Maa energiasüsteem

Maa energiasüsteem on ... Selleks, et selleks et looduslikud protsessid (õhu-, veeringlus, taimede kasv jm) saaksid Maal toimuda, on vaja energiat. Maa saab energiat päikesekiirgusega ja annab seda ära soojuskiirgusega.

Maakera energiabilanss

Maakera energiabilanssi ehk kiirgusbilanssi nimetatakse maale saabuvat ja maalt lahkuvat energiavoo vahet. Maa energiabilanss kirjeldab tasakaalu Päikeselt Maani jõudva kiirgusenergia ja Maalt tagasi kosmosesse voolava energia vahel. Ligikaudu 30 protsenti päikese sissetulevast energiast peegelduvad pilvede, atmosfääri molekulide ning Maa maa-, lume- ja jääpindade kaudu tagasi kosmosesse. Pinna soojusemissiooni intensiivsus sõltub pinna temperatuurist.

NASA earth energy budget

Kui Maale jõudva ja Maalt lahkuva päikseenergia hulk on võrdne siis energiabilanss on tasakaalus. Kui energiabilanss on tasakaalus, siis ei toimu soojenemist ega jahtumist ning loodusprotsessid on stabiilsed.

Kui maale jõuab rohkem energiat, kui planeet seda tagasi annab siis energiabilanss on positiivne. Sellises olukorras toimub soojenemine ja loodusprotsessid (nt tormid, üleujutused jm) intensiivistuvad.

Kui maa annab ära rohkem energiat kui ta seda päikeselt saab, siis on energiabilanss negatiive ja toimub jahtumine

Kõige paremini saab Maa energiabilanssi kirjeldada termodünaamika seadustega. Kõige olulisem termodünaamika seadus on esimene seadus ehk energia jäävuse seadus. Energia jäävuse seaduse põhimõte on see, et energia ei teki ega kao vaid muundub ühest olekust teise. Termodünaamika teine seadus ütleb, et soojus ei saa liikuda külmemalt kehalt soojemale. Nii liigubki soojusenergia Maal alati soojadelt ekvatoriaalsetelt aladelt külmade polaaralade poole. Seega tasakaalustab planeedi enda energiaringlus Maa eri piirkondade erinevat energiabilanssi maailmaruumiga.

Eksogeensed ja endogeensed protsessid

Maal toimuvad loodusprotsessid võib jagada sisemisteks ehk endogeenseteks ja välimisteks ehk eksogeenseteks, sõltuvalt sellest, kust pärineb protsesse käitav energia.

Vulcano-130-Krater-1986-gje

Endogeensed protsessid lähtuvad Maa sisejõududest: gravitatsioonist ja Maa sisesoojusest. Maa sisesoojus tekib peamiselt siis kui Maa sisemuses olevad radioaktiivsed elemendid aegamööda lagunevad ja eraldavad soojust. Endogeensed protsessid on näiteks laamade liikumine, mäestike teke, vulkanism ja kivimite moondumine. Seega kujundavad Maa sisejõud maakoore kivimilist koostist ning maismaa ja maailmamere jaotumist.

Eksogeensed protsessid lähtuvad Maa välisjõududest. Peamine maaväline energiaallikas on päiksekiirgus, mis paneb liikuma õhu ja vee, need omakorda kulutavad kivimeid ja transpordivaid setteid. Endogeensed protsessid liigestavad Maa reljeefi, eksogeensed aga tasandavad seda. Päiksekiirgusest sõltub ka erinevate paikade kliima ja kogu elutegevus maal: Taimed muudavad fotosünteesides päikseenergia keemiliseks energiaks ning loomade kaudu kes söövad taimi jõuab see energia ka ülejäänud toiduahelasse.

Taastumatud ja taastuvad energiaallikad

Coesfeld, Lette, Windmühle -- 2015 -- 5768

Taastumatu energiaallikas on ressurss, mille kogus kasutamisel väheneb. Taastumatute energiaallikate hulka kuuluvad järgmised fossiilkütuse liigid: põlevkivi, maagaas, turvas, kivisüsi, pruunsüsi ja nafta. Nimetatud fossiilkütused on tekkinud geoloogilises minevikus. Fossiilkütuseid moodustub taimede ja loomade jäänustest kogu aeg, moodustumine on aga nii aeglane, et see ei kata inimeste tarbimisvajadust. Taastumatute energiaressursside hulka loetakse ka tuumkütust, sest ka selle allikas, uraanimaak, väheneb kasutamise läbi. Tuumkütusena kasutatavad radioaktiivsed elemendid on pärit aga oma arengu lõppjärku jõudnud tähtede plahvatustest ehk supernoovadest, mis toimusid enne Päikesesüsteemi moodustumist.

Taastuvenergia on energia, mis on saadud Maa loodusvaradest, mis pole piiratud ega ammendavad, näiteks tuul ja päikesevalgus. Taastuvenergia on alternatiiv traditsioonilisele energiale, mis põhineb fossiilkütustel, ja see kipub keskkonnale palju vähem kahjulik olema. Taastuvenergia pakub energiat sageli neljas olulises valdkonnas: elektrienergia tootmine, õhu ja vee soojendamine/jahutamine, transport ja maapiirkondade energiateenused. Taastuvad energiaallikad on järgmised: hüdroenergia, tuuleenergia, päikseenergia, maasoojusenergia ja biokütus.