Энергетические процессы в биосфере.

БС, поглощая Е из своего окружения трансформирует, удерживает, а частично передает ее обратно (нижележащие слои лит-ры и вышележащ слой тропосферы), таким образом БС испытывает Е-ое возд-е двоякого рода - экзогенные(космич) и эндогенные(планетарные).

Подстилающая БС толща лит-ры м. рассматриваться как сложная Е-ая гидродинамич. сис-ма, где протекают процессы массо-, теплообмена. Результирующая F направлена вверх. БС нах-ся под const возд-ем этой F, α ее перестраивает.

Масса солнца в 3 млн раз >массы земли. Гравитац возд-е оказывает и солнце, и луна. Гравитац.возд-е луны в 2,2 раза >, чем гравитац.возд-е солнца. Все эти потоки Е взаимосвязаны и Е-ую организованность БС, которая м/б представлена след.схемой:

Осн ист-ки эндогенной Е: распад радиоакт. эл-тов; приливные трения; упругие волны, α вызваны смещен-ми в тв земле; экзотермич процессы в ЛС; перестройка ě-ных оболочек; фазовые переходы.

Генератором тепла яв-ся мантия. Теплоносителем яв-ся подземная вода.

Теплоносители:

- термальные воды- поступают в БС, отдают теплоту, постепенно охлажд-ся. ∆-ют породы (магматич на гидротермальн, выпадают минералы из р-ров). Выделяется теплота за счет экзотермич р-ии взаимод-я крепких рассолов с пресными водами.

-термальные воды, поднимаясь в БС, обогащаются О2, при этом выделяется теплота.

Потенциальные источники тепла:

-процессы гидратации, погружения каусто-биолитов, алюмосиликатов, при превращении в слюды и пылевые шпаты, они погружаются вниз, отдавая тепло.

Основные способы переноса тепла из недр в БС - тепловые потоки, массоперенос, ЭМИ.

Тепломассоперенос: Gт=Gc-Gм

Gт-полный тепловой поток; Gc- теплопров-ть, Gм-перенос масс.

Потоки экзогенной Е:

На 97% экзоген Е сост из ЭМИ солнца. Е солнца на 3 порядка выше, чем эндогенная энергия. В БС поступает близкое УФ-излучение, световое и близкое ИК-излучение с длинами волн 2900-24000Ǻ. Это излучение низкого Е-го потенциала с Е фотона ниже 4,2 эВ, способной поддерживать систему фотохимических реакций без разрушения структуры ДНК. Потоки солнеч Е с высоким Е-ким потенциалом (до 1млрд.эВ) почти полностью отсекаются за пределами БС. Эти процессы вызывают возмущение геомагнитного поля, бури. Число ядерноактивных частиц, способных взаимод-ть с атомами атм газов, быстро ↓ по мере продвижения к пов-ти земли и БС достигают лишь частицы вторичные, α на 80 % состоят из мюмезонов (элементарная частица, тяжелый электрон) и α не способны реагировать с атомами АС. Это вторичные частички, α дают мягкое излуч-е в нижних слоях АС и на 1-2км в ЛС. Т.е. живое в-во в БС развивается при слабом радиоакт фоне. Этот радиац.фон создается за счет земных ист-ков (атомы, имеющие большой период разл-я U-235, 238, К-40). К ист-кам экзогенной Е относятся радиоволновые излуч-я в интервале длин волн от 1 до 2000см.

Ист-ком экзогенной Е яв-ся и солнечное излучение, отраженное от луны в сторону земли, и Е, α выд-ся метеоритным в-вом при торможении в АС. Потоки солнеч Е имеют межсуточные и межгодовые колебания. Периоды различ-ся для разных состояний спектра.

Потоки трансформированной Е - ∑-ая Е трансформируется в БС в соответствии с ур-нем организованности БС. Затем происходит обратный процесс-отток Е в ОС и космич.пр-во.

Затраты Е в БС 1- на поддержание процесса влагооборота, 2-термодинамич циклов, 3-циркуляции (0,85 эрг/см² *сек), 4-часть Е расходуется на диссипацию в океане 5-за счет разруш-я прибойных волн (6 эрг), 6-за счет трения в основных сис-мах течения (3 эрг), 7-за счет преодоления вязкости (0,3 эрга), 8-часть Е передается в ОС в форме механич Е, часть уходит на обрат излуч-е, испар-е с пов-ти(2,3*10⁵ эрг).

Энергетика биогеохимических процессов:

Это процесс биогеохимич, постоянно идущий в БС. Е, α усваивается зел живым в-вом при ф-зе обес-печивает многоступенчатость потока Е в живом в-ве, при переходе от трофич ур-ня к др происходит ее деградация.

1.Q -> продуценты ->дых-е консументов ->1->2->3->консументы

2.Q -> продуценты ->дых-е продуцентов ->редуценты ->сапробное разложение и дых-е

В целом этот процесс представлен в виде динамич. равновесия.

СИНТЕЗ(Сорг+О2) ↔РАЗЛОЖ-Е (Сорг)

Орг в-во и О2 выступают в БС аккумулятором солнечной Е, α нах-ся в пост зарядке и разрядке.

Усвоение Е зелеными раст-ми - 2*10² эрг/см² сек. БС материально и Е-ки связана и с ЛС, и с АС. Отток Е в АС происходит за счет уходящего земного излуч-я (теплового), за счет др ист-ков. Другие источники менее значительны, но в геологическом масштабе играют большую роль.*-выход в геологию на образование осадочных углеродистых пород-1 эрг. *–торфообразование – 0,06эрг, *-в АС в форме О2-0,02 эрг.

Антропоген приход Е в БС -за счет произ-ва тепла, сжигания топлива(16 эрг). Приток Е за счет распада радиоакт изотопа К-7 эрг.

В ЛС под влиянием эндог. и экзоген ист-ков тепла происх временная зональность пород и насыщающих их вод.

Запас энергии в органическом веществе больше, чем в кислороде на 1-2 порядка. Если прекратить поступление энергии в биосферу, но все процессы будут протекать и сохранить расход, то запас механической энергии будет израсходован за 3 дня. Запас собственной энергии тепла – за 100 дней, химической энергии – за 11 лет, запас удержанного органич. вещества корой выветривания – несколько 10 лет.

Благодаря живому веществу, использующему незначительную часть энергии полного излучения, возможен планетарный энергетический эффект накопления.

Биосфера – фактор космический, нет биосферы, если нет космоса – Солнца.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: