Наша планета излучает больше энергии чем получает от солнца

Почему Юпитер выделяет намного больше энергии, чем получает от Солнца?

Почему Юпитер выделяет намного больше энергии, чем получает от Солнца? Ученые считают, что ответ на этот вопрос можно получить, лишь изучив недра планеты и те процессы, которые там происходят.

В центрах планет-гигантов, формируется необычный сплав, содержащий металлический гелий. Ранее планетологи представляли себе внутренности двух самых крупных планет Солнечной системы несколько иначе, однако Раймонд Джинлоз (Raymond Jeanloz) из университета Калифорнии в Беркли (UC Berkeley) и Ларс Стиксруд (Lars Stixrude) из Лондонского университетского колледжа (University College London) построили и обосновали новую модель.

Исследователи воспользовались квантовой механикой, чтобы вычислить поведение вещества при давлении в десятки миллионов атмосфер, которое существует в глубинах газовых гигантов, и температурах 10-20 тысяч градусов по Цельсию (такая жара царит в ядрах планет-гигантов). Полученные прогнозы хорошо соответствуют экспериментальным результатам для более низких давлений, подчёркивают учёные.

Итак, хотя большинство экспериментаторов, интересовавшихся глубинами Юпитера и Сатурна, сосредотачивали своё внимание на водороде (ведь там его более 70%), Раймонд и Ларс решили уточнить поведение гелия.

Оказалось, что в центральных областях этих двух миров гелий превращается в жидкий металл, такой как, к примеру, ртуть. «Вы можете представить себе эту жидкость в виде ртути, только темнее», — поясняет Джинлоз. Ранее учёные полагали, что высокие давления и температуры вовсе не способствуют, а затрудняют металлизацию гелия. Так что полученный вывод был неожиданностью.

Поскольку при росте температуры атомы начинают двигаться интенсивнее, можно было бы предположить, что постоянно натыкающимся на них электронам труднее пробираться сквозь материал (если мы рассматриваем электрический ток и, соответственно, проводимость данного вещества).

На деле же, похоже, наблюдается обратный эффект: чем сильнее колеблются атомы, тем больше они создают путей для электронов, утверждают Джинлоз и Стиксруд.

Авторы работы, опубликованной в журнале PNAS, утверждают, что в недрах газовых гигантов водород и гелий образуют жидкий металлический сплав. Причём эта смесь более однородная, нежели считалось ранее.

Это открытие на кончике пера может привести к пересмотру многих аспектов внутренней структуры Юпитера и Сатурна, их эволюции и происходящих в настоящее время процессов, в частности, отвечающих за энергетический «дисбаланс» – выработку «лишней» энергии.

Впрочем, в отношении точной картины самых глубоких слоёв газовых гигантов ещё остаётся много неясного. Так, существует модель, предсказывающая серьёзные отличия Сатурна от Юпитера в этой части.Ученых давно интересует вопрос о состоянии материи, подвергающейся высокому давлению и действию высокой температуры. Однако получить такую экзотическую массу в лабораторных условиях довольно сложно, поэтому в некоторых случаях специалистам приходилось довольствоваться лишь численными экспериментами.

Источник

Энергетический баланс солнечной энергии на Земле

Погоду и климат на Земле как и все формы жизни определяет солнечная энергия поступающая от Солнца и обеспечивая энергетический баланс.

Этот баланс достигается или не достигается в зависимости от того как солнечная энергия взаимодействует на нашей планете с объектами посредством таких явлений, как рассеяние, отражение, поглощение и преобразование из одной формы в другую. Солнечную энергию можно хранить, транспортировать в различных формах или преобразовывать между различными видами. В целом, то, как действуют ресурсы после того, как достигают Земли играет значительную роль в климате.

Потоки солнечной энергии – это энергетические преобразования и движения, которые происходят после того, как они достигли планеты. Эти потоки описывают, как распределяется способность выполнять работу и как они взаимодействуют с объектами, определяя климатические свойства.

Как применяется на Земле

Вся энергия, которая циркулирует действует по-разному. Из всей солнечной энергии, вырабатываемой Солнцем, только 70% достигает поверхности нашей планеты каким-то образом. Как только эти 70% достигают Земли она движется в различных формах. Большая часть на потребление энергии на планете получается от нашей звезды и только 0,03% поступает из других источников. Это означает, что Солнце источник жизни на Земле, так как оно излучает наиболее доминирующий поток.

Таким образом, роль солнца в жизни человека основополагающая.

Хотя поток солнечной энергии является наиболее доминирующим потоком, это не единственный источник на планете. Энергия от использования ядерного топлива, а также от приливов и тепловая из центра Земли все способствует общим ресурсам. Хотя эти потоки вносят гораздо меньший вклад, они по-прежнему жизненно важны для обеспечения энергетического баланса Земли.

Солнечный поток

Из 174 000 ТВт, доставленных на Землю, среднее значение определяется как энергетический баланс на одном квадратном метре земли. Однако эта величина усредняется по всей планете. Из этой мощности, примерно 30% отражается обратно в космос с отражением из-за атмосферы, облаков, океана, суши и льдов.

Оставшиеся 120 000 ТВт или около 70% от первоначальной мощности, которая достигает поверхности нашей планеты нагревает атмосферу. В атмосфере, молекулы парниковых газов поглощают это тепло и их температура повышается. После этого поглощения, газы излучают тепло обратно во всех направлениях. Затем эта тепловая мощность излучается обратно в космическое пространство. Именно это явление нагревает поверхность через естественный парниковый эффект.

Из исходной входящей солнечной энергии примерно 23% или 40 000 ТВт уходит на испарение воды и проходит гидрологический цикл. Здесь молекулы жидкой воды поглощают входящую энергию и меняют фазу от жидкости к газу. Мощность, потребляемая для испарения этой воды, затем скрыта в движении молекул пара. Молекулы могут затем конденсироваться, создавая дождь, снег и мокрый снег, который заполняет реки через стоки и формируя облака. Облака также выпускают скрытое тепло в атмосферу.

Это позволяет использовать гидроэнергию из которых люди используют

Примерно на 1% или 1700 ТВТ превращается в ветер и морские течения. Это перемещает воздух и воду по всей планете, которые передает тепло, удерживаемое при движении молекул газа или жидкости. Использование энергии ветра осуществляется ветроэнергетикой.

Из этих 140 ТВт почти вся солнечная энергия используется для жизненных сил. Растения получают свой рост от этого фотосинтеза, а затем животные либо едят растения, чтобы получить силу или едят животных, которые едят эти растения. Когда растения и животные умирают, они могут стать ископаемым топливом. Однако для этого требуется значительное время – миллионы лет.

Несмотря на то, что образование ископаемого топлива не является простым, большая часть химических ресурсов, накопленных в этих растениях и животных, распадается на тепло в атмосфере. Ресурсное топливо, используемое людьми, составляет всего около 14 ТВт.

Другие потоки

Помимо солнечной энергии, ядерный поток способствует общим ресурсам на планете. Люди используют около 1 ТВт ядерного топлива и эти ресурсы не исходят от Солнца. Это ядерное топливо осталось после взрыва, который образовал Солнечную систему. Это 1 TW является частью 0,02%, что не приходит от Солнца.

Геотермальный поток также является еще одним источником не исходящим от Солнца. Геотермальная энергия, проходящая через земную кору, составляет примерно 44 ТВт или около 0,025%.

Остальная часть мощности исходящей не от Солнца, составляет

3 ТВт или 0,0017%, поступающих от приливных сил, действующих между Землей и Луной. Это небольшой поток известен как приливы и отливы.

Энергетический баланс Земли

Наша планета излучает из всех потоков обратно в космос в виде теплового излучения соблюдая энергетический баланс Земли. Поэтому она остается почти полностью сбалансированной с точки зрения температуры благодаря тому, как потоки взаимодействуют друг с другом когда солнечная энергия достигает Земли. Это связано с энергетическим балансом Земли. Увеличение выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ и метан, приводит к тому, что в космос излучается немного меньше тепла, чем поступающая мощность. Эта разница составляет очень маленькую величину.

