Основной климатический фактор: солнечная радиация и как она формирует климат Земли

Если убрать Солнце, климат исчезнет через секунду - останется тёмная замёрзшая планета. Вот и короткий спойлер: базовый мотор климата - поток энергии от Солнца. Но одной фразы мало. Людям нужно понимать механику: почему широта так важна, как океан и облака перераспределяют тепло, и где в этой схеме место парниковых газов и нас с вами в 2025 году.

TL;DR

• Главный климатический фактор - поступление и распределение энергии от Солнца (инсоляция), а точнее баланс между тем, что Земля получает и отдаёт.
• Все прочие факторы - атмосфера, облака, парниковые газы, океан, суша, рельеф, орбита, вулканы и деятельность человека - либо перераспределяют солнечное тепло, либо меняют, сколько его удерживается.
• На человеческих временных масштабах (десятилетия) основной драйвер изменения климата - рост парниковых газов; но первопричина существования климата вообще - Солнце.
• Правила на пальцах: широта задаёт базу; океан сглаживает; высота охлаждает; течения и ветры смещают тепло; облачность и лёд регулируют «крышу» и «зеркала» планеты.
• Современное потепление нельзя объяснить циклами Солнца: их вклад слишком мал по сравнению с антропогенным радиационным принуждением (оценки IPCC).

Что такое «основной климатический фактор» и как он работает

Когда спрашивают «что является основным климатическим фактором?», речь о причине номер один, без которой климат не существовал бы. Это солнечная радиация - поток энергии, приходящий на верхнюю границу атмосферы. Её величину часто называют солнечной постоянной (~1361 Вт/м² у орбиты Земли), но до поверхности доходит меньше из‑за отражения облаками, аэрозолями, льдом и поглощения атмосферой.

Суть климата - в балансе: сколько энергии приходит минус сколько уходит в космос в виде теплового излучения. Если поступает больше, чем уходит, система нагревается; если меньше - охлаждается. Атмосфера с водяным паром, CO₂, метаном и облаками работает как регулируемая одеяла и зеркало одновременно: часть тепла удерживает (парниковый эффект), часть света отражает (альбедо).

Почему именно Солнце - «главное»? Потому что оно задаёт исходный бюджет. Парниковые газы не создают тепло из ниоткуда, они меняют, как долго оно задерживается. Океан не генерирует энергию, он её накапливает и перевозит. Рельеф не добавляет ватт, он перераспределяет потоки и меняет ветровые и осадочные режимы. Всё сводится к тому, что происходит с приходящей солнечной энергией и исходящим излучением Земли.

Есть и физические числа, которые помогают не спорить «в общем». Альбедо Земли - около 0,29-0,31: примерно треть коротковолновой радиации уходит обратно. Без парникового эффекта средняя температура поверхности была бы около −18 °C; с естественным парниковым эффектом - около +15 °C. Это базовая «установка» системы. По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC, AR6), суммарное антропогенное радиационное принуждение с 1750 года - порядка нескольких ватт на квадратный метр, и этого достаточно, чтобы смещать климат на десятилетиях.

При этом само Солнце чуть «мерцает»: одиннадцатилетний цикл меняет поток около на 0,1%. На климате это заметно, но несопоставимо слабее, чем то, что делают накопившиеся парниковые газы сегодня. Это подтверждается сопоставлением наблюдений (спутники, наземные сети) и физическими моделями климата, о чём последовательно отчитываются NASA, WMO и IPCC.

Как другие факторы усиливают или гасят влияние Солнца

Дальше - самое интересное: что именно делает с солнечной энергией система «атмосфера - океан - суша - лёд» и как это меняется во времени.

1) Атмосфера и парниковые газы. Водяной пар - главный парниковый компонент, но его концентрация зависит от температуры, поэтому это в основном обратная связь. CO₂ и CH₄ - «крутилки», которые мы в 20-21 веках заметно повернули. Больше CO₂ - выше оптическая толщина атмосферы, медленнее уходит тепло, выше температура поверхности.

