Главным энергетическим источником формирования климата на Земле является Солнце. Количественной мерой солнечной радиации, поступающей на некоторую поверхность, служит энергетическая освещенность, или плотность потока радиации, т.е. количество лучистой энергии, падающей на единицу площади в единицу времени. Энергетическая освещенность измеряется в Вт/м2 (или кВт/м2). Это значит, что на 1 м2 в секунду поступает 1 Дж (или 1 кДж) лучистой энергии (Хромов С.П., Петросянц М.А., 2006).
Солнце непрерывно излучает в мировое пространство огромное количество энергии (3.94*1026 Вт), на освещенное полушарие Земли на верхней границе атмосферы попадает количество солнечной энергии, равное 1.74*1017 Вт. В среднем на каждый кв. километр на верхней границе атмосферы приходится за год 10.76*1015 Дж. Также к внешним по отношению к Земле относятся следующие источники: излучение звезд и планет, космические лучи, корпускулярное излучение Солнца и т.д. Однако количество энергии, поступающей на Землю от этих источников по сравнению с солнечной энергией, очень мало. Так, тепловая энергия, поступающая от звезд и Луны в 30*106 раз меньше, чем солнечная радиация. Все это только теоретически может сказаться на тепловом режиме Земли, так как дает повышение температуры всего на 5*10-4град. Незначительная климатообразующая роль внутриземного тепла, выделяющегося в результате распада радиоактивных элементов в земной коре, а также от гравитационного расслоения земных недр. Эти внутренние энергетические источники обусловливают устойчивость геотермического градиента температуры. Поток тепла из глубин Земли к поверхности в 5000 раз меньше тепла, получаемого от Солнца, и способно повысить температуру поверхности Земли всего на 0.1°.
Мощность различных источников и стоков энергии (поток на горизонтальную площадку, в среднем за год, глобально осредненный) и ее вариации (Вт/м2) приведены ниже (Кислов А.В., 2011):
|
Приток солнечной энергии через внешнюю границу атмосферы (вга) (на горизонтальную площадку) |
240 |
|
Вариации (измеренные с помощью спутникового мониторинга) бюджета (баланса) солнечной энергии на вга при 11-летних колебаниях солнечной активности |
0.5 |
|
Различия (гипотетические) в размерах баланса солнечной энергии на ВГА в современных условиях и эпоху минимума Маундера |
1 |
|
Поток солнечной радиации, отраженный от полной Луны |
0.01 |
|
Геотермальный поток тепла на поверхности Земли |
0.06 |
|
Океанские приливы |
0.01 |
|
Мировое производство энергии |
0.02 |
|
Поток энергии за счет действия космических лучей |
10-5 |
|
Затраты энергии на фотосинтез |
0.1 |
|
Выделение тепла при дыхании и разложении биомассы |
0.1 |
|
Превращение потенциальной энергии в кинетическую энергию общей циркуляции атмосферы |
2 |
Таким образом, определяющее значение имеет приток к Земле солнечной энергии. Солнечная радиация, поставляющая на Землю свет и тепло, имеет важнейшее значение в генезисе климата и вообще в развитии жизни на Земле; она представляет основную причину почти всех метеорологических явлений и процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере.