Якутск стоит примерно на той же широте, что юг Аляски или юг Скандинавии, — солнце им достаётся почти поровну. А климат совершенно разный: средняя зимняя в Якутске около −38 °C, в норвежском Бергене около +2 °C. Разница доходит почти до 40 градусов — при одинаковом солнце. Откуда?
Главная причина — теплоёмкость, то есть сколько энергии нужно, чтобы нагреть вещество на градус:
$$ Q = c\, m\, \Delta T $$
У воды теплоёмкость $c \approx 4200$ Дж/(кг·°C), у сухого грунта — всего около $800$. Вода запасает примерно в 5 раз больше тепла, чем столько же земли. Океан — это гигантский тепловой аккумулятор: летом он медленно копит тепло, зимой медленно его отдаёт, сглаживая погоду побережья. А суша такого буфера лишена.
Океан — огромный тепловой аккумулятор: медленно греется и стынет, сглаживая климат. Сухая суша прогревается и остывает быстро — отсюда резкие перепады.
Якутск же стоит глубоко внутри материка — до ближайшего океана тысячи километров. Буфера нет, и температура мечется от лютого мороза до летней жары.
Дело не только в самой теплоёмкости воды, но и в том, какая масса участвует. Летнее солнце прогревает у суши лишь тонкий верхний слой — метр-два грунта. А в океане волны и течения перемешивают десятки и сотни метров воды: фактически нагревается и остывает колоссальный резервуар. Прикинем: если за лето прогреть 100 м воды или 1–2 м грунта, запасённое тепло отличается на порядки. Поэтому у моря температура меняется медленно и плавно, а в глубине материка — резко.
Меру этой резкости — континентальность — задаёт годовая амплитуда температуры:
$$ \Delta T = T_{\max} - T_{\min} $$
Чем она больше, тем континентальнее климат. В прибрежных городах $\Delta T$ — десятки градусов, а в Якутии она превышает 80 °C: от −50 зимой до +35 летом. Это один из самых резкоконтинентальных климатов на планете1.
Годовой ход температуры: у моря амплитуда мала и климат плавный, а в глубине материка размах огромный — от −50 зимой до +35 летом.
Где работает тот же закон?
Тот же тепловой буфер объясняет, почему на острове или у моря мягко и ровно, а в степи и пустыне — и жара, и морозы. На нём же стоит и строительная физика: толстые каменные стены и вода в системах отопления работают «тепловым маховиком», сглаживая суточные качели температуры в доме.
Теплоёмкость воды (~4200 Дж/(кг·°C)) много выше, чем у грунта (~800), а перемешивание океана вовлекает огромную массу — отсюда морской климат мягкий, континентальный резкий. Индекс континентальности Горчинского учитывает амплитуду и широту (Wikipedia, «Continental climate»; «Continentality»). ↩
Чтобы сравнивать климаты честно, одной амплитуды мало: на полюсе перепады сами по себе больше, чем у экватора. Поэтому вводят поправку на широту. Индекс континентальности Горчинского:
$$ K = 1{,}7\,\frac{A}{\sin\varphi} - 20{,}4 $$
где $A$ — годовая амплитуда средних месячных температур, $\varphi$ — широта. Деление на $\sin\varphi$ как раз убирает «широтную фору»: индекс показывает, насколько климат места отличается от того, каким он был бы у океана на той же широте. У приморских городов $K$ близок к нулю, а Якутия по этому индексу — в числе мировых рекордсменов континентальности.
Открытый вопрос
Вечная мерзлота Якутии — порождение этого резкого климата, но она же его и поддерживает. Как поведёт себя этот хрупкий баланс при потеплении — когда тёплых дней станет больше, а мерзлота начнёт таять, — климатологи моделируют прямо сейчас, и ответ далеко не однозначен.
