A Nap energiájának átvitele a Föld rendszerein keresztül
Ez a szakasz azon folyamatok azonosítására és elemzésére összpontosít, amelyek révén a Napból származó energia a Föld rendszerein (pl. sugárzás, vezetés és konvekció) keresztül a Föld rendszerein (pl. bioszféra, hidroszféra, geoszféra, légkör és krioszféra) átkerül. A bemutatott anyag a következő cél eléréséhez nyújt segítséget.
- Azonosítsa és elemezze azokat a folyamatokat, amelyek révén a Napból származó energia a Föld rendszereiben (pl. bioszféra, hidroszféra, geoszféra, légkör és krioszféra) átkerül (pl. sugárzás, vezetés és konvekció).
Amikor a Nap energiája az űrben halad, eléri a Föld légkörét és végül a felszínt. Ez a sugárzó napenergia felmelegíti a légkört, és hőenergiává alakul. Ez a hőenergia háromféleképpen jut át a bolygó rendszereiben: sugárzás, vezetés és konvekció útján.
A vezetés “a hő átadása egyik molekuláról a másikra egy anyagon belül” (Rousay, 2006, 5. bek.). A vezetés olyan anyagok között adja át a hőt, amelyek közvetlenül érintkeznek egymással. A hőenergia a melegebb területekről a hidegebbek felé mozog. Vegyük például a fém leveseskanalat, amely a leves hőjét átadja a kanalat tartó ujjaidnak. A fém kiváló hővezető. A tömör fémkanál tömör molekulái rezegnek a helyükön, és gyorsan energiát adnak át molekuláról molekulára, amíg ez az energia el nem éri az ujjaidat. Minél forróbbak a molekulák, annál gyorsabban rezegnek és ütköznek egymásnak, hőt továbbítva a tömör fémkanálon keresztül. A Föld felszínének felmelegítése szempontjából azonban “kiderült, hogy a levegő rendkívül rossz hővezető. Ezért a légkörben a vezetés csak a felszínhez legközelebb eső első néhány milliméteren belül fontos. Hogyan adja át tehát a levegő az energiát az egyik régióból a másikba?” (Rousay, 5. bekezdés)
Itt jön a képbe a konvekció. “A konvekció a hő átadása egy folyadék, például víz vagy levegő mozgása révén. Ez a fajta hőátadás folyadékokban és gázokban fordulhat elő, mivel ezek szabadon mozognak, így meleg vagy hideg áramlatok alakulhatnak ki” (Rousay, 6. bek.). A hőenergiának a felmelegedett molekulák tényleges mozgása révén történő átadását konvekciónak nevezzük, az energiaátadásnak ezt a módját, amely olyan folyadékokban, mint a levegő és a víz, végbemehet. “Ahogy a Föld felszíne elnyeli a napfényt, a felszín bizonyos részei többet nyelnek el, mint más részek. A Föld felszíne és a felszínhez közeli levegő egyenetlenül melegszik. A legmelegebb levegő kitágul, kevésbé sűrű, mint a környező hideg levegő, felhajtóerőssé válik és felemelkedik. A meleg levegő ezen emelkedő “buborékai”, az úgynevezett termikek, úgy hatnak, hogy a hőt felfelé szállítják a légkörbe” (Rousay, 6. bekezdés). Ezek a hőáramlások felhők kialakulását eredményezhetik, amelyek viszont az energiaátadás egy másik vektoraként szolgálhatnak.