Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

12. Посредники усвоения солнечной энергии на Земле

Рассмотрим, что происходит с солнечной энергией, поступающей на Землю. Начнем с атмосферы.

Ночью температура воздуха меньше, чем днем. Что нагревает воздух днем? Обычно на такой вопрос студенты отвечают: Солнечные лучи. Если бы так было, то, что происходило бы с температурой воздуха при подъеме в горы? Она бы увеличилась навстречу источника тепла - Солнцу. Но достоверно известно, что вершины высоких гор покрыты ледниками, там очень холодно. Оказывается, при подъеме на один км температура воздуха понижается на 60 .

Солнечные лучи практически не нагревают воздух. Достигнув подстилающей поверхности, они нагревают ее, в том числе и воду ее. Часть воды, превращенная в высоко нагретый пар, поднимается вверх. Контактируя с холодным воздухом, пар нагревает его, охлаждаясь сам. Происходит конденсация пара с образованием капелек воды. Пока размер их небольшой, плотность воздуха не позволяет капелькам опускаться на землю. Видим белые облака. Когда же капельки сливаются, делаются крупными, сила гравитационного поля делается больше сопротивления плотности воздуха, и капли падают вниз. Идет дождь.

Получается, нагрев воздуха в атмосфере происходит не непосредственно от Солнца, а в обратном направлении: от Земли к Солнцу. Посредником аккумуляции солнечной энергии на дневной поверхности для нагрева воздуха в атмосфере служит водяной пар.

Биосфера.

Образование в клетках зеленых растений, водорослей углеводов из углекислого газа и воды под действием солнечного света, поглощаемого светочувствительным пигментом, главным образом хлорофиллом, называют фотосинтезом. Фото по-греч. означает свет, а синтез - соединение, собирание. В дословном переводе фотосинтез - это сборка на свету, световая сборка, в нашем случае углеводов. Запись реакция фотосинтеза такая:

формула 

Еще в 1905 г. было установено, что фотосинтез состоит из быстрой световой реакции и более медленной - темновой.

В дальнейшем была выяснена многостадийность реакции фотосинтеза. Сначала в световую фазу (днем) под действием солнечного света при участии хлорофилла происходит разложение воды.

1. 24Н2О   1   24Н + 24ОН

При этом основную часть энергии света в растении запасают специально синтезируемые вещества - НАДФ, а также АТФ (аденозинтрифосфат) .

В темновую фазу (ночью) аккумулированная солнечная энергия расходуется на сборку углеводов.

2. 24Н + 6СО2   1  С6Н12О6 + 6Н2О

а также разложения гидрооксида ОН на воду и свободный кислород.

3. 24ОН   1 12Н2О + 6О2 

Получается, сборка органического вещество в растениях при фотосинтезе происходит ночью (растения растут ночью), а не днем при свете, хотя процесс фотосинтеза называется сборкой на свету.

Происходит это потому, что энергию солнечного света растения используют не непосредственно из поступающей на Землю солнечной радиации, а через посредником - НАДФ и АТФ, аккумулировавших солнечную энергию и выделяющих ее ночью.

Необходимо помнить, что вся биомасса лесов сгнивает, на что тратится выделившийся свободный кислород. Поэтому леса (Амазония) не служат легкими планеты, а реакцию фотосинтеза для них нужно написать с двумя стрелками в разных направлениях

6СО2 + 24Н2О      а    С6Н12О6 + 18Н2О + 6О2

Фотосинтез - единственный биологический процесс (кроме хемосинтеза), который идет с увеличением свободной энергии системы. Все остальные процессы осуществляются за счет потенциальной энергии, накопленной в продуцентах (растениях). Консументы (растительноядные животные и хищники) и редуценты используют эту потенциальную энергию.

Между прочем, получение свободного кислорода при фотосинтезе из воды, а не при разложении углекислого газа, указывает, что на Земле нет процесса разложения СО2 до свободного кислорода. Поэтому, если бы атмосфера Земли первоначально была с большим содержанием метана и углекислого газа, она бы не стала кислородной, а сохранилась углекислой.

Литосфера.

Поступающая на земной шар солнечная радиация прямыми солнечными лучами или через теплый воздух утром и днем нагревает горные породы на поверхности литосферы. При нагреве объемы минералов увеличиваются, минералы сдавливают, деформируют друг друга. Вечером и ночью с охлаждением растяжение вещества сменяется сжатием. В результате многолетних таких расширений и сжатий в минералах появляются трещинки, и монолитные породы разрушаются на обломки. На такое разрушение тратится солнечная энергия, которая накапливается в продуктах разрушения в виде потенциальной свободной поверхностной энергии. Еще больше солнечной энергии накапливается в глине и аморфном минерале опале с добавление внутренней энергии, аккумулированной при раздвижении атомов с переходом кристаллических веществ в аморфные.

О том, что при дроблении в продуктах разрушения накапливается потенциальная энергия, знает каждый человек.

Возьмите молоток и разбейте на обломки размером до 1 см глыбу гранита 0,5 м длиной, шириной и высотой. Потратите много механической энергии. А куда она делась? Согласно закону сохранения энергия, кинетическая механическая энергия, потраченная вами, перешла в потенциальную свободную поверхностную, аккумулированную обломками.

Поэтому, в глине, песке и других рыхлых обломках на поверхности литосферы содержится громадное количество солнечной энергии, но она потенциальная, и людьми не видна, не ощущается. Если выявить спусковой механизм процесса перехода потенциальной энергии из глины и песка в кинетическую тепловую на поверхности литосферы, то люди получили бы громадное количество экологически чистой тепловой энергии, к тому же возобновляемой.

В природе потенциальная энергия в глине переходит в кинетическую тепловую с погружением глины и перекристаллизации ее с увеличением размеров кристаллов до гранита. Тепловая энергия вместе с частью вещества поднимается в виде лавы или термальных вод на поверхность, создавая иллюзию подъема глубинной эндогенной энергии. На самом деле - это освобожденная при перекристаллизации солнечная энергия.

Посредниками усвоения солнечной энергии в литосфере служат глина, песок и другие обломки, опал.

Таким образом, поступающая на Землю солнечная (космическая) энергия усваивается веществом геосфер не непосредственно (напрямую), а сначала посредниками, при преобразовании которых освобожденная солнечная энергия в виде кинетической тепловой используется веществом геосфер в круговоротах энергии и вещества.

Это реальный мир природы.

Люди в своей повседневной жизни также постоянно пользуются посредниками. Никто не ходит на поле срывать колоски пшеницы, делать из них муку и печь хлеб. Идем в магазин, к последнему посреднику, и покупаем хлеб.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074