Энергия в географической оболочке

Но прежде чем об этом поговорить, ответим на недоумение, которое, возможно, у кого-то появилось. Разве рост дерева — это перемещение вещества? Конечно! Питательные вещества, содержащиеся в почве, втягиваются корнями и поднимаются по стволу к ветвям и листьям. При этом они расходуются на строительство нового вещества. Ствол становится толще, ветвей больше, и они тоже делаются толще. И это происходит благодаря перемещению вещества. А залежи угля и нефти? Они же никуда не перемещаются! Они залегают, это верно. Но для этого они должны были, как бы это сказать, — залечь… Неужели, когда мы ложимся, мы не совершаем перемещение своего тела?

Итак, каковы источники энергии, которые делают возможным все эти перемещения? Их довольно много, но основных всего два — лучистая энергия Солнца и внутреннее тепло Земли. Все остальные виды энергии можно считать вторичными, но они, несмотря на это название, очень важны для функционирования географической оболочки. К таким вторичным видам энергии относятся энергия фотосинтеза зелёных растений, хемосинтеза у некоторых бактерий, энергия окислительно-восстановительных процессов и др.

Солнце излучает в окружающее пространство колоссальное количество энергии (рис. 60). Со скоростью света она распространяется во все стороны и через восемь минут достигает орбиты Земли. Хотя на нашу планету попадает ничтожная часть всего солнечного излучения, благодаря ему формировалась, развивалась и существует географическая оболочка. Примерно 30% всей солнечной энергии, достигшей верхней границы атмосферы, отбрасывается обратно, т.е. отражается от неё. Ещё 13% поглощает озоновый слой, находящийся в стратосфере на высоте 25 км. И это очень хорошо, потому что поглощает он наиболее
губительную для всего живого часть солнечного излучения — ультрафиолетовые лучи. Ещё 7% поглощается всей остальной атмосферой. Так что до земной поверхности добирается около половины всей энергии, пришедшей к верхним слоям атмосферы. Из этой энергии часть отражается от земной поверхности и расходуется другим образом. И наконец, 15%, поглощаясь земной поверхностью, преобразуется в тепло (рис. 61). Это тепло излучается в тропосферу и определяет температуру воздуха.

Итак, солнечная радиация — основной двигатель всех природных процессов. Неравномерность распределения солнечного тепла создаёт на планете мозаику климатов, заставляет двигаться воздушные массы, которые приносят с собой смену погоды. Разница в атмосферном давлении приводит в движение ветер, тот, в свою очередь, разгоняет морские течения, а те влияют на климат материков. Солнечный свет запустил процесс фотосинтеза (рис. 62), и теперь из космоса наша планета выглядит голубовато-зелёной. Это очевидные результаты действия солнечной энергии.
Но есть и косвенные. Так, она оказывает влияние на развитие литосферы. Осадочные породы несут следы деятельности организмов. А ведь без солнечного света и тепла этих организмов не могло бы быть. Некоторые органогенные осадочные породы — каменный уголь, нефть, природный газ — способны гореть. Горение — это выделение энергии.

Это солнечная энергия, накопившаяся в тканях живых организмов, образовавших эти горные породы.

Вторым важным источником энергии является внутреннее тепло Земли (рис. 63, 64). Оно появляется в результате распада радиоактивных элементов, находящихся в недрах планеты. Этих элементов немного, основные из них — уран, радий, торий и некоторые другие. Хотя их процентное содержание в земной коре невелико, но в абсолютном исчислении это сотни миллионов тонн. Атомы радиоактивных элементов самопроизвольно распадаются, выделяя при этом тепло.

Дополнительный разогрев центральной области земного шара связан ещё с одним источником энергии. Это энергия, выделяющаяся при уплотнении вещества Земли. Частицы вещества на ранних стадиях развития Земли были «упакованы» не слишком плотно. Впоследствии они как бы медленно «падали» к центру планеты. При этом происходила постепенная трансформация потенциальной энергии в кинетическую и в конечном счёте в тепловую.

Процессы эти крайне медленные, в сущности, практически незаметные. Но они начались ещё при возникновении Земли и продолжаются миллиарды лет. Выделяющееся тепло, накапливаясь, обеспечило разогрев земного шара и образование в его центре области с исключительно высокой температурой. Хотя количество энергии внутреннего тепла Земли, поступающей к нижней границе географической оболочки, примерно в 5 тыс. раз меньше, чем количество солнечной, поступающей к её верхней границе, роль её исключительно велика. Именно эта глубинная энергия заставляет перемещаться на тысячи километров огромные литосферные плиты. При их столкновении возникают горные сооружения, а при расхождении формируются океанические впадины. А сопровождается всё это самыми грозными проявлениями внутренней жизни Земли — землетрясениями и извержениями вулканов.

В настоящее время появился ещё один крупный источник энергии, сопоставимый с природными. Сопоставимый с природными? Значит, сам он не является природным? Не является, потому что речь идёт о техногенной энергии, т.е. энергии, создаваемой человеческим обществом в процессе производства. Причём в отличие от природной энергии, количество которой остаётся неизменным в течение очень долгого времени, техногенная энергия увеличивается по мере развития цивилизации. Сейчас считается, что её количество удваивается приблизительно каждые 15 лет.