Земля как планета. Климат России. Почвы и почвенные ресурсы

Земля — третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы. Самая плотная, пятая по диаметру и массе среди всех планет Солнечной системы и крупнейшая среди планет земной группы.

Можно считать, что Земля имеет форму шара со средним радиусом 6371,3 км. Из-за суточного вращения Земля сплюснута с полюсов; высоты материков различны; форму поверхности искажают и приливные деформации. В геодезии и космонавтике для описания фигуры Земли обычно выбирают эллипсоид вращения или геоид.

Из-за неравномерного распределения солнечной энергии по широте вследствие шарообразной формы Земли наблюдается широтная зональность — закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов геосистем от экватора к полюсам.

Суточное вращение Земли вокруг своей оси происходит с периодом в одни звёздные сутки. Ось суточного вращения Земли располагается под углом около 66,5° к плоскости её орбиты и сохраняет своё направление благодаря гироскопическому эффекту. Вращение Земли происходит в том же направлении, что и её движение вокруг Солнца: если смотреть с северной стороны, против часовой стрелки (то есть с запада на восток).

Продолжительность дня и ночи на экваторе одинаковы. Однако их продолжительность меняется вследствие обращения Земли вокруг Солнца в полярных и умеренных широтах.

Суточное вращение Земли влияет на смену дня и ночи, а также связано с силой Кориолиса.

Сила Кориолиса — одна из сил инерции, использующаяся при рассмотрении движения материальной точки относительно вращающейся системы отсчёта (на Южном полушарии тела отклоняются влево, на Северном — вправо). Эта сила равна нулю на полюсе, где меридианы и параллели расположены почти параллельно относительно друг друга, и максимальна у экватора, где они располагаются под наибольшим углом.

Пример её проявления: вращение циклонов и антициклонов. В Северном полушарии вращение воздушных масс происходит в циклонах против часовой стрелки, а в антициклонах — по часовой стрелке, в Южном — наоборот.

Суточная ритмика живой и неживой природы создаётся благодаря смене дня и ночи.

Звёздные сутки — время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам, равное приблизительно 23 часам 56 минутам. Они короче солнечных суток (времени, за которое Земля делает полный оборот вокруг Солнца), равных 24 часам. Земные звёздные сутки делятся на звёздные часы, минуты и секунды.

Звёздные сутки на 3 мин 56 с короче средних солнечных суток, звёздный час короче общепринятого на 9,86 секунды. Как единица времени употребляются в редких случаях при организации астрономических наблюдений. В тропический год (время между двумя последовательными весенними равноденствиями) укладывается ровно на одни звёздные сутки больше, чем солнечных суток. Это связано с тем, что за год Земля совершает ровно один оборот вокруг Солнца, то есть в связанной с Землёй вращающейся системе отсчёта количество оборотов Солнца вокруг Земли на единицу меньше по сравнению с количеством оборотов за это же время любой бесконечно удалённой звезды.

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/с. Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год). Солнечный год и звёздный год отличаются по длительности по такому же принципу, что и звёздные сутки отличаются от солнечных суток.

Перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты. Для Земли она составляет 147117000 км. Афелий — наиболее удалённая от Солнца точка орбиты планеты (152083000 км, соответственно). В настоящее время Земля проходит перигелий около 3 января, а афелий — примерно 4 июля.

Полярный день — период, когда Солнце не заходит за горизонт дольше 1 суток. Полярный день можно наблюдать в городах, лежащих немного южнее северного полярного круга.

Полярная ночь — период, когда Солнце более 24 часов (то есть более суток) не появляется из-за горизонта. Самая короткая полярная ночь (почти двое суток) наблюдается на широте Северного полярного круга. Самая длинная — на Южном полюсе, чуть менее шести месяцев.

Изменения погодных условий, обусловленные наклоном земной оси, приводят к смене времён года. Четыре сезона определяются двумя солнцестояниями — моментами, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца, — и двумя равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее — примерно 21 июня, весеннее равноденствие — приблизительно 20 марта, а осеннее — 23 сентября. Когда Северный полюс наклонён к Солнцу, Южный полюс, соответственно, наклонён от него. Таким образом, когда в Северном полушарии лето, в Южном полушарии зима, и наоборот.

Особенности климата России определяются рядом географических факторов, в том числе географическими положениями, размерами и протяжённостью с запада на восток и севера на юг, большим разнообразием рельефа. На климат также влияет суммарная солнечная радиация и океаны.

Так, воздушные массы Атлантического океана зимой вызывают оттепели и снегопады, а летом — осадки и похолодание. Северный Ледовитый океан благодаря арктическому воздуху способствует появлению засух на юге Западной Сибири и в Поволжье, а также малооблачной или безоблачной летней погоде. Вследствие воздействия воздушных масс Тихого океана появляется Азиатский максимум — обширная область высокого давления, которая находится над Центральной Азией и Сибирью.

Ещё один фактор, влияющий на климат — характер подстилающей поверхности. Так, высокие горы Кавказа создают препятствие для движения воздушных масс с севера на юг, в то время как Уральские горы вследствие меньшей высоты не оказывают подобного влияния на атлантический воздух. Годовое количество осадков в горах и на равнинах также различно: оно возрастает в горах и убывает к северу и югу от средней полосы.

Для России характерно отчётливое разделение года на холодный и тёплый сезоны и большие перепады температур. По направлению на север и на восток увеличивается годовая амплитуда температур и понижаются зимние температуры. Большая часть территорий страны лежит в умеренном поясе, острова Северного Ледовитого океана и северные материковые районы — в Арктическом и Субарктическом поясах, Черноморское побережье России расположено в Субтропическом поясе. В пределах каждого пояса наблюдается существенное изменение климата, направленное с запада на восток (климатические области) и с севера на юг (зональные типы климата).

Такой тип климата характерен для территории островов Северного Ледовитого океана. К его особенностям можно отнести близкие к 0 °C средние температуры воздуха летних месяцев (с подъёмом до +5 °С у южных границ) при отрицательной среднегодовой температуре, зимние — от −24 до −30°С. Наиболее распространённым типом осадков является снег, способный не таять большую часть года.

Характерен для Северного побережья России. Главной чертой субарктического климата является если не отсутствие, то низкая продолжительность климатического лета: даже в самый тёплый месяц средняя температура воздуха не превышает +15 °C. Всегда возможны заморозки. Зима длительная, в зависимости от местоположения может быть как очень суровой, так и относительно мягкой (имеет тенденцию к нарастанию суровости с запада на восток).

Максимальное количество осадков наблюдается в летние месяцы, их количество небольшое (200—400 мм в год). Осадки при низких температурах превышают испаряемость, поэтому в тундре наблюдается избыточное увлажнение и, вследствие вечной мерзлоты, заболачивание.

Подразделяется на умеренно-континентальный, континентальный, резко континентальный и муссонный.

Преобладает в Европейской части России. На него оказывает влияние влажный воздух, идущий с Атлантики. Характеризуется нежарким летом (от +12 до +24 °С) и относительно тёплой зимой (от −4 до −20 °С), неравномерным распределением осадков (в западных районах наблюдается их максимум — 800 мм). Также характерны частые оттепели, в связи с чем снежный покров обычно не характеризуется большой мощностью.

Характерен для территории Западной Сибири. Отличительными особенностями этого климата является стабильно жаркое лето (на севере — тёплое), стабильно морозная зима и малое количество осадков (на юге — не более 100 мм, на севере — 600 мм).

Распространён в Восточной Сибири. Летом температура колеблется от +16 до +20 °С, зимой — от −24 до −40 °С. Характерно небольшое количество осадков (менее 400 мм в год), однако при этом коэффициент увлажнения является оптимальным (близким к единице).

Характерен для Дальнего Востока. Зима здесь малооблачная и холодная, северо-западные ветра обеспечивают преобладание континентальных воздушных масс, снега мало. Летом облачность повышается. Благодаря притоку воздуха с Тихого океана появляются осадки, как правило, ливни (их количество составляет до 600—800 мм).

Преобладает на юге страны, в городе Сочи. На этой территории наблюдаются тропическое лето и нетропическая зима. Выпадение осадков характерно для зимнего периода (в год их количество составляет 600—700 мм).

Агроклиматические ресурсы — свойства климата, обеспечивающие возможности сельскохозяйственного производства.

Они характеризуются: продолжительностью периода со среднесуточной температурой выше +10 °С; суммой температур за этот период; соотношением тепла и влаги (коэффициент увлажнения); запасами влаги, создаваемыми в зимний период снежным покровом.

Исследование и понимание агроклиматических ресурсов помогает сельскохозяйственным предприятиям принимать более обоснованные решения относительно выбора культур, технологий выращивания и оптимального использования природных условий для достижения наилучших результатов.

Почвы, находящиеся на равнинах России, меняются при движении с севера на юг. Основными типами почв страны являются: арктические, тундрово-глеевые, подзолистые, серые лесные, чернозёмы, каштановые, бурые и серо-бурые, пойменные.

Арктические почвы — почвы, которые формируются в арктическом поясе, преимущественно на островах Северного Ледовитого океана. Природная зона их распространения — арктические пустыни.

Их образование происходит в условиях низкой температуры воздуха, многолетней мерзлоты и избыточного увлажнения, которые обуславливают угнетённость процессов почвообразования. Характеризуются почти невыраженными генетическими горизонтами и слабым развитием.

Тундрово-глеевые почвы — наиболее распространённый подтип тундровых почв, формирующийся на многолетнемёрзлых суглинистых и глинистых отложениях под кустарничково-моховой (сомкнутой) растительностью в условиях короткого и холодного вегетационного периода. Характерны для природной зоны тундры.

Особенностью тундрово-глеевых почв России является их географическое месторасположение в условиях вечной мерзлоты, от чего зависят их переувлажнение и химический состав. Содержат мало питательных веществ. Имеют слабую микробиологическую активность. Перегнойный горизонт также выражен слабо. Содержат 73 тонны гумуса на гектар.

Подзолистые почвы — типичные почвы хвойных, или северных («бореальных»), лесов. В России распространены в зоне смешанных лесов и тайги.

Из растительного опада, происходящего ежегодно, образуется перегной, содержащий кислоты и способный растворяться в воде. Почвы формируются в холодных местностях с хорошим промывным режимом (весной и осенью), вследствие которого большая часть содержащегося в них гумуса вымывается, поэтому для подзолистых почв характерен маломощный гумусовый горизонт. Горизонт вымывания, расположенный ниже, имеет цвет золы — светло-серый, иногда — белый. Под ним горизонт вымывания бурого цвета, особенностью которого является содержащиеся в нём соединения алюминия и железа.

Содержат 99 тонн гумуса на гектар. Характеризуются достаточным количеством влаги, но малым содержанием питательных веществ. Подзолистые почвы способны давать высокие урожаи при условии хорошего ухода и достаточного удобрения.

Серые лесные почвы формируются в лесостепной зоне в условиях периодически-промывного водного режима под пологом широколиственных (дубовые с примесью липы, клёна, ясеня), смешанных (берёзовые с примесью пихты и сосны или сосново-берёзовые с примесью лиственницы) или мелколиственных (берёзовые с примесью осины) лесов с разнообразной и обильной травяной растительностью. В России распространены в природной зоне лесостепей и широколиственных лесов.

Состоят из тёмно-серого или светло-серого горизонта перегноя, под которым находится горизонт вымывания бурого цвета. Затем происходит переход серой лесной почвы в материнскую породу.

Содержат 215 тонн гумуса на гектар. Отличаются довольно высоким плодородием и при правильном использовании дают хорошие урожаи сельскохозяйственных культур. Серые лесные почвы активно используются в сельском хозяйстве для выращивания кормовых, зерновых и плодоовощных культур. Для повышения плодородия применяют систематическое внесение органических и минеральных удобрений, травосеяние и постепенное углубление пахотного слоя.

Чернозёмы — богатые гумусом, тёмноокрашенные почвы, сформировавшиеся на лёссовидных суглинках или глинах в условиях суббореального и умеренно континентального климата при периодически промывном или непромывном водном режиме под многолетней травянистой растительностью.

В России распространены в степях. Горизонт перегноя хорошо выражен и в отдельных местах достигает 0,8-1,2 метра. Ниже находится горизонт вмывания, который обогащён кальцием. Под ним находится материнская порода.

Содержат от 426 до 709 тонн гумуса на гектар. Вместе с гумусом в почве в виде сложных органо-минеральных соединений закрепляются такие элементы питания растений, как азот, фосфор, сера, железо и т. д.

Используются для выращивания пшеницы, а также подсолнечника, сахарной свёклы и кукурузы. Содержание влаги не всегда является достаточным, поэтому для получения высоких урожаев необходимо искусственное влагозадержание или дополнительное орошение.

Каштановые почвы — почвы, распространённые в условиях сухих степей Калмыкии, Волгоградской, востока Ростовской, Саратовской и юга Оренбургской областей.

Содержат 229 тонн гумуса на гектар. Формируются в условиях недостаточного увлажнения и бедной растительности. Также часто характеризуются засоленностью. Чтобы получить хороший урожай, необходимо накапливать имеющиеся в каштановых почвах питательные вещества, сохранять их влагу или проводить искусственное орошение.

В России бурозёмы находятся в горах Кавказа, предгорьях Алтая и Западного Саяна и на юге Дальнего Востока. Серо-бурые почвы занимают природную зону пустынь.

Содержат 62 тонн гумуса на гектар. Не используются в земледелии из-за недостатка влаги.

Пойменные почвы — большая группа почв, располагающихся в поймах рек.

Отличительной их особенностью является периодическое затопление паводковыми водами, не обязательно ежегодное, но сопровождающееся привносом и отложением на поверхности почвы нового минерального материала.

Слои песка светлого цвета чередуются с тёмным илом. Являются плодородными за счёт ежегодного удобрения илом.