Но на протяжении нескольких десятилетий это привело к потеплению климата особенно теплых океанов, хотя это, казалось бы, незначительная сила, равная выходу примерно 1 лампочки на каждый квадратный метр поверхности Земли.

Наука солнечная геоинженерия

Солнечная геоинженерия – новая наука по смягчению последствий изменения климата из-за парниковых газов, влияющих на поступающую солнечную радиацию. Эта наука предлагает решения в том числе и геополитические вопросы сохранения климата.

Выбросы углекислого газа от сжигания угля, нефти и газа растут в течение последних десятилетий, в результате на нашей планете становится еще жарче и жарче.

Известно, что большие извержения вулканов охлаждают планету, создав множество мелких частиц в стратосфере которые отражают приходящее тепло. Идея солнечной геоинженерии состоит в постоянном пополнении слоя мелких частиц в стратосфере, имитируя вулканические последствия для рассеяния солнечного света обратно в космос.

Но теоретическая модель управления поступающей солнечной энергии пока не нашла поддержки.

Источник

Блог «Артефакт»

Аналитика Федора Дергачева: аномалии Солнечной системы, космогония, космология

понедельник, 16 апреля 2012 г.

Земля и Вселенная. Часть 14. Тепловое излучение планет-гигантов

0.5 %, соответственно. Это очень большие величины изменений за такой короткий период — всего 4 года. При таких темпах, если не учитывать степенную зависимость от разности температур излучающей поверхности и окружения ( для случая излучения в межпланетное космическое пространство его эффективную температуру можно принять

10 К) мощность теплового излучения Сатурна упадет до величины, определяемой поглощаемой мощностью солнечного излучения, на периоде всего в несколько сотен, ну максимум тысяч лет.

Дополнение 1 ноября 2016 года:

«Кассини» запечатлел изменения в «шестиграннике» Сатурна

« NASA показало, какие изменения претерпел облик северного полюса окольцованной планеты в промежуток между 2012 и 2016 годами.
Обладатель знаменитой системы колец и спутников-«пастухов» по праву считается одной из самых уникальных планет нашей системы. Этот газовый гигант с 2004 года находится под присмотром автоматической межпланетной станции «Кассини», благодаря которой мы узнаем новое о шестой от Солнца планете.
О том, что на северном полюсе Сатурна бушует крупнейший антициклон Солнечной системы, имеющий форму шестиугольника, известно давно. Американское космическое агентство представило два совмещенных изображения этого региона, полученные космическим аппаратом «Кассини» в 2012 и 2016 гг. На них видно, как за четыре года гигантский гексагон изменился в цвете.
Причина перемен в облике северного полюса Сатурна пока остается загадкой. По одной из версий, это может быть связано со сменой времен года на газовом гиганте.
«Переход цвета из голубоватого в золотистый может быть следствием появления фотохимических туманов в атмосфере Сатурна, которые свидетельствуют о приходе лета в северное полушарие планеты», – отмечают в NASA.

Еще одной причиной, повлекшей изменения в «шестиграннике» Сатурна, могут быть ветра, сила и направление которых также могли измениться благодаря потеплению » . ( 24 октября 2016 года ).

Тепловое излучение Нептуна

9 комментариев:

Недра Сатурна формируют потоки в атмосфере планеты

«Известные всем любителям астрономии турбулентные реактивные струи в атмосфере Сатурна представляют собой тепловые выбросы из недр планеты, а не реакцию на разогрев ее атмосферы со стороны Солнца. К подобным выводам пришли специалисты на основе подробного анализа поведения реактивных атмосферных потоков на Сатурне.

На Сатурне регионы с более высокой температурой движутся быстрее, тогда как прохладные — медленнее.

«Мы знаемы, что атмосфера газообразных планет, таких как Юпитер или Сатурн, может получать тепло только из двух источников — от Солнца или из глубин планеты. Трудность в том, что мы не могли определить, какой из источников доминирует. Судя по данным с аппарата Кассини, работающего возле Сатурна и его спутников, по крайней мере на самом Сатурне доминирует внутреннее тепло», — рассказывает Тони Дель Генио из Института космических исследований при Центре космических полетов НАСА им Годдарда.