2) Облачность и аэрозоли. Облака могут одновременно охлаждать (отражают солнце) и согревать (задерживают тепловое излучение). Эффект зависит от высоты и типа облаков: низкие - обычно охлаждают, высокие перистые - чаще греют. Аэрозоли (например, сульфатные из промышленности или вулканов) в среднем повышают альбедо и временно охлаждают.

3) Океан. Это главный аккумулятор тепла: более 90% избытка энергии, накопленного Землёй за последние десятилетия, осело именно в океане (оценки WMO, NOAA). Течения переносят тепло на тысячи километров: Гольфстрим, Куросио, Антарктическое циркумполярное течение. Колебания вроде Эль‑Ниньо/Ла‑Нинья перераспределяют тепло между океаном и атмосферой, смещая погодные и климатические «центры тяжести» на пару лет.

4) Суша и рельеф. Высота охлаждает: примерно на 6,5 °C на километр (средний влажный адиабатический градиент - варьирует, но как правило ниже сухого 9,8 °C/км). Горные цепи перенаправляют ветры, создают тени осадков (подветренная засуха), усиливают локальные циклоны.

5) Лёд и снег. Это «зеркала» планеты. Больше льда - выше альбедо - больше отражение - сильнее охлаждение. И наоборот. Это ключевая положительная обратная связь полярных широт.

6) Орбита и ось вращения. На тысячелетиях климат «настраивается» циклами Миланковича: эксцентриситет орбиты, наклон оси, прецессия. Они меняют сезонное и широтное распределение инсоляции и запускают ледниковые циклы через «каскады» обратных связей.

7) Вулканы и Солнце (вариации). Крупные извержения выбрасывают сульфаты в стратосферу - несколько лет планета слегка «бледнеет» и остывает (пример: Пинатубо, 1991). Вариации солнечной активности на десятилетиях малы, но на секулярных масштабах оцениваются отдельно - современные данные не подтверждают их доминирования в потеплении конца XX - начала XXI века.

8) Человек. Мы изменяем состав атмосферы, поверхность (урбанизация, сельское хозяйство), аэрозольную нагрузку. На масштабе десятилетий это главный фактор изменения климата. По IPCC AR6, потепление с середины XX века «однозначно» обусловлено человеческим влиянием.

Как сложить всё это в «карту приоритетов»? Помогает разделение на внешние воздействия (форсинги) и обратные связи. Внешние: Солнце, орбита, вулканы, антропогенные выбросы. Обратные связи: водяной пар, облачность, лёд‑альбедо, изменения углеродного цикла. Иерархия простая: внешние задают толчок, обратные связи множат или гасят эффект.

И ещё один ракурс - временные шкалы:

• Годы-десятилетия: парниковые газы, аэрозоли, Эль‑Ниньо/Ла‑Нинья, вулканы.
• Века-тысячелетия: орбитальные циклы, изменения ледниковых щитов, медленные океанические перестройки.
• Дни-сезоны: широта, облачность, циркуляция, местный рельеф.

Правило большого пальца: чем короче масштаб, тем сильнее роль перераспределения (ветер, облака, океан); чем длиннее - тем важнее внешнее радиационное принуждение и медленные обратные связи.

Пошагово: как быстро оценить, что формирует климат региона

1. Посмотрите широту. Это первый порядок: чем ближе к экватору, тем выше среднегодовая инсоляция.
2. Оцените высоту над уровнем моря. Каждый 1000 м обычно «съедают» 5-8 °C в среднегодовой температуре.
3. Отметьте расстояние до океана и положение относительно западного/восточного побережья. Западные берега умеренных широт мягче из‑за тёплых течений и западного переноса.
4. Проверьте крупные течения поблизости. Тёплые - теплее и влажнее, холодные - суше и прохладнее туманами (вспомните Перуанское течение).
5. Посмотрите, нет ли горных барьеров. Подветренные склоны - в разы суше. Надветренные - ливни.
6. Оцените облачность и снег/лёд по сезонам. Зимой облака часто «согревают», летом - «охлаждают».

Разбираем на примерах: от пустынь 30° до Эль‑Ниньо и городских островов тепла

Поясните что‑нибудь на реальных сценариях - и картинка сразу собирается.

Пояса пустынь на 20-35°. Здесь сходится субтропический высокодавленческий пояс Хэдли: воздух, поднявшийся у экватора, опускается, сушится, небо ясное. Много солнца, мало облаков, альбедо песка высокое, но не настолько, чтобы компенсировать поток. Итог - хронический дефицит влаги. Это не «местная особенность», а результат глобальной циркуляции, питаемой солнечным прогревом экватора.

Муссонные регионы Южной и Восточной Азии. Летом суша прогревается быстрее океана - перепад давления разворачивает ветра с моря на континент, несущие влагу. Зимой - наоборот. Солнце задаёт сезонную раскачку, рельеф (Гималаи) усиливает подъёмы воздуха и осадки, океан сглаживает температурные контрасты.

Морской и континентальный климат в одной широте. Сравните Галисию в Испании и Астрахань в России. Широта близка, но Атлантика против глубины Евразии - и вы получаете мягкую, влажную зиму против резкой континентальной с частыми морозами и жарким летом. Океан как батарея и увлажнитель кардинально меняет режимы, не трогая базовую инсоляцию.

Эль‑Ниньо/Ла‑Нинья. Эти фазы ENSO - чистое перераспределение тепла Тихого океана. Во время Эль‑Ниньо тёплая вода скапливается в восточной части, усиливая испарение и осадки там и меняя путь струйных течений в атмосфере по всему миру. Глобальная температура на год‑два подскакивает на пару десятых градуса - на фоне долгосрочного тренда, который задают парниковые газы.

Городской остров тепла. Человеческая «архитектура энергии» меняет альбедо и теплоёмкость поверхности. Асфальт и бетон меньше испаряют, сильнее греются днём и отдают тепло ночью. Разница между центром мегаполиса и пригородом может доходить до нескольких градусов, особенно в безветренные ясные ночи.

Высокогорные районы Анд и Тибета. При ярком солнце днём жарко, но воздух разрежён, тепло быстро уходит ночью - сильные суточные амплитуды. Срабатывает сразу несколько рычагов: высота (охлаждение), сухость (меньше парникового эффекта водяного пара), снежное альбедо.

Арктика и усиление потепления. В арктических широтах при потеплении тает лёд, падает альбедо, возрастает поглощение энергии водой - и регион греется быстрее глобального среднего. Это «арктическое усиление» детально описано в отчётах WMO и наблюдениях NASA GISS.

Вулканы. После Пинатубо (1991) глобальная температура на 1-2 года слегка просела. Причина - стратосферные сульфаты, резко увеличившие отражение солнечного света. Энергия Солнца та же, но до поверхности её дошло меньше. Хорошая демонстрация того, как «зонтик» меняет баланс.

Солнечные циклы. 11‑летний цикл заметен в спутниковых данных TSI, но современное потепление с 1970‑х не коррелирует с солнечной активностью. Сопоставление показателей показывает слабый тренд TSI и сильный рост парникового forcing - такова картина в AR6.

Все эти примеры иллюстрируют одну и ту же механику: Солнце - источник, всё остальное - перемычки, клапаны и трубы, через которые течёт энергия и влага.

Чеклисты, быстрые правила, мини‑FAQ и следующие шаги

Быстрый чеклист «что формирует ваш климат»

• Широта: насколько высоко поднимается солнце по сезонам?
• Высота: сколько метров над уровнем моря и как быстро охлаждается с подъемом?
• Океан рядом: на каком побережье и какие течения доминируют?
• Рельеф: есть ли горы по пути преобладающих ветров?
• Облачность: как часто небо закрыто; когда именно - летом/зимой?
• Покров: лёд/снег по сезону, тип растительности, урбанизация.
• Крупные колебания: ENSO, NAO, Индийский океанский диполь - влияют ли на ваш регион?

Правила навигации по временам года

• Летом облака часто охлаждают днём, зимой - согревают ночами.
• Сильный западный перенос в умеренных широтах = мягче зима, ровнее лето.
• Тёплое течение у берега = больше влаги и меньше амплитуд; холодное - суше и прохладнее, но с туманами.
• Снег поздней весной - это не «просто снег», это увеличенное альбедо и задержка прогрева почвы.

