Transferência da Energia do Sol através dos Sistemas da Terra
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Esta secção centra-se na identificação e análise dos processos pelos quais a energia do Sol é transferida (por exemplo, radiação, condução e convecção) através dos sistemas da Terra (por exemplo, biosfera, hidrosfera, geosfera, atmosfera e criosfera). O material apresentado foi concebido para o ajudar a atingir o seguinte objectivo.
- Identificar e analisar processos pelos quais a energia do Sol é transferida (p.ex., radiação, condução e convecção) através dos sistemas da Terra (p.ex., biosfera, hidrosfera, geosfera, atmosfera e criosfera).
Quando a energia do Sol se move através do espaço, ele alcança a atmosfera da Terra e finalmente a superfície. Esta energia solar radiante aquece a atmosfera e transforma-se em energia térmica. Esta energia térmica é transferida através dos sistemas do planeta de três maneiras: por radiação, condução e convecção.
Condução “é a transferência de calor de uma molécula para outra dentro de uma substância” (Rousay, 2006, par. 5). A condução transfere calor entre substâncias que estão em contato direto umas com as outras. A energia térmica move-se de zonas mais quentes para zonas mais frias. Pegue o exemplo de uma colher de sopa de metal que transfere o calor da sopa para os seus dedos segurando essa colher. O metal é um excelente condutor de calor. As moléculas bem embaladas na colher de metal sólido vibram em suas posições, transferindo rapidamente a energia de molécula para molécula até que essa energia chegue aos seus dedos. Quanto mais quentes são as moléculas, mais rapidamente vibram e batem umas contra as outras, movimentando o calor através da colher de metal sólido. Em termos de aquecimento da superfície terrestre, no entanto, “acontece que o ar é um condutor de calor extremamente pobre”. Portanto, a condução só é importante na atmosfera dentro dos primeiros vários milímetros mais próximos da superfície. Como é que o ar transfere energia de uma região para outra?” (Rousay, par. 5)
Aqui é onde entra a convecção. “Convecção é a transferência de calor através do movimento de um fluido como a água ou o ar. Este tipo de transferência de calor pode ocorrer em líquidos e gases porque eles se movem livremente, tornando possível a instalação de correntes quentes ou frias” (Rousay, par. 6). Esta transferência de energia térmica através do movimento real das moléculas aquecidas é chamada convecção, um método de transferência de energia que pode ocorrer em fluidos como ar e água. “Como a superfície da Terra absorve a luz solar, certas porções da superfície absorvem mais do que outras porções. A superfície da Terra e o ar perto da superfície aquece de forma desigual. O ar mais quente expande-se, menos denso que o ar frio circundante, torna-se flutuante e sobe. Estas “bolhas” ascendentes de ar quente, chamadas térmicas, actuam para transferir calor para a atmosfera” (Rousay, par. 6). Estas térmicas podem resultar na formação de nuvens, que por sua vez podem servir como outro vector de transferência de energia.