Энергия и жизнь | страница 12
Глава 3. Солнце — главный источник энергии для поверхности Земли
О солнце, ты живот и красота природы,
Источник вечности и образ божества!
Тобой живет земля, жив воздух, живы воды,
Душа времен и вещества!
А. П. Сумароков
Из большого числа возможных источников энергии, имеющихся у нашей планеты, первое место, несомненно, следует отдать солнечному потоку, который поддерживает необходимые температурные условия Земли (чтобы мы не испарились, перегревшись, или не замерзли, переохладившись).
Культ Солнца был развит у большинства народов, населяющих Землю, и недаром поток солнечной энергии составляет основу всех потоков энергии на нашей планете (рис. 3).
К внешней границе тропосферы подводится поток солнечной радиации примерно 1000 ккал/(см>2·год) (или около 2 ккал/(см>2·мин)). Из-за шарообразности Земли на единицу поверхности внешней границы тропосферы в среднем поступает четвертая часть — примерно 250 ккал/(см>2· год). Треть этого потока отражается, и, следовательно, Земля поглощает 167 ккал/(см>2· год). Из них 59 ккал/(см>2· год) поглощает атмосфера, и на долю поглощения земной поверхностью приходится 108 ккал/(см>2·год). Эта энергия «перерабатывается» различными способами. В виде длинноволнового инфракрасного излучения с поверхности Земли уходит 36 ккал/(см>2· год).
Рис. 3. Укрупненная схема энергетического баланса Земли
(составляющие энергетического баланса, ккал/(см>2 ·год)) [Будыко, 1984].
Благодаря парниковому эффекту поверхность Земли получает около 72 ккал/(см>2·год) радиационной энергии, часть которой — 60 ккал/ (см>2·год) — идет на испарение воды (нижний кружок на рис. 3), а часть — 12 ккал/ (см>2·год) — возвращается в атмосферу через турбулентные потоки воздуха.
Основной передатчик тепла между космосом и Землей — атмосфера — получает от Земли «свои» 60 ккал / (см>2·год) за счет конденсации водяных паров (верхний кружок на рис. 3), упомянутые 12 ккал/(см>2·год)— за счет турбулизации и непосредственно от радиации Солнца — 59 ккал/(см>2 · год). Итог: приход равен 131 ккал/ (см>2·год). И соответственно расход тепла через эффективное излучение — той же величине —131 ед. Вместе с результирующими 36 ккал/(см>2·год) длинноволнового излучения от земной подстилки мы и получим расход в целом — 167 ккал/ (см>2·год), в точности равный приходу энергии с потоком солнечной радиации.
Таким образом, на нашей планете работает «система жизнеобеспечения» с определенным интервалом температур. Среднегодовая температура составляет 14,25°С, при этом в Северном полушарии средняя температура 15,2°С, а в Южном — только 13,3°С из-за высокой отражательной способности ледового панциря Антарктиды.