По его словам, на изображениях с Сатурна отчетливо видны многочисленные реактивные потоки, разрывающие толстую газовую атмосферу планеты. Некоторые из потоков настолько велики и мощны, что могут быть замечены в непрофессиональный телескоп с Земли. Эти, а также многие другие реактивные потоки, как раз и изучал аппарат Кассини. Судя по анализу потоков, большая их часть направлена на восток, а вот на запад направлено в разы меньше струй. Дель Генио говорит, что в период с 2005 по 2012 годы в атмосфере Сатурна было рождено не менее 120 000 потоков, 560 из которых были изучены детально.

Судя по анализу, лишь немногие из потоков зарождаются в верхней части атмосферы Сатурна, тогда как большинство зарождаются снизу, то есть подогреваются самой планетой. Впрочем, есть некоторые джеты, которые порождаются и солнечным теплом. Однако в любом случае верхние потоки имеют гораздо меньшую интенсивность и скорость, нежели нижние.

Еще одним интересным фактором, связанным с атмосферными потоками, является то обстоятельство, что все они рождаются при непосредственном участии водяного пара, которого, как выясняется, на Сатурне очень много». (26.06.2012, 14:12). https://plus.google.com/u/0/103263750784622441418/posts/RGuNtFCQpFk

Астрономы раскрыли секрет торнадо на Сатурне

«Астрономы из Испании представили описание гигантского шторма на Сатурне (известного как Большое Белое Пятно) 2010 года. Чтобы выяснить причины феномена, ученые проанализировали данные, полученные аппаратом Cassini. Результаты исследования опубликованы в «Nature Geoscience» http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1860.html и кратко описаны в сообщении университета Страны Басков http://www.basqueresearch.com/berria_irakurri.asp?Berri_Kod=4609&hizk=I#.UclhxvnIbz5

Исследователи установили, что скорость потоков в верхних слоях атмосферы Сатурна достигала 570 километров в час или примерно 160 метров в секунду: для сравнения, самые сильные ураганы на Земле отличались скоростью ветра «всего» в 140 метров в секунду и при этом полностью разрушали большинство попавших в зону бедствия сооружений. Шторм на Сатурне привел к появлению пятна, видимого даже в не самые совершенные телескопы с Земли: Большое Белое Пятно астрономы фиксировали еще в 1876 году, однако тогда о причинах феномена оставалось только строить догадки.

После того, как исследователи реконструировали карту ветров и составили представление о динамике процесса, они задались вопросом об источнике энергии, который обеспечил появление Большого Белого Пятна диаметром около 10 тысяч километров. Инфракрасная съемка позволила выявить не только поднявшиеся на 44 километра выше обычного уровня облака, но и повышение температуры верхних слоев атмосферы на 60 градусов. Нагрев указал на то, что источник энергии находится где-то в глубине, под слоями сплошной облачности.

Смоделировав процесс развития сатурнианского шторма, ученые пришли к выводу о том, что очаг его располагался на уровне около 300 километров ниже видимой поверхности облаков. Конвективные потоки вынесли нагретые газы в верхние слои атмосферы, где они столкнулись с постоянно дующими ветрами. На Сатурне, как и на Земле, есть постоянные высотные течения, причем у ученых имеются их математические модели, основанные на результатах долговременных наблюдений планеты. Когда в эти модели добавили внутренние конвективные потоки, Большое Белое Пятно получило свое объяснение.

«Большое Белое Пятно появляется примерно раз в 28 лет (хотя иногда это правило нарушается), что соответствует одному году на Сатурне. Наклон оси вращения планеты больше, чем у Земли, поэтому и сезонные колебания на газовом гиганте могут быть более заметны. О строении атмосферы и ядра на сегодня известно не так много, однако большинство ученых сходится в том, что внутри есть твердое ядро с массой как минимум в десять раз больше массы Земли и это ядро разогрето до отметки свыше 10 тысяч градусов». (25 июня 2013, 12:00). http://lenta.ru/news/2013/06/25/saturnstorm/

Много ли воды на Юпитере?

