Каким способом передается энергия солнца к земле: Каким способом передается энергия от Солнца к Земле и другим планетам Солнечной системы?

Содержание

«Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу?» — Яндекс Кью

Что такое солнечная энергия: передача и использование

Солнце — это звезда, где в непрерывном режиме, происходят термоядерные реакции с выделением большого количества тепла. Солнечная энергия бесплатна и легко доступна. Это идеальный источник энергии, по сравнению с ископаемым топливом, запасы которого не бесконечны. Поэтому люди пытаются воспользоваться этим ресурсом, чтобы обеспечить себя бесконечной энергией.

Содержание

Расположение Земли относительно Солнца
Что такое энергия солнца?
Каким способом передается энергия от солнца?
Ядро
Радиационная зона
Конвективная зона
Фотосфера
Солнечная радиация
Виды солнечной радиации
Спектральный состав
Как использовать солнечную энергию?
Способы использования солнечной энергии
Солнечное освещение
Солнечное отопление
Мобильные устройства, использующие энергию солнца.
Транспорт на солнечных батареях
Заключение

Расположение Земли относительно Солнца

Солнце расположено в центре Солнечной системы, а другие тела (планеты, астероиды и кометы) вращаются вокруг него. Земля является третьей планетой от Солнца и также вращается вокруг этой звезды. Полный оборот занимает 365,25 дней. Расстояние между Землей и светилом называется астрономической единицей (au), которая является единицей измерения расстояний по всей Солнечной системе.

Au в среднем составляет 149,6 миллиона километров.

Свету требуется около восьми минут, чтобы попасть на поверхность Земли, перемещаясь со скоростью 300 000 километров в секунду.

Земля не движется вокруг Солнца по идеальному кругу. Ее орбита имеет эллиптическую или овальную форму. В разное время года Земля либо приближается, либо удаляется от него. От перигелия (ближайшая к светилу точка орбиты земли) расстояние между Солнцем и Землей составляет 147 миллионов километров. Земля ближе всего к данной звезде в начале января. От афелия (дальняя к светилу точка орбиты земли) расстояние между ними составляет около 152 миллионов километров. Земля находится дальше всего от звезды в начале июля.

Что такое энергия солнца?

Энергия солнца — это самый богатый энергетический ресурс на Земле, который может быть преобразован из лучистой энергии в электрическую или тепловую. Лучистая энергия — это энергия электромагнитного и гравитационного излучения. Является формой кинетической энергии, которая создается путем изменения конфигурации электронов. Она может проходить через воздух, жидкость, стекло, пространство или любое другое вещество. Лучистая энергия движется с очень высокой скоростью по прямой линии и может передаваться, отражаться или поглощаться. Небесное светило делает больше для нашей планеты, чем просто обеспечивает светом в дневное время. Каждая частица солнечного света, называемая фотоном, содержит энергию, которую получает планета. Солнечная энергия отвечает за все наши источники энергии на Земле. Количество солнечной радиации, которое попадает на поверхность Земли каждый час достаточно для удовлетворения потребностей в энергии всей планеты в течение целого года.

Каким способом передается энергия от солнца?

Солнечная энергия образуется путем ядерного синтеза. Этот процесс высвобождает невероятное количество энергии в виде света и тепла. До того, как солнечная энергия от центра солнца достигнет поверхности планеты Земля, ей необходимо пройти путь, включающий в себя несколько этапов. Эти этапы – составляющие компоненты солнца.

Ядро

Ядро — это область, которая составляет 20–25% солнечного радиуса. (Радиус солнца составляет 696 тысяч километров). В ядре энергия производится атомами водорода (H), превращающимися в молекулы гелия (He). Это возможно благодаря экстремальному давлению (25,33 триллиона кПа) и температуре (15,7 миллионам К)

Ядро является единственной частью Солнца, которая производит значительное количество тепла посредством синтеза. Остальная часть звезды нагревается энергией, которая передается от ядра через последовательные слои, достигая солнечной фотосферы и выходя в космос.

Радиационная зона

Радиационная зона – эта зона, которая начинается у границы ядра и достигает длины до 70% солнечного радиуса.

Солнечный материал в этом слое горячий и достаточно плотный. В основном, он включает в себя ионы водорода и гелия, испускающие фотоны, а перенос энергии в этой зоне происходит благодаря излучению и поглощению фотонов.

Температура падает в этом слое, начиная примерно с 7 миллионов кельвинов ближе к ядру до 2 миллионов на границе с конвективной зоной. Плотность также падает в этом слое, переходя от 20 г/см³ ближе к ядру, до 0,2 г/см³ на верхней границе.

Конвективная зона

Конвективная зона — это внешний слой Солнца, который занимает примерно четверть радиуса. Здесь энергия переносится к поверхности восходящими потоками горячего газа. Достигнув поверхности, газ, излучая энергию, охлаждается, в результате чего его плотность увеличивается. Это заставляет его снова опускаться к основанию конвекционной зоны, где он снова нагревается и конвективный цикл продолжается.

Фотосфера

Фотосфера – видимая поверхность Солнца. Именно здесь солнечный свет и тепло, которые излучаются и конвертируются на поверхность, распространяются в космос. Температуры в слое колеблются от 4 500 до 6 000 К.

Энергия, излучаемая фотосферой, затем распространяется в пространстве и достигает атмосферы Земли. На Земле верхний слой атмосферы (озоновый слой) фильтрует большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, но пропускает часть на поверхность. Полученная энергия затем поглощается воздухом и корой Земли, нагревая планету и обеспечивая организмы источником энергии.

Солнечная радиация

Солнечная радиация – это поток поступающей энергии, распространяющийся в виде электромагнитных волн, проходящих через атмосферу. Измеряется мощностью переносимой ею энергии на единицу площади поверхности (Ватт/м2). Около поверхности Земли можно принять среднее значение солнечной радиации равное 635 Вт/м²

Виды солнечной радиации

Прямая радиация — это лучи, которые исходят от солнца. В зависимости от высоты расположения звезды над уровнем горизонта меняется сила этих лучей. Максимальный уровень наблюдается в 12 часов дня, минимальный – в утреннее и вечернее время. Интенсивность воздействия имеет связь с временем года: наибольшая возникает летом, наименьшая – зимой. В горах уровень радиации больше, чем на равнинных поверхностях. Загрязнения в воздухе снижают интенсивность световых лучей. Чем ниже солнце над уровнем горизонта, тем меньше ультрафиолета.
Отраженная радиация – это излучение, которое отражается водой или поверхностью земли.
Рассеянная радиация формируется при рассеивании светового потока. Именно от нее зависит голубая окраска неба при безоблачной погоде.
Поглощенная радиация имеет зависимость от отражательной способности земной поверхности – альбедо.
Суммарная радиация – это проникающие на землю прямые и рассеянные лучи. При отсутствии облачности, примерно в 12 часов дня в летнее время года она достигает своего максимума.

Структура поглощения и отражения солнечной радиации

Спектральный состав

Спектральный состав излучения многообразен:

видимые лучи дают освещенность и имеют большое значение в жизни растений;
ультрафиолет – электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 100 до 400 нанометров.
инфракрасное облучение дает ощущение тепла и воздействует на рост растительности.

Как использовать солнечную энергию?

Солнечные лучи используются для генерации фотоэлектрической энергии (PV). Солнечную энергию используют фотогальванические элементы для преобразования солнечного света в электричество. Второй способ использования энергии солнца – концентрация солнечной энергии (CSP) при помощи термодинамических солнечных электростанций.

фотогальванические элементытермодинамическая солнечная электростанция

Электростанции концентрированной солнечной энергии фокусируют тепловую энергию солнца для производства пара, который приводит в действие турбину для выработки электроэнергии и для солнечного отопления.

Способы использования солнечной энергии

Способы использования солнечной энергии следующие:

Солнечное освещение;
Солнечное отопление;
Мобильные устройства, использующие энергию солнца;
Транспорт на солнечных батареях.

Солнечное освещение

Эффективность уличного освещения может быть улучшена с помощью одного из самых простых методов – наружного солнечного освещения.

Беспроводные солнечные светильники предназначены для работы исключительно на солнечном свете, который предварительно был преобразован в электричество и аккумулирован в течении светового дня. Данные светильники не нуждаются в питании из электросети в ночное время. Эта форма освещения хорошо зарекомендовала себя в качестве экономичного и эффективного продукта, который может уменьшить счет за электроэнергию.

Солнечная энергия является эффективным, простым и доступным средством для питания уличных фонарей и другого наружного освещения, таких как ландшафтное освещение и уличные гирлянды. Этот экономичный метод освещения также снижает вероятность остаться без света из-за перебоев поставок электроэнергии, вызванных неполадками в электросетях.

Солнечное отопление

Солнечные водонагреватели и обогреватели также могут быть эффективным способом обогрева вашего дома, без установки солнечных панелей. Обогреватели поглощают солнечные лучи, преобразуя их в тепловую энергию, используя либо жидкость, либо воздух в качестве теплоносителя. Системы солнечного теплоснабжения могут быть пассивного или активного типа. Пассивные системы используют естественную циркуляцию теплоносителя за счет естественной конвекции.

В активных системах циркуляция теплоносителя осуществляется за счет насосов.

Основным преимуществом использования солнечной тепловой технологии является то, это экономичное средство для обогрева вашего дома.

Мобильные устройства, использующие энергию солнца.

Портативная электроника потребовала портативного зарядного решения для потребителей, и солнечная энергия предоставляет такое решение. Зарядные устройства на солнечных батареях могут заряжать мобильные устройства, такие как электронные книги, планшеты и мобильные телефоны, фонарики.

Транспорт на солнечных батареях

Транспорт на основе фотоэлектрической энергии – один из инновационных вариантов использования энергии солнца. Метро, автобусы, самолеты, автомобили и даже поезда – все они могут получать энергию от солнца.

К примеру, солнечные автобусы уже обеспечили себе репутацию в Китае.

Заключение

Мир отходит от ископаемого топлива, находя возобновляемые источники для повседневных электронных устройств. Солнечная энергетика только приобретет популярность в качестве энергетической альтернативы для бытовых и производственных нужд. Она является чистой, возобновляемой и надежной формой энергии. Она не выделяет никаких вредных или токсичных загрязнителей в атмосферу. Вместо этого солнечные панели преобразуют бесконечный запас энергии от солнца в нашу ежедневную потребность в электроэнергии.

Солнечная энергетика позволяет в разы сократить проблемы экологии. Установка электрической генерирующей системы на солнечных батареях является экономичным решением экологической проблемы в мире. Вы можете помочь сохранить окружающую среду, а также полностью контролировать свои расходы энергии на долгие годы. Инвестиции в солнечную энергетику — это инвестиции в будущее.

Климатические исследования, Южная Флорида

Перейти к основной области содержимого

Солнечное излучение

Изображение предоставлено НАСА.

Почти вся энергия, доступная на поверхности Земли, исходит от Солнца. Солнце получает энергию от процесса ядерного синтеза. Этот процесс происходит в ядре или недрах Солнца, где температура и давление чрезвычайно высоки. В течение большей части жизни Солнца энергия поступает от слияния ядер водорода. В этом процессе (объясняемом просто) четыре ядра водорода сливаются, образуя ядро гелия. Энергия высвобождается, потому что ядро гелия имеет немного меньшую массу, чем четыре исходных ядра водорода. Знаменитая формула Эйнштейна (E = mc2 или Энергия = масса × скорость света в квадрате) объясняет, почему высвобождается энергия. Эта энергия в конечном итоге проникает во внешние области Солнца и излучается или излучается в виде энергии, известной как электромагнитное излучение. Частица электромагнитного излучения известна как фотон. Электромагнитное излучение, также известное как лучистая энергия (или излучение), распространяется в виде электромагнитных волн.

Электромагнитные волны

Электромагнитные волны — это волны, которые могут заставлять заряженные частицы (например, электроны) двигаться вверх и вниз. Эти волны обладают как электрическими, так и магнитными свойствами и могут проходить через газы, жидкости, твердые тела и пустое пространство (или вакуум) со скоростью почти 300 000 километров в секунду (скорость света).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны и частотой. Длина волны — это расстояние между двумя гребнями или впадинами волн. Самая высокая точка волны называется гребнем, а самая низкая точка волны называется впадиной. Частота выражается в герцах (Гц) и относится к числу длин волн, которые проходят фиксированную точку за 1 секунду. Чем короче длина волны, тем выше будет ее частота. Обратное также верно. Например, радиоволны имеют самую большую длину волны и самую низкую частоту.

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр представляет собой полный диапазон электромагнитного излучения. Область спектра с более короткой длиной волны, чем у фиолетового цвета, называется ультрафиолетовым излучением, а область спектра с большей длиной волны, чем у красного цвета, называется инфракрасным излучением.

Электромагнитный спектр

Общеупотребительные метрические единицы

Префикс/символ	Значение	Множитель
гига (Г)	Один миллиард	10 ⁹	1 000 000 000
мега (М)	Один миллион	10 ⁶	1 000 000
кг (к)	Одна тысяча	10 ³	1000
гектор (ч)	Сто	10 ²	100
дека (да)	Десять	10	10 ¹
деци (г)	Одна десятая	10 ^-1	0,1
санти (с)	Сотая	10 ^-2	0,01
милли(м)	Тысячная	10 ^-3	0,001
микро (мк)	Миллионная	10 ^-6	0,000001
нано (н)	Одна миллиардная	10 ^-9	0,000000001

Электромагнитный спектр Солнца

Энергия, достигающая Земли, известна как солнечное излучение. Хотя солнце излучает излучение на всех длинах волн, примерно 44% приходится на длины волн видимого света. Область спектра, называемая видимым светом (свет, который могут обнаружить наши глаза), состоит из
относительно короткие длины волн в диапазоне от 400 нанометров (нм) или 0,4 микрометра (мкм) до 700 нм или 0,7 мкм.

Электромагнитный спектр Солнца

Предыдущая страница
Следующая страница

Первичный источник энергии Земли — помимо погоды и круговорота воды

Фотография астронавта ISS015-E-10469, любезно предоставлено NASA/JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth.

Климатическая грамотность: основные принципы наук о климате обобщает наиболее важные принципы и концепции наук о климате. В нем представлена информация, которая необходима отдельным лицам и сообществам для понимания климата Земли, последствий изменения климата и подходов к адаптации и смягчению последствий изменений. В этой статье представлены базовые научные знания для понимания Основополагающего принципа 1.

Солнце — основной источник энергии для климатической системы Земли. — первый из семи основных принципов климатологии. Принцип 1 закладывает основу для понимания климатической системы Земли и энергетического баланса. Солнце согревает планету, управляет гидрологическим циклом и делает возможной жизнь на Земле. Количество солнечного света, поступающего на поверхность Земли, зависит от отражательной способности поверхности, угла наклона Солнца, выхода Солнца и циклических изменений орбиты Земли вокруг Солнца.

Следующие понятия имеют основополагающее значение для понимания Принципа 1. Нажмите на понятие, чтобы найти базовые знания, необходимые для его понимания.

Концепция А . Солнечный свет, достигающий Земли, может нагревать землю, океан и атмосферу. Часть этого солнечного света отражается обратно в космос поверхностью, облаками или льдом. Большая часть солнечного света, достигающего Земли, поглощается и нагревает планету.

Концепция B . Когда Земля излучает столько же энергии, сколько поглощает, ее энергетический баланс находится в равновесии, а ее средняя температура остается стабильной.

Концепция C . Наклон оси Земли относительно ее орбиты вокруг Солнца приводит к предсказуемым изменениям продолжительности дневного света и количества солнечного света, получаемого на любой широте в течение года. Эти изменения вызывают годовой цикл сезонов и связанные с ними изменения температуры.

Концепция D . Постепенные изменения вращения Земли и ее орбиты вокруг Солнца меняют интенсивность солнечного света, получаемого в полярных и экваториальных регионах нашей планеты. По крайней мере, в течение последнего миллиона лет эти изменения происходили в виде 100 000-летних циклов, которые порождали ледниковые периоды и более короткие теплые периоды между ними.

Концепция E . Значительное увеличение или уменьшение выходной энергии Солнца заставит Землю нагреваться или охлаждаться. Спутниковые измерения, проведенные за последние 30 лет, показывают, что выход энергии Солнца изменился незначительно и в обоих направлениях. Считается, что эти изменения солнечной энергии слишком малы, чтобы быть причиной недавнего потепления, наблюдаемого на Земле.

Вы также можете увидеть, где эти понятия встречаются в документах национальных стандартов, а также распространенные заблуждения в Стандарты и связи с учебными планами статья.

Примечание. Дополнительные идеи и ресурсы для преподавания каждого из Основных принципов наук о климате см. в Сети по повышению осведомленности о климате и энергетике. Еще одним хорошим введением в семь основных принципов является «Земля: руководство оператора», часовой фильм, показанный на канале PBS и основанный на одноименной книге Ричарда Элли. Весь фильм доступен, но сайт также предоставляет короткие фрагменты для предварительного просмотра и загрузки учителями (требуется бесплатная, простая регистрация), как со скрытыми субтитрами для ESL, так и с поддержкой научного понимания. Видео от Агентства по охране окружающей среды США (EPA), Климат 101 (второй ряд, средний) исследует, что такое изменение климата, признаки или индикаторы того, что планета нагревается, и почему это важно. Посмотрите видео, чтобы узнать больше о причинах и последствиях изменения климата и практических решениях по сокращению выбросов углекислого газа и других парниковых газов. Отличное опровержение скептиков в отношении изменения климата можно найти в книге «Почему скептики глобального потепления ошибаются» (опубликовано 22 февраля 2012 г.).

Концепция A . Солнечный свет, достигающий Земли, может нагревать землю, океан и атмосферу. Часть этого солнечного света отражается обратно в космос поверхностью, облаками или льдом. Большая часть солнечного света, достигающего Земли, поглощается и нагревает планету.

Знаете ли вы, что Солнце выбрасывает в космос более миллиарда тонн вещества со скоростью миллионы километров в час?

Предоставлено консорциумом SOHO. SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) — проект международного сотрудничества между Европейским космическим агентством и НАСА

В конечном счете, энергия Солнца является движущей силой погоды, климата и жизни на Земле. Но какие виды энергии исходят от Солнца? Как эта энергия перемещается в пространстве? И что произойдет, когда он достигнет Земли?

