В действительности охлаждение земной поверхности и в течение суток, и в течение года можно объяснить постоянным излучением инфракрасной радиации. Процесс выхолаживания прерывается только тогда, когда к земной поверхности приходит солнечная радиация. По мере увеличения высоты солнца над горизонтом приход солнечной радиации все более превосходит потерю тепла излучением. Начинается постоянный прогрев земной поверхности и примыкающих к ней нижних слоев атмосферы. В этом случае метеорологи говорят, что радиационный баланс поверхности становится положительным. Ночью же он почти всегда отрицательный. Даже в конце дня излучение поверхности может стать больше прихода радиации от Солнца, так как высота его над горизонтом в это время суток опять становится небольшой. Это справедливо даже для теплых летних вечеров, когда солнце еще не опустилось под горизонт, но на лугах уже начинает появляться роса. Выхолаживание травяного покрова приводит к тому, что, например, на заболоченных и степных участках северных районов ГДР и ФРГ даже в июне еще могут наблюдаться ночные заморозки на поверхности почвы.
Суточный и годовой ход температуры земной поверхности и воздуха зависит от хода радиационного баланса. Земная поверхность нагревается, если дневной приход лучистой энергии к ней будет больше излучения в течение ночи. Поскольку Земля в первом приближении имеет форму шара, то в один и тот же момент угол падения солнечных лучей на земную поверхность неодинаков на разных широтах. На Земле существуют такие области, в которых годовая сумма приходящей энергии всегда больше суммы энергии, отдаваемой за тот же период (тропические широты), и области непрерывной потери тепла (полярные районы). Становится понятным образование воздушных масс, различающихся своими свойствами. Эти свойства сохраняются даже в случае перемещения воздушных масс в другие широты. Образование воздушных масс и их движение можно объяснить на примере комнаты, отапливаемой печкой. Ледяные пространства полярных районов можно сравнить с комнатой, которая протапливается только в течение нескольких дневных часов. Температура воздуха в такой комнате повышается до тех пор, пока она получает больше тепла от печки, чем теряет его через окна, двери и стены. Если в печке поддерживается лишь слабый огонь, то незначительное количество выделяющегося при этом тепла не сможет вытеснить из комнаты холод. А так как в полярных областях «отопление» не является достаточным, то ледяной и снежный покров этих областей непрерывно выхолаживается. Когда же начинается короткое полярное лето, снег нагревается, поднимается и температура воздуха. Однако из-за малого угла падения солнечных лучей вызываемое ими нагревание поверхности оказывается столь незначительным[25]
, что температура воздуха редко поднимается выше 0°.Рассмотрим холодную земную поверхность несколько подробнее. Возьмем для примера снежно-ледяной покров Антарктики. Он является самым мощным источником холода на Земле. Его антипод — Арктический бассейн — в отношении как низких температур воздуха, так и сильных ветров значительно отстает от Антарктики. Это объясняется тем, что в Арктику непрерывно поступает тепло из умеренных широт. Оно переносится сюда вместе с массами морского воздуха, так как температура воды в морях никогда не опускается ниже 0°. Меридиональная циркуляция атмосферы, т. е. чередующиеся северные и южные воздушные течения, уносит на юг холодный воздух из Арктики, а на смену ему поступает более теплый морской воздух с юга. В Антарктике же особенности географического распределения суши и моря обусловливают возникновение так называемой зональной циркуляции воздушных масс, совершающейся вдоль широтных кругов Земли. Такая циркуляция препятствует сколько-нибудь интенсивному перемешиванию воздушных масс различного происхождения.
В период МГГ в Антарктике работало 20 геофизических станций. Но лишь девять из них, в том числе четыре советские станции, находились на материковом ледяном куполе. На этих станциях проводились метеорологические и гляциологические исследования.
Антарктида покрыта ледяным панцирем, превращающим ее в подобие плоскогорья, средняя высота которого над уровнем моря составляет 2000 м. Наибольшая из измеренных до сих пор толщин слоя льда составляет здесь 4270 м, причем в этом месте лед на 2500 м погружен в море. Около 90 % ледяного покрова нашей планеты находится в Антарктике, 9 % — в Гренландии и лишь ничтожная его доля приходится на ледники различных высокогорных районов земного шара.