A Föld hőegyensúlya

A Föld termikus egyensúlya  a légkörben és a Föld felszínén zajló hőátadási és sugárzási folyamatok energiamérlege. Az atmoszféra-Föld rendszerbe történő fő energiabeáramlást a napsugárzás biztosítja a 0,1-4 mikron spektrális tartományban . Az energiaáram-sűrűség a Naptól 1 csillagászati ​​egységnyi távolságra körülbelül 1367 W/m² ( napállandó ). A 2000-2004-es adatok szerint ez a fluxus az idő függvényében és a Föld felszínén átlagosan 341 W/m² [1] [2] , vagyis a Föld teljes felületére számítva 1,74·10 17 W.

A hőmérleg összetevői

Az energia fő beáramlását a Földre a napsugárzás biztosítja, és átlagosan körülbelül 341 W / m² a bolygó teljes felületén. A belső hőforrások (radioaktív bomlás, sűrűségi rétegződés) ehhez képest elenyészőek (kb. 0,08 W/m² ) [3] .

A Földet érő 341 W/m² -es napsugárzás körülbelül 30%-a ( 102 W/m² ) azonnal visszaverődik a Föld felszínéről ( 23 W/m² ) és a felhőkről ( 79 W/m² ), 239 W/m². összesen az elnyelt légkör ( 78 W/m² ) és a Föld felszíne ( 161 W/m² ) [1] . A légkörben való elnyelés főként a felhőknek és az aeroszoloknak köszönhető [3] .

A Föld felszíne által elnyelt 161 W/m² energiából 40 W/m² tér vissza a világűrbe 3-45 mikron közötti hősugárzás formájában , további 97 W/m² pedig a légkörbe kerül a különböző hatások miatt. termikus folyamatok ( 80 W / m²  - víz elpárologtatása, 17 W / m²  - konvektív hőátadás). Ezen túlmenően a Föld sugárzásának körülbelül 356 W/m² -ét nyeli el a légkör, amelyből 332 W/m² (161 - 40 - 97 - 356 + 332 = 0) kerül vissza a légkörből visszasugárzásként. Így a Föld teljes hősugárzása 396 W/m² (356+40), ami 288 K (15 °C) átlagos termikus hőmérsékletnek felel meg [1] [3] .

Az atmoszféra a világűrbe 199 W/m² sugárzik ki , ebből 78 W/m² a napsugárzásból, 97 W/m² a Föld felszínéről, valamint a légkör által elnyelt felszíni sugárzás és a légkör visszatérő sugárzása közötti különbség. a térfogata 23 W/m² [1] .

A Föld belső hője

A Föld belső hőforrásai kisebb teljesítményűek, mint a külsők. Úgy gondolják, hogy a fő források: a hosszú élettartamú radioaktív izotópok ( urán-235 és urán-238 , tórium-232 , kálium-40 ) bomlása, az anyagok gravitációs differenciálódása, árapály-súrlódás, metamorfizmus, fázisátalakulások [4] .

Az átlagos hőáram-sűrűség a Földön 87±2 mW/m² vagy (4,42±0,10)·10 13  W az egész Földön [5] , azaz körülbelül 5000-szer kisebb, mint az átlagos napsugárzás. Az óceáni területeken ez az érték átlagosan 101 ± 2 mW/m² , a kontinentálison pedig 65 ± 2 mW/m² [5] . Mély óceáni árkokban 28-65 mW/m² , kontinentális pajzsokon 29-49 mW/ m² között változik , geoszinklin területeken és óceánközépi gerinceken elérheti a 100-300 mW/m² vagy még ennél is többet [4] . A hőáram ( 2,75·10 13 W ) mintegy 60%-a belső hőforrásokból származik [6] , a fennmaradó 40% a bolygó lehűlésének köszönhető.

A Föld belsejéből származó neutrínóáram mérései szerint a radioaktív bomlás 24 TW ( 2,4·10 13 W ) belső hőt eredményez [7] .

