Л. П. Сидорова метеорология и климатология

3.2.2. Солярный климат Земли 
Главнейшим энергетическим фактором климата на Земле является 
Солнце. Оно непрерывно излучает в мировое пространство огромное 
количество энергии, оцениваемое в 3,94∙10
26 
Вт. На диск Земли приходится 
лишь часть этой энергии, равная 1,8∙10
17
Вт. 
Учитывая, что Земля окружена и другими источниками энергии со всех 
сторон Вселенной, следует иметь в виду излучение звезд и планет, космические 
лучи в разных частях диапазона электромагнитного спектра, однако по 
сравнению с излучением Солнца их доля пренебрежимо мала. Например, если 
количество тепла, получаемое Землей от Солнца, так называемая солнечная 
постоянная, составляет около 1,37∙кВт/м
2
, то тепловое излучение Луны не 
превышает 1,3∙10
–5
кВт/м
2
, а излучение космических лучей – 3,46∙10
–9
кВт/м. 
Энергия излучения Луны может повысить температуру поверхности Земли не 
более чем на 
(
5∙10
–4
) °С. 
Кроме теплового излучения очень велико электрическое и химическое 
воздействие, как Солнца, так и корпускулярного излучения Космоса, что имеет 
колоссальное значение для развития земных биологических процессов. 

---

35 
Известно, что ядро Земли раскалено до высоких температур – 5000–6000 °C. 
Естественно, внутри земное тепло постепенно рассеивается в космическое 
пространство, «поднимаясь» из глубин к поверхности. Однако роль этого тепла 
с точки зрения воздействия на климат ничтожна. Ее достаточно лишь для того, 
чтобы повысить температуру поверхности Земли на 0,1 °С. Источник этого 
тепла − распад радиоактивных элементов. 
Таким образом, очевидно, что солнечная радиация (рис. 3.6), 
поставляющая на Землю свет и тепло, имеет важнейшее значение в 
формировании климата и вообще в развитии жизни на Земле. Она является 
основной причиной почти всех метеорологических процессов, происходящих 
на земной поверхности и в атмосфере. 
В метеорологии принято выделять коротко– и длинноволновую 
радиацию. Коротковолновой называют радиацию с длинами волн от 100 до 
4000 нм. Этот диапазон включает в себя видимый свет (400–760 нм) и 
примыкающие к ним частоты, соответствующие ультрафиолетовому (меньше 
400 нм) и инфракрасному (свыше 760 нм) излучению. К длинноволновой 
радиации относят радиацию с длиной волны от 4000 нм до 100–120 мкм. Этот 
диапазон радиации относится к излучению земной поверхности и атмосферы. 
Рис. 3.6. Распределение в спектре солнечной радиации на границе атмосферы(1) и у земной 
поверхности (2) при высоте Солнца 35° 

---

36 
Если какое-то тело поглощают радиацию, она переходит в другие виды 
энергии (химическую, биологическую и некоторые другие, а главным образом 
тепловую). При излучении тело теряет энергию. Квант излучения несет 
энергию 
Е=hν
, где 
h
=6,62∙10
–34
Дж∙с (постоянная Планка). 
Солярный климат Земли − это радиационный баланс пришедшей и по-
терянной энергии. Он определяется распределением лучистой энергии Солнца, 
поступающей на внешнюю границу земной атмосферы. Мерой солярного 
климата является солнечная постоянная, представляющая интенсивность 
прямой солнечной радиации на внешней границе атмосферы. Величина 
солнечной постоянной зависит, таким образом, от физического состояния 
Солнца, его излучательной способности, от расстояния между Землей и 
Солнцем и не зависит от состояния атмосферы. 
Многочисленные измерения и расчеты показывают, что при среднем 
расстоянии между Землей и Солнцем (150 млн. км) солнечная постоянная 
близка к 1,367 кВт/м
2
. Но поскольку расстояние от Земли до Солнца в течение 
года меняется, величина солнечной постоянной колеблется в пределах 2,8 % от 
указанного среднего значения. Теоретически можно представить, что 
колебания этой величины может меняться день ото дня в зависимости от 
состояния физических процессов на Солнце, однако эти изменения довольно 
малы и их достоверность пока не подтверждена. 
Количество тепла, которое приносится на конкретные участки 
поверхности, зависит от состояния атмосферы, географической широты 
времени года и т.п. Величина же 1,367 кВт/м
2
характеризует интенсивность 
теплового потока, приходящего к «границе» атмосферы. 
Учитывая, что, когда лето наступает в Южном полушарии, Земля 
располагается ближе к Солнцу, можно ожидать, что количество тепла, 
получаемое Южным полушарием, заметно больше, чем тепло, получаемое за 
свое лето Северным полушарием. Однако расчеты показали, что суммарные 
количества тепла, получаемые каждым из полушарий за «свои» летние 
периоды, практически одинаковы. Дело в том, что орбита Земли представляет 

---

37 
собой эллипс. А механика движения небесных тел такова, что чем ближе к 
фокусу находится это тело, тем больше скорость его движения по орбите. 
В связи с этим, астрономическое лето Северного полушария на 7 дней 14 часов 
длиннее зимы, а лето в Южном полушарии, напротив, настолько же короче 
своей зимы. Поэтому, хотя среднесуточный приход тепла меньше в Северном, 
чем в Южном полушарии за счет большей продолжительности лета, − суммы 
их практически не отличаются. 
Радиацию, приходящую к земной поверхности непосредственно от 
Солнца (от солнечного диска), называют прямой солнечной радиацией, в 
отличие от радиации, рассеянной в атмосфере. Из-за удаленности Солнца все 
лучи, приходящие на Землю, можно считать параллельными. 
Приток прямой солнечной радиации на земной поверхности или на 
любом вышележащем уровне в атмосфере характеризуется интенсивностью 
радиации 
I
, т.е. количеством лучистой энергии, поступающим на 1 м
2
в 1 с. 
С учетом рассеяния в атмосфере, интенсивность будет представлять 
собой долю солнечной постоянной. 
Рис. 3.7. Приток солнечной радиации на поверхность АВ, перпендикулярную к лучам, и на 
горизонтальную поверхность 
Понятно, что поверхность 
S
, расположенная перпендикулярно к 
солнечным лучам, получит максимальное количество энергии 
I
. Если лучи 
падают на площадку 
S'
под углом α (рис. 3.7), интенсивность радиации 
уменьшится (так как при этом увеличивается площадь облучаемой 
поверхности). Поток радиации 
I'
при этом выражается
I'
=
I Sin α
. Из этого 

---

38 
следует, что максимальная интенсивность радиации имеет место, если Солнце 
находится в зените. Жителям широт более высоких, чем тропики никогда не 
увидеть Солнца в зените. Иногда интенсивность радиации измеряют не для 
всего потока лучей, достигающих поверхность Земли, а для определенного 
диапазона или даже для очень узкого участка спектра. 
Вследствие того, что на полюсах лучи Солнца падают под более острыми 
углами, и что часть года они вообще не облучаются, полюса получают 42 % от 
тепла, поступающего за год к экватору. 
В зависимости от широты местности годовая сумма солнечной радиации 
меняется в значительном диапазоне. Самые резкие изменения происходят при 
переходе от 50 до 60° широты и от 40 до 50° широты. 
Годовая сумма солнечной радиации особенно велика в малооблачных 
субтропических пустынях, а в Северной Африке достигает (8,4−9,2) ГДж/м
2
. 
Зато над около экваториальными лесными областями с их большой 
облачностью (над бассейнами рек Амазонки и Конго, над Индонезией) они 
снижены до 4,2∙10
3
–5,0∙10
3
МДж/м
2
. 
Около 60° широты обоих полушарий годовые количества суммарной 
радиации составляют 2,5∙10
3
−3,3∙10
3
МДж/м
2
. Распределение суточных, 
полугодовых и годовых сумм солнечной радиации, поступающих на верхнюю 
границу атмосферы, характеризует солярный климат Земли, обусловленный 
астрономическими факторами: высотой, склонением, удаленностью Солнца и 
географической широтой.
График изменения полугодовых сумм солнечной радиации на верхней 
границе 
атмосферы 
дает 
сравнительно 
простое, 
не 
усложненное 
взаимодействием с Землей, распределение солнечного тепла, и имеет большое 
климатическое значение. Солярный климат дает тот крайний предел возможных 
сумм солнечной радиации, которые получала бы земная поверхность при 
абсолютно прозрачной атмосфере. Вместе с тем он объясняет важнейшие черты 
в годовом ходе, а также в распределении температуры воздуха и в развитии 
атмосферной циркуляции на разных широтных зонах земного шара. 

---

39