מהרוח ועד הגשם, כמעט כל תהליך על פני כדור הארץ מתחיל באנרגיית השמש
מקור האנרגיה המרכזי
השמש היא מקור האנרגיה המרכזי של כדור הארץ. האנרגיה מגיעה אלינו כקרינה, ומניעה תהליכים בכל ארבע הספרות: היא מחממת את האוויר (אטמוספרה), מאדה מים (הידרוספרה), מסייעת בבליה (גאוספרה), ומאפשרת לצמחים לגדול (ביוספרה). בלי השמש, כדור הארץ היה קר, אפל ודומם.
קרינה: כך מגיעה האנרגיה
קרינת השמש מגיעה לכדור הארץ דרך ריק החלל ונקלטת באטמוספרה, במים, בקרקע וביצורים חיים. הקרינה היא מעבר אנרגיה בגלים אלקטרומגנטיים, והיא המקור המרכזי לחימום פני השטח.
קרינה קצרת גל וקרינה ארוכת גל
האנרגיה מהשמש מגיעה ויוצאת מכדור הארץ בשני סוגי קרינה, ולהבדל ביניהם יש משמעות גדולה לאקלים.
תהליך זה הוא הבסיס לאפקט החממה הטבעי ולמאזן הקרינה של האטמוספרה.
אלבדו: כמה אור מוחזר?
לא כל הקרינה שמגיעה לכדור הארץ נקלטת. חלק ממנה מוחזר בחזרה לחלל. הכמות שמוחזרת תלויה באלבדו של המשטח, מדד שמתאר כמה אור משטח מסוים מחזיר. מילה זו לקוחה מהלטינית ופירושה 'לובן'. משטח בהיר מחזיר הרבה אור (אלבדו גבוה), ומשטח כהה בולע הרבה אור (אלבדו נמוך).
אלבדו של משטחים שונים
משטח
אלבדו
מה קורה בפועל
שלג וקרח לבן
גבוה מאוד (80-90%)
מחזירים את רוב האור, ולכן נשארים קרים
מדבר חולי בהיר
בינוני-גבוה (35-45%)
מחזיר חלק ניכר מהאור, מתחמם בצורה מתונה
יער ירוק וצמחייה
נמוך-בינוני (10-20%)
בולע את רוב האור ומתחמם, מאפשר פוטוסינתזה
אוקיינוס כהה
נמוך (5-10%)
בולע הרבה אור, מאגר חום לאורך זמן
אספלט עירוני
נמוך מאוד (5-10%)
בולע הרבה אור ומתחמם מאוד, לכן ערים חמות
ישראל: מדבר הנגב הבהיר מחזיר יותר אור מיערות הכרמל הירוקים.
משטח בהיר כמו שלג מחזיר את רוב הקרינה בחזרה לחלל (אלבדו גבוה), ואילו משטח כהה כמו אספלט בולע אותה ומתחמם בעוצמה (אלבדו נמוך).
המחשה אינטראקטיבית: אלבדו ומאזן הקרינה
מאזן הקרינה
עכשיו שאנחנו מבינים שכדור הארץ קולט קרינה מהשמש ופולט קרינה בחזרה, שאלה טבעית עולה: מה קובע אם כדור הארץ מתחמם, מתקרר, או נשאר באותה טמפרטורה? התשובה היא מאזן הקרינה.
האיזון בין קליטה לפליטה
כיצד נשמרת הטמפרטורה של כדור הארץ יציבה לאורך זמן?
הפרת מאזן הקרינה, למשל בגלל ריבוי גזי חממה שלוכדים קרינה, גורמת לכדור הארץ להתחמם. זהו הבסיס המדעי להבנת ההתחממות הגלובלית.
הקרינה הקצרה (צהובה) עוברת את האטמוספרה בקלות, אך קרינה ארוכת גל שנפלטת מהקרקע נלכדת חלקית ומוחזרת כלפי מטה - כך נשמר כדור הארץ חם.
קשרי גומלין: ארבע הספרות ואנרגיית השמש
כדור הארץ הוא מערכת שבה האטמוספרה, ההידרוספרה, הגאוספרה והביוספרה קשורות זו לזו. אנרגיית השמש מניעה תהליכים בכל ארבע הספרות: רוחות, מחזור מים, בליה, פוטוסינתזה ואקלים.
אטמוספרה
השמש מחממת אוויר ומייצרת הפרשי לחץ שמניעים רוחות. היא גם מאדה מים ויוצרת עננים וגשם. בלי שמש, אין רוחות ואין גשם.
הידרוספרה
השמש מאדה מים מהאוקיינוסים ומניעה את מחזור המים: אדים עולים, מתקררים, מתעבים לעננים ויורדים כגשם חזרה לים.
גאוספרה
חום השמש מאיץ בליה של סלעים, מניע תהליכי קרח (קפיאה והפשרה) ומסייע לפירוק חומר אורגני לקרקע.
ביוספרה
צמחים סופגים אנרגיית שמש בפוטוסינתזה (הטמעה). זהו הבסיס לכל שרשרת המזון: ללא שמש, אין חיים.
