Климат - понятие более общее. Этот термин был введен в научную литературу древнегреческим астрономом Гиппархом из Никеи во II в. до н. э. Дословно этот термин означает «наклон», «наклонение». И следовательно, 22 столетия назад античные ученые хорошо себе представляли, что от наклона солнечных лучей зависели физико-географические условия на земной поверхности.
Гиппарх и его последователи считали, что Греция располагается в благоприятном климате, севернее лежит умеренная зона, а еще дальше располагаются ледяные пустыни. К югу от Греции лежат жаркие пустыни, а в Южном полушарии климатическая зональность вновь повторяется.
Представления Гиппарха о том, что природные или климатические условия зависят от наклона солнечных лучей и высоты Солнца над горизонтом, господствовали вплоть до начала XIX в. В течение последующих 150- 180 лет понятие «климат» многократно трансформировалось и каждый раз в него вкладывался новый смысл.
Климат — это усредненное физическое состояние атмосферы, которое устойчиво наблюдается за период времени в несколько десятилетий. Климат как бы складывается из серии погод за несколько десятилетий, и естественно, при усреднении многие отклонения от нормального хода погодных условий не принимаются во внимание.
В настоящее время понятию «климат» придана строгая физико-математическая направленность. Современное определение климата в этом смысле принадлежит члену-корреспонденту АН СССР А. С. Монину. «Климат — это статистический ансамбль состояний, который проходит сложная система взаимодействия атмосферы, гидросферы и земной коры». Но даже в этом определении не нашли своего места такие важные компоненты климатической системы, как биосфера и криосфера (ледяная сфера).
Основные черты климата зависят не столько от местных ландшафтных условий или возмущений атмосферы, сколько от крупных процессов планетарного масштаба: от облучения земной поверхности солнечными лучами, тепло- и влагообмена атмосферы с поверхностью материков и океанов, циркуляцией атмосферы и вод Мирового океана, действием биосферы, особенностями многолетнего снежного покрова и ледников.
При всем многообразии климатических условий на Земле, вызванных неравномерностью распределения солнечного тепла на поверхности вследствие шарообразности нашей планеты и вращения ее вокруг своей оси, их удается определенным образом объединить. В настоящее время на Земле выделяется 13 широтных климатических (географических) поясов, расположенных более или менее симметрично относительно друг друга.
На Земле имеются один экваториальный и по два субэкваториальных, тропических, субтропических, умеренных, субполярных и полярных (арктический и антарктический) климатических пояса. Каждый из них неоднороден, и это зависит от его положения в приокеаническом или континентальном районах. Первые, как правило, увлажнены сильнее. На основании увлажненности выделяются сектора равномерного влажного, переменно-влажного и засушливого климата.
У многих, вероятно, вызовет недоумение сложность понятия «климат». На первый взгляд цифровые характеристики, которыми пользуются климатологи, вполне определенные и относятся к атмосферным явлениям. Это значения средних годовых, средних летних, средних зимних температур приземной части воздуха, средние годовые количества атмосферных осадков, величины солнечной радиации, рассчитанные и усредненные за несколько десятилетий. Но в таком случае причем здесь остальные компоненты климатической системы?
Как оказалось, все компоненты этой сложнейшей системы прямо или косвенно влияют на формирование климата и вызывают его изменения на обширных пространствах.
Центральным компонентом климатической системы является атмосфера. Состав газов, наличие облачности и нахождение в ней различных примесей, которые называются аэрозольными частицами (пепел, пыль, водяной пар и т. д.), определяют особенности прохождения солнечной радиации сквозь атмосферу и препятствуют уходу теплового излучения Земли в космическое пространство.
Атмосфера очень подвижна. Возникающие в ней процессы оказывают сильнейшее влияние на погоду, а изменения ее газового состава, толщины облачности и наличие в ней тех или иных аэрозольных частиц воздействуют как на погоду, так и на климат.
Гидросфера - второй важнейший компонент климатической системы. Атмосфера и Мировой океан очень тесно связаны друг с другом. Они взаимно передают тепло и движение и таким образом влияют на погодные и климатические условия. Зарождающиеся в центральных частях океанов погоды сравнительно быстро распространяются на континенты. В отличие от атмосферы и поверхности суши Мировой океан обладает огромной теплоемкостью. Он медленно нагревается и постепенно отдает тепло, поэтому его можно считать своеобразным тепловым аккумулятором Земли.
Поверхность суши непрерывно находится под действием солнечных лучей. В зависимости от подстилающей поверхности они или нагревают ее, или отражаются обратно в атмосферу. Наибольшей отражательной способностью, или альбедо, обладает поверхность, покрытая льдом или снегом, а наименьшей - пространства, занятые растительностью, особенно лесами. На тепловой и водный режимы суши воздействуют процессы выветривания и эрозии, растительность, пустыни, горы, возвышенности, озера и эпиконтинентальные моря.
Биосфера - это одна из самых крупных оболочек Земли, в которой происходит непрерывное взаимодействие живого и неживого вещества. Биосфера - это весь органический мир Земли и среда его существования. Биосфера- это мир бактерий и мир растений, мир животных и мир человека. Процессы, которые действуют в биосфере, приводят к образованию таких газов, как кислород, азот, углекислый газ. Все они рано или поздно вливаются в атмосферу и оказывают влияние на климат.
Особенности климата обусловлены целым рядом факторов, которые называются климатообразующими. К ним относятся солнечная радиация, циркуляция атмосферы и характер земной поверхности. Важнейшей из перечисленных является солнечная радиация. Солнечные лучи, прежде чем попасть на Землю, проходят сквозь толщу атмосферы. В верхней части атмосферы на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам, приходится определенное количество тепла. Оно составляет около 2 кал. в минуту на каждый квадратный сантиметр. Предполагается, что в течение длительного времени поток тепла оставался почти постоянным.
Проходя сквозь атмосферу, часть солнечных лучей поглощается и рассеивается атмосферой, а часть отражается. Только 45 % солнечной радиации достигает земной поверхности. Суммарная солнечная радиация, достигающая Земли, в количественном выражении только за одни сутки равна энергии, которую человечество получило в результате сжигания всех видов топлива за 1 тыс. лет.
Количество и характер распределения солнечной радиации на земной поверхности находятся в тесной зависимости от облачности и прозрачности атмосферы. На величину рассеянной радиации влияют высота Солнца над горизонтом, прозрачность атмосферы, содержание в ней водяных паров, пыли, общего количества углекислого газа и т. д.
Максимальное количество рассеянной радиации попадает в полярные области, а годовая величина суммарной радиации распределяется следующим образом. В полярных районах она составляет 60-70 ккал/см2, а в тропических - 220-230 ккал/см2. Чем ниже Солнце над горизонтом, тем меньше тепла поступает на данный участок местности.
Большое значение в распределении солнечного тепла имеют облачность и прозрачность атмосферы. В пасмурный летний день обычно холоднее, чем в ясный, так как дневная облачность препятствует нагреванию, и наоборот, в ясную ночь холоднее, чем в облачную, поскольку облачность препятствует сильному охлаждению поверхности.
В распределении теплового режима важную роль играет химический состав атмосферы. На высоте более 15-17 км двухатомные молекулы кислорода под действием солнечной радиации, особенно из-за ультрафиолетового излучения, ионизируются и распадаются на одноатомные. Часть из них соединяется с двухатомными молекулами кислорода. Образуется озон. Озон почти полностью поглощает ультрафиолетовые лучи, тем самым предохраняет весь органический мир Земли от пагубного воздействия жесткого излучения.