Солнце излучает множество форм электромагнитного излучения в различных количествах. Как показано на следующей диаграмме, около 43 процентов всей лучистой энергии, излучаемой Солнцем, приходится на видимые части спектра. Основная часть остатка приходится на ближний инфракрасный диапазон (49процентов) и ультрафиолетовой секции (7 процентов). Менее 1 процента солнечной радиации испускается в виде рентгеновских лучей, гамма-волн и радиоволн.

Передача энергии от Солнца через почти пустое пространство (помните, что космос — это вакуум) осуществляется в основном за счет излучения. Излучение — это передача энергии движением электромагнитных волн.

Когда энергия Солнца достигает Земли, она сначала перехватывается атмосферой. Небольшая часть солнечной энергии поглощается непосредственно, особенно некоторыми газами, такими как озон и водяной пар.

Часть солнечной энергии отражается обратно в космос облаками и поверхностью Земли.

Однако большая часть радиации поглощается поверхностью Земли. Когда излучение поглощается веществом, атомы в веществе движутся быстрее, и вещество становится теплым на ощупь. Поглощенная энергия преобразуется в тепловую энергию. Эта тепловая энергия играет важную роль в регулировании температуры земной коры, поверхностных вод и нижних слоев атмосферы.

Каждая поверхность на Земле поглощает и отражает энергию в разной степени, в зависимости от цвета и текстуры поверхности. Объекты темного цвета поглощают больше видимого излучения; светлые объекты отражают больше видимого излучения. Блестящие или гладкие предметы отражают больше, а тусклые или шероховатые предметы больше поглощают. Различия в отражении влияют на температуру, погоду и климат.

Ученые используют термин альбедо для описания процента солнечного излучения, отраженного обратно в космос объектом или поверхностью.

Совершенно черная поверхность имеет альбедо 0 (все излучение поглощается). Совершенно белая поверхность имеет альбедо 1,0 (все излучение отражается).

Различные элементы Земли (например, снег, лед, тундра, океан и облака) имеют разное альбедо. Например, суша и океан имеют низкое альбедо (обычно от 0,1 до 0,4) и поглощают больше энергии, чем отражают. Снег, лед и облака имеют высокое альбедо (обычно от 0,7 до 0,9) и отражают больше энергии, чем поглощают.

Среднее альбедо Земли составляет около 0,3. Другими словами, около 30 процентов поступающей солнечной радиации отражается обратно в космос, а 70 процентов поглощается.

Датчик на борту спутника НАСА «Терра» в настоящее время собирает подробные данные о том, сколько солнечного света земная поверхность отражает обратно в атмосферу. Точно измеряя альбедо нашей планеты, спектрорадиометр с визуализацией среднего разрешения (MODIS) помогает ученым понять и предсказать, как различные особенности поверхности влияют как на краткосрочные погодные условия, так и на долгосрочные климатические тенденции.

Изображение предоставлено Земной обсерваторией НАСА.

Цвета на этом изображении подчеркивают альбедо земной поверхности в диапазоне от 0,0 до 0,4. Области, окрашенные в красный цвет, показывают самые яркие и отражающие области; желтый и зеленый — промежуточные значения; а синие и фиолетовые показывают относительно темные поверхности. Белым цветом указано, где данные не были доступны, и данные об альбедо над океанами не предоставляются.

Как показано на изображении, покрытая снегом и льдом Арктика имеет высокое альбедо. (Хотя данных не было, у Антарктиды также должно было быть высокое альбедо.) Пустынные районы, такие как Сахара в Северной Африке, также отражают большое количество радиации. Лесные массивы или участки с темной почвой поглощают больше радиации и имеют более низкое альбедо.

Человеческие и природные процессы изменили альбедо земных поверхностей. Воздействие человека, такое как вырубка лесов, загрязнение воздуха и уменьшение арктического морского льда, повлияло на значения альбедо. Эти изменения изменяют чистое количество энергии, поглощаемой и излучаемой обратно в космос.

Ресурсы

Первый свет SDO
Обсерватория солнечной динамики (SDO) теперь является лучшим глазом НАСА для наблюдения за Солнцем с разрешением, намного превосходящим любой предыдущий телескоп. Это одни из первых снимков со спутника — они просто потрясающие.

Достижение солнечного баланса
Этот короткометражный фильм (3,6 минуты) от НАСА исследует жизненно важную связь между Землей и Солнцем.

Альбедо Земли и глобальное потепление
Это интерактивное задание, разработанное НАСА и Геологической службой США, иллюстрирует концепцию альбедо.

Изменение климата: откуда мы знаем?
На этой странице веб-сайта НАСА «Взгляд на Землю — глобальное изменение климата» представлен обзор наиболее убедительных исследований, подтверждающих быстрое изменение климата, вызванное деятельностью человека.

Концепция B . Когда Земля излучает столько же энергии, сколько и поглощает, ее энергетический баланс сбалансирован, а средняя температура остается стабильной.

