Transferul energiei solare prin sistemele Pământului
Această secțiune se concentrează pe identificarea și analiza proceselor prin care energia de la Soare este transferată (de exemplu, prin radiație, conducție și convecție) prin sistemele Pământului (de exemplu, biosferă, hidrosferă, geosferă, atmosferă și criosferă). Materialul prezentat este conceput pentru a vă ajuta să atingeți următorul obiectiv.
- Identificați și analizați procesele prin care energia de la Soare este transferată (de exemplu, prin radiație, conducție și convecție) în toate sistemele Pământului (de exemplu, biosferă, hidrosferă, geosferă, atmosferă și criosferă).
Când energia Soarelui se deplasează prin spațiu, ajunge în atmosfera Pământului și, în cele din urmă, la suprafață. Această energie solară radiantă încălzește atmosfera și devine energie termică. Această energie termică este transferată în toate sistemele planetei în trei moduri: prin radiație, conducție și convecție.
Conducția „este transferul de căldură de la o moleculă la alta în cadrul unei substanțe” (Rousay, 2006, par. 5). Conducerea transferă căldura între substanțe care sunt în contact direct una cu cealaltă. Energia termică se deplasează de la zone mai calde la zone mai reci. Să luăm exemplul unei linguri de supă din metal care transferă căldura supei către degetele care țin acea lingură. Metalul este un excelent conductor de căldură. Moleculele strânse din lingura de metal solid vibrează în pozițiile lor, transferând rapid energia de la o moleculă la alta până când această energie ajunge la degetele dumneavoastră. Cu cât moleculele sunt mai fierbinți, cu atât mai repede vibrează și se ciocnesc unele de altele, mutând căldura prin lingura de metal solid. În ceea ce privește încălzirea suprafeței Pământului, însă, „se pare că aerul este un conductor de căldură extrem de slab. Prin urmare, conducția este importantă în atmosferă doar în primii câțiva milimetri cei mai apropiați de suprafață. Cum face atunci aerul să transfere energia dintr-o regiune în alta?”. (Rousay, par. 5)
Aici intervine convecția. „Convecția este transferul de căldură prin mișcarea unui fluid, cum ar fi apa sau aerul. Acest tip de transfer de căldură poate avea loc în lichide și gaze, deoarece acestea se mișcă liber, făcând posibilă stabilirea unor curenți calzi sau reci” (Rousay, par. 6). Acest transfer de energie termică prin mișcarea efectivă a moleculelor încălzite se numește convecție, o metodă de transfer de energie care poate avea loc în fluide precum aerul și apa. „Pe măsură ce suprafața Pământului absoarbe lumina solară, anumite porțiuni ale suprafeței absorb mai mult decât alte porțiuni. Suprafața Pământului și aerul din apropierea suprafeței se încălzesc în mod inegal. Aerul cel mai cald se dilată, fiind mai puțin dens decât aerul rece din jur, devine plutitor și se ridică. Aceste „bule” de aer cald care se ridică, numite termale, acționează pentru a transfera căldura în atmosferă” (Rousay, par. 6). Aceste termale pot duce la formarea de nori, care, la rândul lor, pot servi ca un alt vector de transfer de energie.
.