Trasferimento dell’energia del Sole attraverso i sistemi terrestri
Questa sezione si concentra sull’identificazione e l’analisi dei processi attraverso i quali l’energia del Sole viene trasferita (ad esempio, radiazione, conduzione e convezione) attraverso i sistemi della Terra (ad esempio, biosfera, idrosfera, geosfera, atmosfera e criosfera). Il materiale presentato è progettato per aiutarvi a raggiungere il seguente obiettivo.
- Identificare e analizzare i processi attraverso i quali l’energia del Sole viene trasferita (per esempio, radiazione, conduzione e convezione) nei sistemi della Terra (per esempio, biosfera, idrosfera, geosfera, atmosfera e criosfera).
Quando l’energia del Sole si muove attraverso lo spazio, raggiunge l’atmosfera della Terra e infine la superficie. Questa energia solare radiante riscalda l’atmosfera e diventa energia termica. Questa energia termica viene trasferita attraverso i sistemi del pianeta in tre modi: per radiazione, conduzione e convezione.
La conduzione “è il trasferimento di calore da una molecola all’altra all’interno di una sostanza” (Rousay, 2006, par. 5). La conduzione trasferisce il calore tra sostanze che sono in contatto diretto tra loro. L’energia termica si sposta da zone più calde a zone più fredde. Prendiamo l’esempio di un cucchiaio da minestra di metallo che trasferisce il calore della minestra alle dita che tengono quel cucchiaio. Il metallo è un eccellente conduttore di calore. Le molecole strettamente imballate nel solido cucchiaio di metallo vibrano nelle loro posizioni, trasferendo rapidamente l’energia da molecola a molecola fino a quando questa energia raggiunge le vostre dita. Più le molecole sono calde, più velocemente vibrano e si scontrano tra loro, spostando il calore attraverso il solido cucchiaio di metallo. In termini di riscaldamento della superficie terrestre, però, “si scopre che l’aria è un conduttore di calore estremamente povero. Pertanto, la conduzione è importante solo nell’atmosfera entro i primi millimetri più vicini alla superficie. Come fa allora l’aria a trasferire energia da una regione all’altra?” (Rousay, par. 5)
Ecco dove entra in gioco la convezione. “La convezione è il trasferimento di calore attraverso il movimento di un fluido come l’acqua o l’aria. Questo tipo di trasferimento di calore può avvenire nei liquidi e nei gas perché si muovono liberamente, rendendo possibile la formazione di correnti calde o fredde” (Rousay, par. 6). Questo trasferimento di energia termica attraverso il movimento effettivo delle molecole riscaldate è chiamato convezione, un metodo di trasferimento di energia che può avvenire in fluidi come l’aria e l’acqua. “Quando la superficie terrestre assorbe la luce del sole, alcune porzioni della superficie assorbono più di altre porzioni. La superficie terrestre e l’aria vicino alla superficie si riscaldano in modo non uniforme. L’aria più calda si espande, meno densa dell’aria fredda circostante, diventa galleggiante e sale. Queste “bolle” d’aria calda in aumento, chiamate termiche, agiscono per trasferire il calore verso l’alto nell’atmosfera” (Rousay, par. 6). Queste termiche possono portare alla formazione di nuvole, che a loro volta possono servire come un altro vettore di trasferimento di energia.