Lásd még

• szoláris állandó
• Hőtehetetlenség

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 5 Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo és Jeffrey Kiehl , 2009. március: A Föld globális energiaköltségvetése Archiválva : 2019. július 16. a Wayback Machine -nél . – Bulletin of the American Meteorological Society, 90 , 311–323.
2. ↑ A Föld középső szakasza ( S = π R ² ), amely a Nap hőáramát adja, négyszer kisebb, mint a felszín ( S = 4π R ² ), ahonnan az egységnyi átlagos hőáram A Föld felszíne négyszer kisebb, mint a szoláris állandó: 341 W/m² ≈ 1367/4 W/m².
3. ↑ 1 2 3 Laktionov A. G. A Föld hőegyensúlya // Fizikai enciklopédia / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M .: Nagy Orosz Enciklopédia , 1998. - T. 5. - S. 75-76. — 760 p. — ISBN 5-85270-101-7 .
4. ↑ 1 2 [www.mining-enc.ru/g/geotermiya/ Geothermy] – Mining Encyclopedia
5. ↑ 1 2 Pollack, HN, SJ Hurter és JR Johnson (1993), Hőáramlás a Föld belsejéből: A globális adatkészlet elemzése Archivált 2011-08-11 . , Rev. Geophys. , 31(3), 267-280 .
6. ↑ Van Schmus WR A kéreg és a köpeny természetes radioaktivitása, AGU Handbook of Physical Constants, szerkesztette TJ Ahrens, Am. Geophys Un., Washington, DC, 1994.
7. ↑ A nukleáris bomlás fele annyi hőt ad, mint a 2014. július 27-i Föld archív példánya a Wayback Machine -n – infox.ru, 2011.07.18.

Linkek

• JT Kiehl és Kevin E. Trenberth , 1997. február: A Föld éves globális átlagos energiaköltségvetése . – Bulletin of the American Meteorological Society, 78 , 197-208.
• A. M. Prokhorov főszerkesztő. A Föld termikus egyensúlya // Fizikai enciklopédia. 5 kötetben. - Szovjet Enciklopédia . - M. , 1988. (Orosz) (Fizikai enciklopédia)
• A. M. Prokhorov főszerkesztő. A légkör termikus egyensúlya // Fizikai enciklopédia. 5 kötetben. - Szovjet Enciklopédia . - M. , 1988. (Orosz) (Fizikai enciklopédia)
• Kondratiev K. Ya., A globális éghajlat modern méréseinek sugárzási tényezői. L., 1980.
• Kondratiev K. Ya., Binenko V. I., A felhőzet hatása a sugárzásra és az éghajlatra, L., 1984; Klimatológia, L., 1989.
• A Föld energiaegyensúlyának részletei  - stanford.edu.

• Glenn White szisztematikus hibák és felületi fluxusok az NCEP globális modelljében  (hivatkozás nem érhető el) . noaa.gov.
• A. Zastawny A Föld sugárzási költségvetésének paraméteres modellje . — Meteorol. Atmos. Phys. 85 , 275-281 (2004). DOI 10.1007/s00703-003-0017-z.

• A Föld sugárzó energiaegyensúlya és az óceáni hőáramok . - oceanworld.tamu.edu.

• A globális átlagos infravörös sugárzás költségvetéséről . — miskolczi.webs.com.

• Jeffrey L. Anderson et al. Az új GFDL globális légköri és szárazföldi modell AM2/LM2: Kiértékelés előírt SST szimulációkkal . – Beküldve a Journal of Climate-nek, 2003. március.

• Global Heat Flow  – Nemzetközi Hőáramlási Bizottság (IHFC).

• Global Heat Flow  – Nemzetközi Hőáramlási Bizottság (IHFC).

• Don L. Anderson A Föld energetikája és a hiányzó hőforrás rejtélye  – www.mantleplumes.org.

• AM Hofmeister, RE Criss Föld hőárama felülvizsgálva és a kémiával összekapcsolva . Tectonophysics 395 (2005), 159-177.

• Henry N. Pollack , "Earth, heat flow in" , AccessScience, © McGraw-Hill Companies, 2008.

• JH Davies és DR Davies A Föld felszíni hőárama . Szilárd Föld, 2010. 1., 5-24.

• Carol A. Stein Heat Flow of the Earth  (nem elérhető link) , AGU Handbook of Physical Constants, szerkesztette: TJ Ahrens, Am. Geophys Un., Washington, DC, 1994.