דוגמאות מישראל: אלבדו ואנרגיה
ישראל היא דוגמה מצוינת לאופן שבו אלבדו ואנרגיית שמש פועלים בפועל. מדינה קטנה, אך עם גיוון אקלימי מרשים.
אנרגיית שמש ואלבדו באזורים שונים בישראל
אזור
מאפיין משטח
אלבדו
השפעה מעשית
מדבר הנגב
חול בהיר, סלע גיר לבן
גבוה יחסית
חם ביום, קר בלילה, האלבדו הגבוה מחזיר חלק מהקרינה
רמת הגולן והגליל
צמחייה ירוקה, קרקע כהה
נמוך-בינוני
מתחמם יותר ומקבל יותר גשם
תל אביב (עיר)
אספלט ובטון
נמוך
אפקט אי חום עירוני: הרבה יותר חם מפרבריה
ים המלח
מים מלוחים
בינוני-נמוך
בולע חום, ממתן את הטמפרטורות
ישראל השקיעה רבות בפאנלים סולריים, כי היא מקבלת קרינה חזקה בשל קו הרוחב שלה.
מדוע ערים בישראל (כמו תל אביב) חמות יותר מהסביבה הכפרית שלהן, גם כשהן באותו אזור גאוגרפי?
שאלות לחשיבה
מדוע אומרים שהשמש מניעה כמעט כל תהליך על פני כדור הארץ? תנו דוגמה אחת מכל ספרה.
שני אזורים מקבלים אותה כמות קרינה, אך אחד מתחמם יותר. כיצד האלבדו מסביר זאת? תנו דוגמה קונקרטית.
מה קורה לטמפרטורה של כדור הארץ אם נקלטת יותר אנרגיה ממה שנפלט בחזרה לחלל? קשרו לגזי חממה.
חלק ב׳ · בדיקת ידע
מבחן מסכם
קראו כל שאלה בעיון. בשאלות בחירה סמנו תשובה אחת, ובשאלות פתוחות כתבו תשובה מלאה במקום המיועד.
1.מהו מקור האנרגיה המרכזי של כדור הארץ?
אהשמש
בהירח
גתנועת הלוחות
דהאוקיינוסים
2.באיזו צורה מגיעה האנרגיה מהשמש אל כדור הארץ?
אכקרינה קצרת גל
בכקרינה ארוכת גל
גדרך כבלים
דדרך הרוח
3.מהו אלבדו?
אמדד לכמה אור משטח מחזיר
במדד לכמות הגשם
גשם של שכבה באטמוספרה
דסוג של רוח
4.לאיזה משטח יש אלבדו גבוה?
אשלג וקרח
באספלט כהה
גים כהה
דיער ירוק
5.מדוע בקיץ נעים יותר ללבוש בגדים בהירים?
אלבגדים בהירים אלבדו גבוה, הם מחזירים אור ומתחממים פחות
בבגדים בהירים בולעים יותר אור
גבגדים בהירים מייצרים קור
דאין קשר לאלבדו
6.מהו מאזן הקרינה?
אהאיזון בין האנרגיה שכדור הארץ קולט מהשמש לבין הכמות שהוא פולט
בהאיזון בין יום ללילה
גכמות הגשם השנתית
דההפרש בין שתי שכבות אטמוספרה
7.מה קורה לטמפרטורת כדור הארץ אם נקלטת יותר אנרגיה ממה שנפלט?
אכדור הארץ מתחמם
בכדור הארץ מתקרר
גהטמפרטורה נשארת קבועה
דהקרינה נעצרת
8.כיצד המסת קרחונים מאיצה את ההתחממות?
אמתחת לקרח מתגלה משטח כהה עם אלבדו נמוך שבולע יותר אור ומתחמם
בהקרח שמוּמס מקרר את הים
גהמים החדשים מחזירים יותר אור
דההמסה מפסיקה את הקרינה
9.כיצד השמש מניעה את הספרה האטמוספרית?
אמחממת אוויר, יוצרת הפרשי לחץ המניעים רוחות ומאדה מים ליצירת עננים וגשם
במקררת את האוויר ובכך יוצרת רוחות
גמונעת תנועת אוויר
דאינה משפיעה על האטמוספרה
10.מדוע ערים (כמו תל אביב) חמות יותר מהסביבה הכפרית שלהן?
אאספלט ובטון בעלי אלבדו נמוך שבולעים הרבה אנרגיית שמש, ומכוניות ובניינים מוסיפים חום
בערים קרובות יותר לשמש
גבכפר יורד יותר גשם שמקרר
דבשדות יש אלבדו נמוך
11.מה ההבדל בין קרינה קצרת גל לקרינה ארוכת גל?
אקצרת גל מגיעה מהשמש ועוצמתית, ארוכת גל נפלטת מכדור הארץ ופחות אנרגטית
בקצרת גל נפלטת מכדור הארץ, ארוכת גל מהשמש
גשתיהן מגיעות מהשמש
דקצרת גל ניתנת ללכידה ואנרגטית, ארוכת גל עוברת חופשי
12.כיצד אנרגיית השמש מניעה את ההידרוספרה?
אמאדה מי ים ומניעה את מחזור המים - אדים עולים, מתעבים, יורדים כגשם ומזינים נהרות