Радиационный баланс Земли — это концепция, которая помогает нам понять, сколько энергии Земля получает от Солнца и сколько энергии Земля излучает обратно в космическое пространство. Температура Земли не растет бесконечно, потому что тепло всегда излучается обратно в космос. Солнечное тепло перераспределяется от экватора к полюсам, а также от поверхности Земли и нижних слоев атмосферы обратно в космос. Облака также переносят энергию от поверхности Земли.

Фотография астронавта ISS006-E-19436, любезно предоставлено NASA/JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth.

Солнечное отопление способствует испарению. Теплый влажный воздух становится плавучим и поднимается вверх, перемещая энергию с поверхности высоко в атмосферу. Энергия высвобождается обратно в атмосферу, когда водяной пар конденсируется в жидкую воду или замерзает в кристаллы льда. Этот чистый поток энергии в систему Земли и из нее является энергетическим балансом Земли.

Центр атмосферных исследований НАСА. Используется с разрешения.

Когда поток поступающей солнечной энергии уравновешивается равным потоком тепла в космос, Земля находится в радиационном равновесии, а глобальная температура относительно стабильна. Все, что увеличивает или уменьшает количество входящей или исходящей энергии, нарушает радиационное равновесие Земли; глобальные температуры повышаются или понижаются в ответ. Изменения в земной коре, такие как оледенение, обезлесение и таяние полярных льдов, изменяют количество и длину волны электромагнитного поглощения и отражения на поверхности Земли. Эти дестабилизирующие воздействия называются климатическими воздействиями.

Искусственное воздействие включает загрязнение частицами (аэрозоли), которые поглощают и отражают падающий солнечный свет; вырубка лесов, которая меняет то, как поверхность Земли отражает и поглощает солнечный свет; и повышение концентрации углекислого газа в атмосфере и других парниковых газов, которые уменьшают тепло, излучаемое в космос. Форсирование может запустить петли обратной связи, которые могут усилить или ослабить исходное событие.

Гамильтонский сталелитейный завод, Онтарио, Канада. Фото предоставлено haglundc, Flickr.

Вулкан Шивелуч, Камчатка, Россия. Фото любезно предоставлено Международной космической станцией, космический полет НАСА.

Потеря льда на полюсах, что делает их менее отражающими, является примером петли обратной связи. Уменьшение площади льда в полярных регионах (в частности, морского льда в Арктике) является частью положительной обратной связи, которая может ускорить изменение климата. Более высокие температуры тают снег и лед, что снижает альбедо Земли, вызывая дальнейшее потепление и большее таяние.

Изображение предоставлено Хьюго Алениусом, UNEP/GRID-Arendal Maps and Graphics Library.

По данным НАСА, сентябрьский морской лед в Арктике в настоящее время сокращается со скоростью 11,5% за десятилетие по сравнению со средним показателем за период с 1979 по 2000 год. Арктический морской лед достигает своего минимума каждый сентябрь. На приведенном ниже графике показана среднемесячная протяженность морского льда в Арктике в сентябре с 1979 по 2010 год, полученная на основе спутниковых наблюдений. Протяженность сентября 2010 г. была третьей по величине в спутниковых записях. Вы можете увидеть интерактивные графики для пяти ключевых показателей на странице веб-сайта НАСА «Взгляд Земли на ключевые показатели глобального изменения климата».

Уровень арктического морского льда, изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech.

Ресурсы

Изменение климата: достижение солнечного баланса (3:35)
В этом видео НАСА рассматривается роль солнца в управлении климатической системой. Он использует красочную анимацию, чтобы проиллюстрировать энергетический баланс Земли и то, как увеличение выбросов парниковых газов создает дисбаланс в энергетическом балансе, что приводит к потеплению. В видео также рассказывается, как спутниковая программа НАСА собирает данные о Солнце.

Энергетический бюджет Земли
В этой тематической статье Земной обсерватории НАСА представлена дополнительная информация о концепции энергетического баланса Земли.

Облака: дикая карта изменения климата
Этот ресурс пытается ответить на вопрос «Смогут ли облака ускорить или замедлить глобальное потепление?»

Наклон оси вращения Земли и орбита Земли работают вместе, чтобы создать времена года. Когда Земля движется вокруг Солнца, она остается наклоненной в том же направлении под углом 23,5 градуса к Полярной звезде. Это означает, что иногда северная половина Земли указывает на Солнце (лето), а иногда — в сторону (зима).

На этом рисунке показан наклон земной оси, который вызывает смену времен года. Изображение предоставлено CLEAN.

Точки на орбите Земли, когда она больше всего наклонена к Солнцу или от него, называются солнцестояниями и отмечают смену летнего и зимнего сезонов. Когда северное полушарие наклонено к Солнцу, южное полушарие наклонено в сторону. Это объясняет, почему времена года в полушариях противоположны. На полпути между солнцестояниями Земля не наклонена ни прямо к Солнцу, ни прямо от него. В это время, называемое равноденствием, оба полушария получают примерно одинаковое количество солнечного света. Равноденствия отмечают сезоны осени и весны.

Земля на своей орбите в дни солнцестояния и равноденствия. Обратите внимание, что перспектива нереалистична. Это вид сбоку, и он игнорирует эффект перспективы, чтобы показать, что орбита Земли почти круговая. Изображение предоставлено Windows to the Universe.

Интенсивность солнечного излучения во многом зависит от угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность Земли, называемого углом падения. Если Солнце расположено прямо над головой или под углом 90 градусов к горизонту, входящие лучи падают на поверхность Земли под прямым углом и являются наиболее интенсивными. Если Солнце находится на 45 градусов выше горизонта, входящие лучи падают на поверхность Земли под углом. Это приводит к тому, что лучи распространяются по большей площади поверхности, уменьшая интенсивность излучения. На следующем рисунке моделируется эффект изменения угла падения с 9от 0 до 45 градусов. Как показано, более низкий угол наклона солнца приводит к тому, что излучение принимается на гораздо большей площади поверхности.

Влияние угла на область, принимающую входящий луч излучения. Изображение предоставлено Энциклопедией Земли.

Летом солнечный свет падает на землю более прямо (ближе к перпендикуляру), концентрируя солнечную энергию. Эта концентрированная энергия способна нагревать поверхность быстрее, чем это возможно в зимнее время, когда солнечные лучи падают на землю под большим углом, рассеивая энергию. От экватора до полюсов солнечные лучи встречаются с Землей под все меньшими и меньшими углами, и свет распространяется на все большие и большие площади поверхности.

Иллюстрация предоставлена Ником Стробелем, www.astronomynotes.com.

В дополнение к меньшей концентрации энергии время, в течение которого поверхность Земли залита светом, также отличается. Из-за наклона оси части земной поверхности, находящиеся в дневном свете (незаштрихованная часть рисунка) и в тени (заштрихованная), обычно не равны. К северу от экватора день длиннее ночи, а на Северном полюсе ночи нет вообще.

Количество светового дня летом и зимой. Иллюстрация предоставлена Ником Стробелем, www.astronomynotes.com.

На экваторе интенсивность солнечного луча постоянна и продолжительность дня не меняется; следовательно, не существует весны, лета, осени и зимы, хотя, в зависимости от погодных условий, могут быть «влажный» и «сухой» сезоны.

Ресурсы

Времена года Земли
Компьютерная анимация о причинах смены времен года. Голос за кадром описывает движение Земли вокруг Солнца, чтобы показать, как солнечный свет воздействует на наклоненную Землю в разное время года, вызывая сезонные изменения.

Лаборатория основных координат и времен года
Модуль времен года программы астрономического образования Университета Небраски-Линкольн позволяет вам понять эти концепции, манипулируя такими вещами, как положение Земли на ее орбите и ваше положение на Земле.

Концепция D . Постепенные изменения вращения Земли и орбиты вокруг Солнца меняют интенсивность солнечного света, получаемого в полярных и экваториальных регионах нашей планеты. По крайней мере, в течение последнего миллиона лет эти изменения происходили в виде 100 000-летних циклов, которые порождали ледниковые периоды и более короткие теплые периоды между ними.

В результате работы климатологов были найдены доказательства того, что лишь ограниченное число факторов в первую очередь ответственны за большинство прошлых эпизодов изменения климата на Земле. Одним из таких факторов являются вариации орбитальных характеристик Земли.

Влияние вариаций орбитальных характеристик Земли исследовал сербский математик Милутин Миланкович, начиная с 1910-х годов. Он сделал серию астрономических расчетов, которые продемонстрировали, как колебания орбиты Земли сыграли роль в ледниковых периодах и других изменениях климата. Он обнаружил, что по мере того, как Земля движется в космосе вокруг Солнца, циклические изменения трех элементов геометрии Земля-Солнце в совокупности вызывают изменения в количестве солнечной энергии, достигающей Земли:

Изменения эксцентриситета орбиты Земли – форма орбиты вокруг Солнца.
Изменения угла наклона – изменения угла, под которым земная ось образует плоскость земной орбиты.
Прецессия – изменение направления оси вращения Земли.

Вместе периоды этих орбитальных движений стали известны как циклы Миланковича.

Циклы Миланковича, такие как прецессия равноденствий (23 000 лет), наклонение (41 000 лет) и эксцентриситет (периоды 100 000 и 400 000 лет), влияют на изменение климата в долгосрочных масштабах, поскольку они влияют на количество солнечного света, излучаемого на Землю. Они измеряются с использованием данных, полученных из морских отложений, геоморфологических особенностей, а также астрономических наблюдений и расчетов. Понимание циклов Миланковича помогает реконструировать прошлую изменчивость климата во временном масштабе 100 000 лет и более.

