм атмосферных фронтов вынесен в отдельную тему.
Количество суммарной солнечной радиации напрямую зависит от угла падения солнечных лучей. Чем ближе эта величина к 90о, тем больше солнечной энергии получает земная поверхность.
В свою очередь угол падения солнечных лучей определяется ее географической широтой. Угол падения солнечных лучей снижается с удалением от экватора к полюсам.
В связи с таким неравномерным распределением тепла на Земле выделяют 5 тепловых поясов: один жаркий, два умеренных и два холодных.
Именно солнечная радиация является определяющим фактором формирования температуры. Изотермы - это линии на карте (преимущественно климатической или синоптической), соединяющих точки с одинаковой температурой воздуха. На Земном шаре абсолютный максимум температуры был зафиксирован вблизи города Триполи (Ливия) - +58 оС. Самую низкую температуру в Северном полушарии вблизи поселка Ойм `якон - 70оС, а Земного шара в целом - вблизи российской станции" Восток "в Антарктиде - 89,2 оС.
Амплитуда - это разница между высокой и низкой температурой в данном месте за определенный период.
Условия нагрева воды и суши значительно отличаются. Теплоемкость воды вдвое выше, чем на суше. Это означает, что при поступлении равенстве тепла суша нагревается вдвое быстрее, а при охлаждении происходит обратное: вода охлаждается вдвое медленнее. На суше тепло сосредоточивается в верхнем ее слое, а в воде солнечные лучи сразу нагревают значительную ее часть, чему способствует и вертикальное перемещение воды. Как следствие вода впитывает тепла значительно больше, чем суша, удерживает его дольше и расходует равномерно. Итак, вода медленно нагревается и медленно остывает. тепловых поясов: один жаркий, два умеренных и два холодных.