Мини‑FAQ

Вопрос: Так что же главное - Солнце или CO₂?
Ответ: Главное в принципе - Солнце. Но если вопрос про изменения климата в наши десятилетия, то главный драйвер изменений - рост CO₂ и других парниковых газов. Одно - источник энергии, другое - регулятор её удержания. Это разные роли.

Вопрос: Почему широта «рулит» больше всего?
Ответ: Потому что под разными углами падает свет и разная доля энергии приходится на квадратный метр. У экватора - почти перпендикулярно, у полюсов - почти касательно. Это меняет базовый энергетический баланс, а значит - температурные пояса и циркуляцию.

Вопрос: Может ли цикл Солнца объяснить потепление после 1970‑х?
Ответ: Нет. Спутники показывают лишь малую вариацию потока (~0,1%). Оценки IPCC AR6 и данные WMO/NASA указывают, что современный тренд теплее, чем мог бы дать солнечный цикл, и совпадает по структуре с ростом парниковых газов.

Вопрос: Что сильнее для повседневной жизни - океан или горы?
Ответ: Зависит от места, но часто горы выигрывают локально: они могут сделать подветренную сторону сухой пустыней. Океан влияет мягче, но дальше и стабильнее, выравнивая сезонные амплитуды.

Вопрос: Климат и погода - в чём разница?
Ответ: Погода - это «сейчас и тут», климат - статистика погоды за 30+ лет: средние, экстремумы, повторяемость. Климат описывает «ожидаемо», погода - «фактически».

Вопрос: А вулканы? Это же мощно.
Ответ: Да, но кратковременно. Крупные извержения охлаждают планету на 1-3 года, после чего эффект сходит на нет, когда аэрозоли выпадают из стратосферы.

Типичные ошибки и как их избежать

• Путать источник и регулятор. Солнце - источник, парниковые газы - регулятор удержания тепла.
• Судить по одному году. Климат - это много лет, лучше 30+.
• Игнорировать океан. Даже если вы в глубине материка, океан «дотягивается» через телесвязи (ENSO, NAO).
• Недооценивать высоту. Пара сотен метров могут «съесть» ваши ожидания по винограднику или яблоням.

Мини‑памятка: когда кто «главнее»

• Сутки-сезон: облачность, ветра, местный рельеф.
• Годы-десятилетия: океанические колебания, аэрозоли, парниковые газы.
• Столетия+: орбитальные факторы, ледники, долгоживущие газы.

Маленький «деревянный» алгоритм решений

• Нужно оценить климат нового места? Начните с широты → высоты → океана → рельефа → облачности → течений.
• Нужно понять тренд на десятилетиях? Смотрите концентрации парниковых газов и баланс энергии океана.
• Не сходится с наблюдениями? Проверьте роль облаков и аэрозолей в конкретном сезоне.

Ссылки на авторитетные источники для самостоятельной проверки (без переходов)

• IPCC AR6 (Working Group I, 2021; Synthesis Report, 2023) - оценки радиационного принуждения и атрибуции изменений.
• WMO State of the Global Climate 2023 - свод наблюдений и энергии океана.
• NASA GISS, NOAA NCEI - ряды глобальной температуры и TSI.

Следующие шаги под разные задачи

• Студентам: возьмите два города на одинаковой широте, но разной континентальности. Выпишите 5 факторов из чеклиста и объясните разницу в сезонных амплитудах.
• Преподавателям: классный эксперимент - две банки с термометрами под лампой, одна с прозрачной крышкой, другая с плёнкой, задерживающей ИК. Поговорите про источник и регулятор.
• Путешественникам и дачникам: оцените высоту участка, близость к крупной воде и розу ветров. Это поможет выбрать культуры, укрытия от ветра и сроки посадки.
• Скептикам и просто любопытным: посмотрите на кривые TSI и глобальной температуры с 1979 года. Наложите CO₂. Сопоставление - лучший аргумент.

Если уложить всё в одну фразу: Солнце даёт энергию, а система Земли решает, сколько её отражать, сколько удерживать и куда её перенести. В этом смысле главный климатический фактор один, а «главных» влияющих на его реализацию - много. И именно их комбинация делает климат мест таким разным.