Энергия Земли

При всем разнообразии температурного режима в разных климатических зонах и в разных ландшафтах на Земле основные источники поступления энергии и ее потерь остаются всегда теми же самыми. Однако их эффективность может меняться в зависимости от различных событий планетного масштаба, что ведет к тем или иным изменениям климата. Наиболее мощный и постоянный источник энергии, поступающей на планету — излучение Солнца. Интенсивность потоков световой и тепловой, в виде инфракрасного излучения, энергии, падающей на Землю от Солнца, практически остается постоянной. Величину энергии излучения на расстоянии в 1 астрономическую единицу от Солнца, то есть на среднем расстоянии Земли от Солнца, называют солнечной-постоянной. Она составляет 1,95 кал/см 2 мин. В течение года интенсивность потока энергии, падающей на Землю, несколько меняется вследствие того, что орбита, по которой планета движется вокруг Солнца, имеет эллиптическую форму, хотя и близкую к круговой.

Второй источник тепла, влияющий на температуру поверхности Земли — внутреннее тепло планеты. В значительной степени поступление этого тепла на поверхность представляет собой утечку того запаса энергии, который Земля получила при своем образовании в составе Солнечной системы. Отчасти оно продолжает, по-видимому, вырабатываться в зоне ядра планеты в результате реакций ядерного распада. Тепло, попадающее на поверхность вследствие разных форм вулканической активности, — это тоже внутреннее тепло планеты.

Все потери энергии планетой происходят в форме тепла, излучаемого в мировое пространство. Все другие формы энергии: световая, энергия ультрафиолетового и рентгеновского излучений, энергия, приносимая космическими частицами, преобразуются в тепловую, причем в значительной мере еще в атмосфере, и переизлучаются в виде инфракрасного излучения.

Значительная часть световой энергии, достигающей Земли, отражается от ее поверхности. Отражающая способность планеты называется альбедо. Изменения альбедо, вызванные увеличением или уменьшением площади облачного слоя, площади, занимаемой хорошо отражающими свет полярными и высокогорными льдами, пустынями, изменения запыленности атмосферы приводят к изменениям количества энергии, поглощаемой планетой, и вызывают изменения климата. В истории Земли изменения альбедо происходили неоднократно, и это было связано в большой мере с геологическими преобразованиями земной коры. Тектоническая активность коры была неравномерной во времени, периоды длительного относительного покоя, когда процессы выветривания постепенно сглаживали старые горы и выравнивали поверхность суши, сменялись периодами более интенсивного движения тектонических плит, образованием новых горных цепей, изменениями уровня мирового океана, возникновением новых или исчезновением прежних морей. В соответствии с изменениями поверхности суши и моря изменялась система морских течений и характер движения циклонов, несущих влагу в удаленные от моря части суши. Смещение основных несущих влагу воздушных потоков к полюсам вело к росту полярных ледовых шапок Земли и одновременно к росту площадей, занимаемых засушливыми и пустынными зонами. Земля начинала получать меньше энергии, что вело к еще более глубоким изменениям климата.

Еще одна причина изменений климата Земли за время ее существования заключается в происходящих через большие промежутки времени изменениях угла наклона оси вращения планеты к плоскости ее орбиты, прецессии земной оси. С прецессией связано не только изменение площади полярных зон и положения полюсов, но и активизация тектонических процессов и горообразования. Горообразование сопровождалось активизацией вулканической активности, в атмосферу выбрасывалось значительное количество вулканического пепла и пыли, что также способствовало увеличению альбедо. Вместе с тем выброс углекислого газа вулканами увеличивал его содержание в атмосфере и усиливал парниковый эффект, что в какой-то мере могло уменьшить остывание поверхности Земли. Постепенное сглаживание горных хребтов выветриванием изменяло пути движения воздушных масс над сушей, уменьшало контраст температур и влажности полярных и экваториальных областей. Сложное и не всегда доступное реконструкции соотношение процессов, влиявших на климат Земли в ее истории, не всегда доступно прогнозированию и в современной ситуации. Вместе с тем климатология накопила достаточно материалов, чтобы с высокой степенью надежности прогнозировать последствия отдельных изменений процессов, влияющих на климат, и, в частности, на среднюю температуру воздуха и ее примерные изменения в разных климатических зонах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.