В настоящее время циклы Миланковича находятся в точке, которая помещает Землю в межледниковый период – теплый период с относительно стабильным климатом. Прогнозируется, что этот теплый период продлится десятки тысяч лет, но не ожидается, что климат потеплеет в течение десятилетий. По этой причине недавние климатические изменения не считаются связанными с природными циклами, описанными Миланковичем.

Ресурсы

Милютин Миланкович
Биография Миланковича с упором на его исследования.

Причины изменения климата
В этой статье из онлайновой Энциклопедии Земли обсуждаются факторы, ответственные за прошлые эпизоды изменения климата.

Инструмент информации о временной шкале климата
Этот инструмент представляет собой интерактивную матрицу, позволяющую пользователям изучать климатическую информацию в различных масштабах во времени.

Концепция E . Значительное увеличение или уменьшение выработки солнечной энергии приведет к тому, что Земля нагреется или остынет. Спутниковые измерения, проведенные за последние 30 лет, показывают, что выход энергии Солнца изменился незначительно и в обоих направлениях. Считается, что эти изменения солнечной энергии слишком малы, чтобы быть причиной недавнего потепления, наблюдаемого на Земле.

Солнечные ученые давно знают, что изменчивость Солнца изменяет распределение энергии в атмосфере Земли, но ее прямое влияние на изменение климата остается под вопросом. Изменения солнечной радиации надежно измеряются спутниками всего 30 лет. Эти точные наблюдения показывают изменения в несколько десятых процента, которые зависят от уровня активности в 11-летнем солнечном цикле. Хотя компонент недавнего глобального изменения климата мог быть вызван повышенной солнечной активностью последнего солнечного цикла, этот компонент был очень мал по сравнению с воздействием парниковых газов.

Измерения, проведенные спутниками, оснащенными радиометрами, в 1980-х и 1990-х годах показали, что выходная энергия Солнца может быть более изменчивой, чем считалось ранее. Измерения, проведенные в начале 1980-х годов, даже показали уменьшение на 0,1 процента общего количества солнечной энергии, достигающей Земли всего за 18 месяцев. Ученые, изучающие краткосрочные вариации выхода солнечной энергии, в том числе 22-летний солнечный цикл солнечной активности, измеряемый между минимальным и максимальным периодом, определили, что количество дополнительной солнечной энергии, достигающей Земли, относительно невелико, недостаточно для объяснения недавнего изменение климата.

В начальный период открытия глобального изменения климата масштабы влияния Солнца на климат Земли не были хорошо изучены. Однако с начала 1990-х годов были проведены обширные исследования, чтобы определить, какую роль, если таковая имеется, играет Солнце в глобальном потеплении или изменении климата. В недавнем обзорном документе, составленном учеными-солнечниками и климатологами (Gray, et al. , 2010), подробно описаны эти исследования. Их итог: хотя Солнце может играть небольшую роль, «тем не менее, оно намного меньше предполагаемого радиационного воздействия из-за антропогенных изменений». То есть деятельность человека является основным фактором глобального изменения климата.

Ресурсы

Солнечная активность и изменение климата
На этой странице представлена дополнительная информация о связи между солнечной активностью и изменением климата.

«Нет связи Солнца» с изменением климата
В этой статье, опубликованной в 2007 году, делается вывод о том, что изменения солнечной активности не могут быть причиной современного изменения климата.

Ссылки

Помимо пингвинов и белых медведей . Получено с http://beyondpenguins.nsdl.org

ЧИСТЫЙ. Преподавание климатологии и энергетики . Получено с http://cleanet.org/clean/literacy/index.html

Энциклопедия Земли.

Каким способом передается энергия солнца к земле: Каким способом передается энергия от Солнца к Земле и другим планетам Солнечной системы?

«Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу?» — Яндекс Кью

Что такое солнечная энергия: передача и использование

Расположение Земли относительно Солнца

Что такое энергия солнца?

Каким способом передается энергия от солнца?

Ядро

Радиационная зона

Конвективная зона

Фотосфера

Солнечная радиация

Виды солнечной радиации

Спектральный состав

Как использовать солнечную энергию?

Способы использования солнечной энергии

Солнечное освещение

Солнечное отопление

Мобильные устройства, использующие энергию солнца.

Транспорт на солнечных батареях

Заключение

Климатические исследования, Южная Флорида

Солнечное излучение

Электромагнитные волны

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр Солнца

Первичный источник энергии Земли — помимо погоды и круговорота воды

Комментарии

Добавить комментарий Отменить ответ