Jordens värmebalans

Jordens termiska balans  är energibalansen för värmeöverföring och strålningsprocesser i atmosfären och på jordens yta. Det huvudsakliga inflödet av energi till atmosfären-jordsystemet tillhandahålls av solstrålning i spektralområdet från 0,1 till 4 mikron . Energiflödestätheten från solen på ett avstånd av 1 astronomisk enhet är cirka 1367 W/m² ( solkonstant ). Enligt data för 2000-2004 är detta flöde i medeltal över tid och över jordens yta 341 W/m² [1] [2] , eller 1,74·10 17 W beräknat för hela jordens yta.

Komponenter i värmebalansen

Det huvudsakliga inflödet av energi till jorden tillhandahålls av solstrålning och är cirka 341 W / m² i genomsnitt över hela planetens yta. Inre värmekällor (radioaktivt sönderfall, densitetsskiktning) är obetydliga jämfört med denna siffra (cirka 0,08 W/m² ) [3] .

Av de 341 W/m² solstrålning som träffar jorden reflekteras cirka 30 % ( 102 W/m² ) omedelbart från jordens yta ( 23 W/m² ) och moln ( 79 W/m² ), och 239 W/m² totalt absorberas atmosfären ( 78 W/m² ) och jordens yta ( 161 W/m² ) [1] . Absorptionen i atmosfären beror främst på moln och aerosoler [3] .

Av de 161 W/m² energi som absorberas av jordens yta återgår 40 W/m² till yttre rymden i form av termisk strålning i intervallet 3–45 mikron , ytterligare 97 W/m² överförs till atmosfären på grund av olika termiska processer ( 80 W / m²  - vattenavdunstning, 17 W / m²  - konvektiv värmeöverföring). Dessutom absorberas cirka 356 W/m² av jordens strålning av atmosfären, varav 332 W/m² (161 - 40 - 97 - 356 + 332 = 0) returneras som bakstrålning från atmosfären. Den totala värmestrålningen från jordens yta är alltså 396 W/m² (356+40), vilket motsvarar en genomsnittlig termisk temperatur på 288 K (15 °C) [1] [3] .

Atmosfären strålar ut i yttre rymden 199 W/m² , inklusive 78 W/m² från solstrålning, 97 W/m² från jordens yta och skillnaden mellan ytstrålningen som absorberas av atmosfären och atmosfärens returstrålning i volymen 23 W/m² [1] .

Jordens inre värme

Jordens inre värmekällor är mindre betydelsefulla när det gäller kraft än externa. Man tror att huvudkällorna är: sönderfallet av långlivade radioaktiva isotoper ( uran-235 och uranium-238 , torium-232 , kalium-40 ), gravitationsdifferentiering av materia, tidvattenfriktion, metamorfos, fasövergångar [4] .

Den genomsnittliga värmeflödestätheten över jordklotet är 87±2 mW/m² eller (4,42±0,10)·10 13  W på hela jorden [5] , det vill säga ungefär 5000 gånger mindre än den genomsnittliga solstrålningen. I oceaniska områden är denna siffra i genomsnitt 101 ± 2 mW/m² , i kontinentala - 65 ± 2 mW/m² [5] . I djuphavsgravar varierar den inom 28-65 mW/m² , på kontinentala sköldar - 29-49 mW/m² , i geosynclineområden och åsar i mitten av havet kan den nå 100-300 mW/m² eller mer [4] . Cirka 60 % av värmeflödet ( 2,75·10 13 W ) kommer från interna värmekällor [6] , de återstående 40 % beror på nedkylningen av planeten.

Enligt mätningar av neutrinoflödet från jordens inre står radioaktivt sönderfall för 24 TW ( 2,4·10 13 W ) intern värme [7] .

