Экспозиция склона и угол падения солнечных лучей

В географии ориентацию склона относительно сторон света называют экспозицией. Это главный фактор, определяющий весеннее таяние. В Северном полушарии солнце в полдень всегда находится в южной части неба. Лучи падают на землю под углом, который ранней весной составляет от 25 до 40 градусов в зависимости от широты местности.

Склон, обращенный к югу, наклонен навстречу солнцу. За счет этого наклона солнечные лучи падают на снег почти перпендикулярно, под углом близким к 90 градусам. Чем ближе угол падения к прямому, тем выше плотность солнечной радиации на квадратный метр поверхности. Снег поглощает световую энергию, верхний слой быстро прогревается до нуля градусов и переходит в жидкое состояние.

Северный склон оврага развернут от солнца в противоположную сторону. Лучи падают на него по касательной или вовсе не проникают внутрь, оставляя склон в постоянной тени. Вся энергия солнца рассеивается по огромной площади, поэтому поверхность не получает нужного для таяния тепла даже в ясные дни.

Влияние крутизны склона

Крутизна усиливает эффект экспозиции. Угол наклона бортов оврага часто колеблется от 15 до 45 градусов. На пологих участках разница в нагреве выражена слабо, но крутые откосы меняют распределение тепла кардинально.

Если склон наклонен к югу под углом около 30 градусов, а полуденное весеннее солнце поднимается над горизонтом на 35 градусов, лучи встречаются с поверхностью под углом 65 градусов. Плоская равнина рядом получает лучи всего под 35 градусов. В результате крутой южный борт оврага аккумулирует значительно больше лучистой энергии, чем окружающие поля, и земля на нем обнажается за считанные дни.

Перераспределение снега ветром и глубина сугробов

Таяние зависит не только от притока тепла, но и от запаса снежной массы. Зимой во время метелей овраг служит естественной ловушкой для снега. Ветер переносит снежинки по равнине и сбрасывает их в углубление, где скорость воздушного потока резко падает.

Наветренный склон оврага часто выдувается ветром практически до голой земли или держит тонкий слой снега в 10–15 сантиметров. Подветренный склон, наоборот, накапливает огромные снежные козырьки и надувы глубиной в полтора-два метра. Даже при одинаковом количестве солнечного тепла полутораметровому сугробу требуется в десять раз больше времени для полного перехода в воду, чем тонкой корке на противоположном краю.

Затенение и альбедо поверхности

Растительность по краям оврага создает густую полутень. Заросли орешника, ивы или берез задерживают прямую солнечную радиацию своими кронами. Участки под деревьями остаются холодными намного дольше открытых прогалин.

Существенное значение имеет и чистота снега, определяющая его альбедо — способность отражать свет. Свежий белый снег отражает обратно в космос до 85–90 процентов солнечного излучения. По мере таяния на южном склоне выступают частицы почвы, прошлогодняя трава и пыль. Темная поверхность активно поглощает солнечное тепло, прогревается сама и начинает растапливать соседние слои сугроба снизу и сбоку. На северном склоне снег дольше остается чистым, отражает лучи и сохраняет низкую температуру.

Как провести полевое исследование для школьного проекта

Для исследовательской работы по географии выбери безопасный овраг с четко выраженными бортами, ориентированными с запада на восток. При такой ориентации один борт будет строго южным, а второй — северным.

  1. Определи стороны света с помощью компаса и зафиксируй точную ориентацию оврага в дневнике наблюдений.
  2. Измерь крутизну обоих бортов с помощью школьного угломера, клинометра или строительного уровня с градусной шкалой.
  3. Замерь глубину снежного покрова металлической снегомерной рейкой на пяти точках: у бровки южного склона, в его середине, на дне оврага, в середине северного склона и у его верхней границы.
  4. Повторяй замеры толщины снега и температуры воздуха каждые три-четыре дня в одно и то же время, желательно в солнечный полдень.
  5. Фиксируй в таблице дату появления первых проталин, процент открытого грунта и полное освобождение бортов от снежного покрова.

Частые вопросы

Почему на дне оврага снег иногда лежит до самого лета?

На дно оврага одновременно действуют три фактора: туда сползает тяжелый холодный воздух, солнце почти не проникает из-за крутых стен и растительности, а зимой туда сдувается наибольший объем снега с окрестных полей.

Влияет ли крутизна оврага на сход талых вод?

Да, крутые склоны способствуют быстрому стеканию талой воды вниз. Вода не задерживается в сугробе, обнажает замерзший грунт и ускоряет образование струйных промоин, что приводит к дальнейшему росту оврага.

Какой прибор нужен для точного замера угла склона?

Для замеров крутизны используют клинометр или эклиметр. В полевых условиях можно использовать транспортир с подвешенным на нитке грузиком или специальное мобильное приложение со строительным датчиком наклона.

Зависят ли растения на склонах оврага от скорости таяния снега?

Зависят напрямую. На теплом южном склоне первоцветы и молодая трава появляются на две-три недели раньше. Растения северного склона приспособлены к длительному холоду, влажной почве и короткому вегетационному периоду.