«В 1995 году автоматическая межпланетная станция «Galileo» первой из земных аппаратов вошла в юпитерианскую атмосферу. Прожила она там недолго, но всё же успела принести… странные результаты: Galileo обнаружил в здешней атмосфере очень мало воды.

Чтобы не пришлось в итоге отказываться от существующей модели формирования Солнечной системы, в прошлом году НАСА запустило к газовому гиганту аппарат «Juno».

Нынче Juno находится в 540 млн километров от Земли (или, если вам так роднее, почти в 30 световых минутах). Однако в 2013 году ему придётся вернуться в окрестности Земли, чтобы совершить гравитационный маневр и разогнаться до более высоких скоростей.

Наконец, в 2016 году аппарат совершит нырок в атмосферу самой большой планеты нашей Солнечной, чтобы сгореть там, но предварительно найти следы значительного содержания воды. Почему это так важно? Как недавно выяснилось, не только Земля, но даже Марс и скалистые планеты вообще весьма богаты водой. Однако теория образования планет подразумевает, что в составе газовых гигантов воды должно быть значительно больше: под действием солнечного излучения она должна была изгоняться из протопланетного облака тем сильнее, чем ближе находилась к светилу. Считается, что Юпитер первоначально сформировался даже дальше от Солнца, чем располагается сейчас, — а значит, воды в нём должно быть очень много и следы её в атмосфере попросту неизбежны.

То, что данные «Galileo» этого не подтверждают, — безусловная загадка.

«Мы посылаем «Juno» туда, чтобы попытаться понять и объяснить происхождение и эволюцию Юпитера. выяснить, сколько же воды там имеется, на что это похоже изнутри, на что похожа атмосфера», — подчеркнул Фрэн Багенэл из Колорадского университета на последней встрече Американского астрономического общества в Анкоридже (США)». (26 июня 2012 года, 16:22). https://plus.google.com/u/0/103263750784622441418/posts/JCqktZWbSJg

Астрономы увидели апокалипсис на Уране

«Рассмотрев, что происходит на Уране, астрономы наконец поняли, что такое настоящий апокалипсис. Если бы нечто подобное хоть на несколько минут «спустилось» на нашу Землю, не факт, что человечество бы выжило.

В толстой, бурной атмосфере планеты дуют ветра со скоростью, которая местами превышает 900 километров в час. Там бушуют гигантские бури, которые в момент уничтожили бы целые земные континенты. Седняя температура на Уране — минус 220 градусов Цельсия.

Увидеть этот «ледяной ад» ученым удалось с помощью новых снимков высокого разрешения, которые были сделаны обсерваторией Кека (Гаваи) в ИК-диапазоне.

Ранее предполагалось, что Уран — довольно спокойная планета, однако полученные снимки говорят совсем о другом. Кроме ужасающих погодных условий, исследователи, во главе с Ларри Сромовски из университета Висконсин-Мадисон рассмотрели также другие интересные аномалии. К примеру, на Уране есть крупные участки, где погодные условия относительно постоянны, однако, гонимые сумасшедшими ветрами, эти «островки» постоянно дрейфуют по направлению к экватору планеты, изменяя свою форму.

Снимки с доказательством апокалиптической погоды Урана были представлены несколькими днями ранее на собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества». (22.10.2012 в 20:16). https://plus.google.com/u/0/103263750784622441418/posts/aGHYS6ZXKVT

«Given my interest in future planetary missions, I regularly look through lists of missions submitted to space agency mission selection competitions. I also read through the abstracts of mission concepts presented at the many planetary science and engineering conferences each year. Uranus is trending.

Why the interest now? First, the 2011 Decadal Survey ranked a $2B Uranus orbiter and probe mission as a priority to launch in the coming decade. (Alas, new budget realities make any such mission look 20 years away or more now.) Second, the Uranus-sized worlds are proving to be common in other solar systems and may be the most common type of planet in the galaxy. Our only up close examinations of planets in this class were the flybys of Uranus and Neptune in the 1980s by the Voyager 2 spacecraft that carried 1970s vintage instruments. Third, NASA’s development of the light and relatively cheap ASRG plutonium-based power systems enables cheaper missions than were possible with the older, heavier power systems. And fourth, the changing outer planet alignments have made gravity assists from Jupiter and Saturn to shorten flight times to Neptune impossible the current mission planning window. Jupiter is still available for Uranus missions in the coming decade.

