Солнечная энергия и Магнитное поле Земли
Энергия циркулирует по сферам Земной системы и между ними. Основная часть энергии, поступающей в систему Земли, – это солнечная энергия, то есть энергия солнечного света. Небольшое количество энергии попадает в систему в виде геотермальной энергии из недр Земли. Энергия может передаваться через систему Земли разными способами. Этот процесс реализуется через три механизма: излучение, конвекция и теплопроводность.
Солнечная энергия
Солнечная энергия поступает в систему Земли посредством излучения, преимущественно в виде видимого света. Излучение - это процесс теплопередачи, при котором источник тепла и нагреваемая поверхность/объект не находятся в прямом контакте. Энергия излучается или движется от источника к объекту в форме волн.
Значительная часть энергии, испускаемой Солнцем, не достигает поверхности Земли: около 19% солнечной радиации поглощается облаками и газами в атмосфере до достижения поверхности; примерно 32% отражается облаками или рассеивается воздухом обратно в космос. Два процента поступающей солнечной энергии достигает поверхности, но отражается обратно в космос. В итоге, из всей солнечной энергии, попадающей в земную систему, только примерно 47% поглощается поверхностью Земли.
Конвекция
В процессе конвекции тепло передается за счет движения жидкости, такой как вода или воздух. Конвекция ответственна за перенос тепла из недр Земли на поверхность. Конвекционные ячейки в мантии циркулируют и передают тепло вверх через мантию в литосферу, находящуюся на поверхности Земли. Конвекционные потоки также циркулируют и распределяют тепло в атмосфере и океанах.
Теплопроводность - это передача энергии от одной молекулы к другой. Тепло, передаваемое посредством теплопроводности, перемещается от более теплого тела к более холодному. Тепловая энергия с поверхности земли передается в атмосферу через теплопроводность. Проводимость также может передавать тепло между молекулами воздуха, когда они сталкиваются друг с другом.
Магнитное поле Земли
Сотни лет назад китайцы открыли удивительное свойство некоторых металлических пород. Если подобные камни (или намагниченные железные иглы) плавали на деревянном бруске в воде, они ориентировались в определенном направлении относительно Севера и Юга. Эти камни также обладали способностью притягивать куски железа. Это было открытие магнетизма (и изобретение компаса), а также факта, что Земля сама по себе является гигантским магнитом.
Этот невидимый эффект в настоящее время описывается как следствие действия магнитного поля – области влияния вокруг любого магнита. Земля обладает северным и южным магнитными полюсами, которые расположены вблизи, но не совсем на фактических географических Северном и Южном полюсах. Магнитное поле планеты можно представить посредством линий, называемых линиями магнитного поля, которые соединяют магнитные полюса и изгибаются по краям поля, образуя замкнутые петли.
Магнитное поле Земли имеет гораздо большее значение, чем просто отклонение стрелки компаса. Оно защищает Землю, направляя и захватывая электрически заряженные частицы, такие как протоны и электроны, которые испускаются Солнцем. Этот поток частиц именуется солнечным ветром.
Солнечный Ветер:
Частицы в нем двигаются со скоростью приблизительно 1,6 миллиона километров в час, достигая Земли за несколько дней. Попав в ловушку, частицы движутся по спирали и эффективно отскакивают вперед и назад между полюсами. Некоторые частицы направляются в верхние слои атмосферы Земли, где они сталкиваются с атомами и заставляют их светиться. Это красочное явление известно как полярное сияние, также именуемое северным или южным сиянием.
Магнитосфера Земли
Область пространства, в которой магнитное поле Земли преобладает над окружающей средой и захватывает частицы солнечного ветра, называется магнитосферой. Большое количество заряженных частиц остается там в ловушке. Наибольшие концентрации этих частиц находятся в двух областях, известных как пояса Ван Аллена, расположенные в основном между 8 000 и 32 000 километрами над Землей.
Благоприятное влияние магнитного поля состоит в том, что оно предотвращает проникновение многих частиц солнечного ветра в атмосферу. Без этого поля солнечный ветер мог бы постепенно разрушать большую часть атмосферы планеты.
Марс, почти лишенный магнитного поля, имеет атмосферу, которая примерно в сто раз менее плотная, чем земная. Более слабая гравитация Марса, вероятно, обусловила бы наличие меньшей атмосферы в любом случае, но воздействие солнечного ветра, скорее всего, помогло удалить часть ее воздуха.
Ученые полагают, что магнитное поле Земли создается огромными токами расплавленного металла, текущими в жидком внешнем ядре. Интересно, что ориентация поля время от времени – приблизительно раз в миллион лет – изменяется, так что Северный и Южный магнитные полюса меняются местами.
Этот процесс не до конца изучен, но он имеет решающее значение для геологов, которые используют корреляции между намагниченностью горных пород, чтобы документировать и датировать дрейф континентов.
Земные циклы и Круговорот воды на Земле
Солнечная энергия и Магнитное поле Земли
Что ещё посмотреть: