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).
Из-за отсутствия влажности в пустынях воздух не может удерживать тепло, излучаемое песком, который нагревается в солнечные дневные часы. Это приводит к тому, что ночью температура в пустынях быстро падает.
В то время как пустыни известны своей ужасной жарой днем, многие люди даже не подозревают, что ночью они становятся на удивление холодными!
Но почему это происходит?
Песок нагревает воздух над собой
Когда солнце нагревает песок в пустыне, песок не поглощает тепло. Вместо этого он действует как зеркало и нагревает воздух над землей посредством излучения. Другие типы местности (например, леса, пляжи, равнины и горы) не такие жаркие, как пустыни, потому что они не излучают все свое тепло в воздух над своей поверхностью, в отличие от пустынь.
Итак, теперь вы понимаете, насколько жаркие пустыни днем, но как насчет прохлады ночью?
Пустынный воздух и влажность
Как вы, возможно, знаете, вода очень хорошо улавливает и удерживает тепло. В обычной местности, когда солнце нагревает землю, земля поглощает много тепла. Ночью, когда в небе нет солнца, тепло, излучаемое землей, улавливается содержанием воды (или влаги), присутствующей в воздухе над землей (потому что воздух в этих местах влажный).
В пустынях же все обстоит иначе.
Когда солнце садится и земля теряет тепло из-за излучения, воздух над землей не может удерживать или «задерживать» это тепло, поскольку этот воздух не влажный. Вот почему это тепло так быстро теряется, что приводит к резкому падению температуры ночью.
Кроме того, в пустынях не так много облачности, что еще больше затрудняет сохранение тепла над землей. Тепло от земли уходит, оставляя после себя неумолимый холод.
Не во всех пустынях ночью бывает холодно
Ночное охлаждение пустынь во многом связано с влажностью, облаками и даже ветром, но вопреки распространенному мнению, не во всех пустынях отсутствует влажность. Недостаток влаги в воздухе в пустынях вообще-то не данность!
Такие места, как Кувейт и ОАЭ, более влажны, чем другие пустыни (например, некоторые части пустыни Сахара). Поэтому в этих пустынях ночью не так холодно, потому что их влажный воздух сохраняет часть тепла, излучаемого землей.
Не все пустыни жаркие
Да, это пустыня на заднем плане.
Хотя вы можете не ассоциировать пингвинов с пустыней, изображение, показанное выше, действительно представляет собой арктическую пустыню!
Если вы планируете разбить лагерь в пустыне, заранее изучите погодные условия в этом районе.
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.
Представьте, если бы человек вскипятил чайник, а вода в нем остыла, допустим, не за три часа, а всего за 30 минут!
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. (Ранее мы рассказывали, где и когда была зафиксирована самая низкая температура на Земле.)
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.