A presentation by Mark Hofstadter of JPL http://www.lpi.usra.edu/opag/iceGiant/01_Hofstadter_UranusMissionProspects_v6.pdf and member of a Uranus science working group, has laid out the scientific case for a mission to this world and its prospects. (A European vision of a similar scale Uranus mission can be read here — http://solarsystem.nasa.gov/docs/02_Missions%20to%20Uranus_N.%20Andre.pdf )

For Uranus, science objectives break into several broad classes of studies. Scientists want to send a probe into the atmosphere for detailed composition measurements of the atmosphere to better understand how Uranus formed and how its structure has evolved. Remote observations of Uranus to study its weather, understand its heat balance, and probe its interior are another priority. Researchers would like to study the planet’s ring system many and many moons up close. And finally, they would like to re-measure Uranus’ highly unusual magnetosphere which is unlike any other planet’s except for Neptune’s.

The ideal mission architecture would combine an atmospheric probe with an orbiter, as proposed by the Decadal Survey. (You can find a copy of the mission study at this website.) The atmospheric probe would gather compositional information that is not available any other way. An orbiter would stay within the Uranus system for prolonged observations of the planet, rings, and moons. From orbit, the spacecraft would also traverse many locations within the magnetosphere allowing a study of its structure not possible from a flyby spacecraft that travels a single path. » («Uranus or Bust (and on a budget)». 2013, July, 09, 12:38 CDT). http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/van-kane/20130708-uranus-or-bust.html

Уран (планета). Материал из Википедии — свободной энциклопедии

«Внутреннее тепло Урана значительно меньше, чем у других планет-гигантов Солнечной системы. Тепловой поток планеты очень низкий, и причина этого сейчас неизвестна. Нептун, схожий с Ураном размерами и составом, излучает в космос в 2,61 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца[60]. У Урана же избыток теплового излучения очень мал, если вообще есть. Тепловой поток от Урана равен 0,042 ± 0,047 Вт/м², и эта величина меньше, чем у Земли (

0,075 Вт/м²). Измерения в дальней инфракрасной части спектра показали, что Уран излучает лишь 1,06 ± 0,08 % энергии от той, что получает от Солнца. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К, что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы — даже более холодной, чем Нептун». http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%B0%D0%BD_(%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0)

Космические дела: штормовая погода на Уране

«Астрономы, которые работают в Обсерватории W. M. Keck на одном из Гавайских Островов, были удивлены, увидев гигантские вращающиеся штормовые системы на отдаленной планете – Уране.

Во время «встречи» миссии Voyager с Ураном в 1986 году в атмосфере планеты было видно лишь несколько тусклых облаков. Когда планета приблизилась к равноденствию в 2007 году ( то есть, когда Солнце стояло высоко над экватором), на планете образовались большие штормы, однако большая часть из них утихла.

За последние несколько дней, однако, астрономы были удивлены, увидев на планете множество ярких штормов, в том числе один просто огромных размеров.

Этот огромный шторм, по мнению специалистов обсерватории, может быть связан с вихрем в более глубоких слоях атмосферы. Благодаря снимкам, сделанным в ближнем инфракрасном диапазоне, команда уже смогла определить, что шторм должен достигнуть большой высоты; они проведут подсчеты для того, чтобы определить точную высоту, однако, основываясь на его яркости в ближнем инфракрасном, ученые считают, что он может достичь границы тропосферы». (11 августа 2014, 19:32:19). http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=6375

Уран. Почему нам пора отправляться к этой планете

«. Флетчер входит в состав международной научной группы, которая полагает, что Уран слишком долго был обделен вниманием. Команда включает ученых и инженеров из Европы, США и ряда других стран, в том числе — Японии. Они работают над проектом стоимостью 600 млн долларов, который собираются представить на рассмотрение Европейского космического агентства (ЕКА).

Источник