Overdracht van energie van de zon door aardsystemen
Dit deel richt zich op het identificeren en analyseren van processen waarmee energie van de zon wordt overgedragen (bijvoorbeeld straling, geleiding en convectie) door aardsystemen (bijvoorbeeld biosfeer, hydrosfeer, geosfeer, atmosfeer en cryosfeer). Het gepresenteerde materiaal is bedoeld om je te helpen de volgende doelstelling te halen.
- Ontdekken en analyseren van processen waardoor energie van de zon wordt overgedragen (b.v. straling, geleiding en convectie) door de systemen van de aarde (b.v. biosfeer, hydrosfeer, geosfeer, atmosfeer en cryosfeer).
Wanneer de energie van de zon door de ruimte beweegt, bereikt zij de atmosfeer van de aarde en uiteindelijk het aardoppervlak. Deze stralingsenergie van de zon verwarmt de atmosfeer en wordt warmte-energie. Deze warmte-energie wordt op drie manieren overgedragen door de systemen van de planeet: door straling, geleiding en convectie.
Geleiding “is de overdracht van warmte van de ene molecule naar de andere binnen een stof” (Rousay, 2006, par. 5). Door geleiding wordt warmte overgedragen tussen stoffen die in direct contact met elkaar staan. Warmte-energie verplaatst zich van warmere naar koudere gebieden. Neem het voorbeeld van een metalen soeplepel die de warmte van de soep overdraagt aan je vingers die de lepel vasthouden. Metaal is een uitstekende geleider van warmte. De dicht opeengepakte moleculen in de stevige metalen lepel vibreren in hun posities, waardoor energie snel van molecuul naar molecuul wordt overgedragen, totdat deze energie uw vingers bereikt. Hoe heter de moleculen zijn, hoe sneller ze trillen en tegen elkaar botsen, waardoor warmte door de massieve metalen lepel wordt verplaatst. Wat de verwarming van het aardoppervlak betreft, “blijkt echter dat lucht een uiterst slechte warmtegeleider is. Daarom is geleiding in de atmosfeer alleen van belang in de eerste paar millimeter dicht bij het oppervlak. Hoe kan de lucht dan energie van het ene gebied naar het andere overbrengen?” (Rousay, par. 5)
Hier komt convectie om de hoek kijken. “Convectie is de overdracht van warmte door de beweging van een vloeistof zoals water of lucht. Deze vorm van warmteoverdracht kan plaatsvinden in vloeistoffen en gassen, omdat deze vrij kunnen bewegen, waardoor warme of koude stromen kunnen ontstaan” (Rousay, par. 6). Deze overdracht van warmte-energie door de feitelijke beweging van de verwarmde moleculen wordt convectie genoemd, een methode van energieoverdracht die kan plaatsvinden in vloeistoffen zoals lucht en water. “Wanneer het aardoppervlak zonlicht absorbeert, absorberen bepaalde gedeelten van het oppervlak meer dan andere gedeelten. Het aardoppervlak en de lucht nabij het oppervlak warmen ongelijkmatig op. De warmste lucht zet uit, heeft minder dichtheid dan de omringende koele lucht, wordt drijfvermogen en stijgt op. Deze stijgende “bellen” van warme lucht, thermiek genoemd, verplaatsen warmte naar boven in de atmosfeer” (Rousay, par. 6). Deze thermiek kan resulteren in de vorming van wolken, die op hun beurt kunnen dienen als een andere vector van energie-overdracht.