Se även

• solkonstant
• Termisk tröghet

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo och Jeffrey Kiehl , mars 2009: Jordens globala energibudget Arkiverad 16 juli 2019 på Wayback Machine . — Bulletin of the American Meteorological Society, 90 , 311–323.
2. ↑ Den centrala delen av jordklotet ( S = π R ² ), som står för värmeflödet från solen, är 4 gånger mindre än ytan ( S = 4π R ² ), varav det genomsnittliga värmeflödet per enhet av jordens yta är 4 gånger mindre än solkonstanten: 341 W/m² ≈ 1367/4 W/m².
3. ↑ 1 2 3 Laktionov A. G. Jordens värmebalans // Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M .: Great Russian Encyclopedia , 1998. - T. 5. - S. 75-76. — 760 sid. — ISBN 5-85270-101-7 .
4. ↑ 1 2 [www.mining-enc.ru/g/geotermiya/ Geothermy] - Mining Encyclopedia
5. ↑ 1 2 Pollack, HN, SJ Hurter och JR Johnson (1993), Värmeflöde från jordens inre: Analys av den globala datamängden Arkiverad 2011-08-11 . , Rev. Geofys. 31(3), 267-280 .
6. ↑ Van Schmus WR Naturlig radioaktivitet av skorpan och manteln, AGU Handbook of Physical Constants, redigerad av TJ Ahrens, Am. Geophys Un., Washington, DC, 1994.
7. ↑ Kärnkraftsförfall ger hälften av värmen från jordens arkivkopia av 27 juli 2014 på Wayback Machine - infox.ru, 2011-07-18.

Länkar

• JT Kiehl och Kevin E. Trenberth , februari 1997: Jordens årliga globala medelenergibudget . — Bulletin of the American Meteorological Society, 78 , 197-208.
• Chefredaktör A. M. Prokhorov. Jordens termiska balans // Physical Encyclopedia. I 5 volymer. - Sovjetiskt uppslagsverk . - M. , 1988. (ryska) (Fysisk uppslagsverk)
• Chefredaktör A. M. Prokhorov. Termisk balans i atmosfären // Physical Encyclopedia. I 5 volymer. - Sovjetiskt uppslagsverk . - M. , 1988. (ryska) (Fysisk uppslagsverk)
• Kondratiev K. Ya., Strålningsfaktorer för moderna mätningar av det globala klimatet. L., 1980.
• Kondratiev K. Ya., Binenko V. I., Influence of cloudiness on radiation and climate, L., 1984; Climatology, L., 1989.
• Detaljer om jordens energibalans  - stanford.edu.

• Glenn White Systematiska fel och ytflöden i NCEP Global Model  (länk ej tillgänglig) . noaa.gov.
• A. Zastawny Parametrisk modell av jordens strålningsbudget . — Meteorol. Atmos. Phys. 85 , 275-281 (2004). DOI 10.1007/s00703-003-0017-z.

• Jordens strålningsenergibalans och oceaniska värmeflöden . - oceanworld.tamu.edu.

• Om den globala genomsnittliga IR-strålningsbudgeten . — miskolczi.webs.com.

• Jeffrey L. Anderson et al. Den nya GFDL globala atmosfären och landmodellen AM2/LM2: Utvärdering med föreskrivna SST-simuleringar . — Inlämnad till Journal of Climate, mars 2003.

• Global Heat Flow  - International Heat Flow Commission (IHFC).

• Global Heat Flow  - International Heat Flow Commission (IHFC).

• Don L. Anderson Energetics of the Earth and the Missing Heat Source Mystery  - www.mantleplumes.org.

• AM Hofmeister, RE Criss Jordens värmeflöde reviderat och kopplat till kemi . Tectonophysics 395 (2005), 159-177.

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

• JH Davies och DR Davies Jordens ytvärmeflöde . Solid Earth, 1, 5-24, 2010.

• Carol A. Stein Jordens  värmeflöde (inte tillgänglig länk) , AGU Handbook of Physical Constants, redigerad av TJ Ahrens, Am. Geophys Un., Washington, DC, 1994.