Transferencia de la energía del Sol a través de los sistemas de la Tierra
Esta sección se centra en la identificación y el análisis de los procesos mediante los cuales se transfiere la energía del Sol (por ejemplo, radiación, conducción y convección) a través de los sistemas de la Tierra (por ejemplo, biosfera, hidrosfera, geosfera, atmósfera y criosfera). El material presentado está diseñado para ayudarle a cumplir el siguiente objetivo.
- Identificar y analizar los procesos mediante los cuales se transfiere la energía del Sol (por ejemplo, radiación, conducción y convección) a través de los sistemas de la Tierra (por ejemplo, biosfera, hidrosfera, geosfera, atmósfera y criosfera).
Cuando la energía del Sol se desplaza por el espacio, llega a la atmósfera de la Tierra y finalmente a la superficie. Esta energía solar radiante calienta la atmósfera y se convierte en energía térmica. Esta energía térmica se transfiere a través de los sistemas del planeta de tres maneras: por radiación, conducción y convección.
La conducción «es la transferencia de calor de una molécula a otra dentro de una sustancia» (Rousay, 2006, par. 5). La conducción transfiere el calor entre sustancias que están en contacto directo. La energía térmica se desplaza de las zonas más calientes a las más frías. Tomemos el ejemplo de una cuchara de sopa de metal que transfiere el calor de la sopa a los dedos que sostienen esa cuchara. El metal es un excelente conductor del calor. Las moléculas fuertemente empaquetadas en la cuchara de metal sólido vibran en sus posiciones, transfiriendo rápidamente energía de molécula a molécula hasta que esta energía llega a tus dedos. Cuanto más calientes están las moléculas, más rápido vibran y chocan entre sí, moviendo el calor a través de la cuchara de metal sólido. Sin embargo, para calentar la superficie de la Tierra, «resulta que el aire es un conductor de calor extremadamente pobre. Por tanto, la conducción sólo es importante en la atmósfera dentro de los primeros milímetros más cercanos a la superficie. ¿Cómo transfiere entonces el aire la energía de una región a otra?». (Rousay, par. 5)
Aquí es donde entra la convección. «La convección es la transferencia de calor a través del movimiento de un fluido como el agua o el aire. Este tipo de transferencia de calor puede producirse en los líquidos y los gases porque se mueven libremente, lo que permite establecer corrientes cálidas o frías» (Rousay, par. 6). Esta transferencia de energía térmica por el movimiento real de las moléculas calentadas se llama convección, un método de transferencia de energía que puede tener lugar en fluidos como el aire y el agua. «A medida que la superficie de la Tierra absorbe la luz solar, ciertas porciones de la superficie absorben más que otras. La superficie de la Tierra y el aire cercano a la superficie se calientan de forma desigual. El aire más caliente se expande, es menos denso que el aire frío que lo rodea, se vuelve flotante y se eleva. Estas «burbujas» ascendentes de aire caliente, llamadas térmicas, actúan transfiriendo el calor hacia la atmósfera» (Rousay, par. 6). Estas térmicas pueden dar lugar a la formación de nubes, que a su vez pueden servir como otro vector de transferencia de energía.