4. Циклічність рухів у географічній оболонці через вплив сили Коріоліса на перенос теплоносія.

Внаслідок сили Коріоліса напрямок руху теплоносія не відповідає градієнту тиску такою мірою, що може змінитися на перпендикулярний до градієнта чи навіть зворотний до нього. Через це рух теплоносія не забезпечує відповідне зменшення градієнта температури, отже, й тиску.

Якби не ця обставина, то й вітер, і хвилі, і течії швидко б вщухали через перемішування холодних та теплих мас. Втім цього не спостерігається саме тому, що рух теплої речовини не спрямований до найхолоднішої (тобто не відповідає градієнту температури та тиску). При цьому не вирівнюються температури нагрівача та холодильника, і рух теплоносія не припиняється, перетворюючись на своєрідний вічний двигун, як у системах атмосферної та океанської циркуляції.

5. Односпрямований характер потоку енергії при замкненому рухові теплоносія (рис. 3.17). Циклічність рухів може бути достатньо складною (наприклад, струмені води та повітря переміщуються петлеподібно за циклоїдами, хоч імпульс руху прямолінійний).

Рис. 3.17. Односпрямований потік енергії в разі циклічного руху тепло-

носія

6. Інерція рухів теплоносія (повітря, води, речовини мантії).

Наприклад, океанські течії мають масу порядку 10^і7 т та швидкість руху води до 1 м/с, що дає уявлення про імпульс руху. Повітряні течії мають меншу (на чотири порядки) масу, але величезну швидкість, і, відповідно, також достатньо значну інерцію.

Під впливом інерції повітряні та водні маси можуть відхилятися формами рельєфу та іншими перешкодами і, прагнучи зберегти напрямок руху, спрямовуватися довільно щодо розподілу температури та тиску, через що його термодинамічна природа може бути завуальованою.

Наприклад, відома течія Гольфстрім відхиляється береговою лінією Північної Америки і рухається на північний схід незалежно від розподілу температури в Атлантичному океані.

Зазначені властивості географічних теплових машин суттєво ускладнюють розуміння процесів, що відбуваються в географічній оболонці, та їх справжню природу. Крім того, через складні поєднання перелічених властивостей географічних теплових машин створюються індивідуальні відмінності теплопереносу, невідомі в інших природних системах — емерджентність. Емерджентність не дає змоги вивчення цілісної системи замінити дослідженням складових частин, навіть якщо останнє й значно глибше.

Явища електромагнетизму

Сонце й планети Сонячної системи мають магнітне поле, що утворює навколо кожного небесного тіла магнітосферу.

Магнітосфера — це чимала зона навколоземного простору, в межах якої рух заряджених частинок (корпускул) підпорядкований структурі магнітного поля.

Середній діаметр магнітосфери Землі становить понад 90 тис. км в перетині, перпендикулярному до сонячного променя. Магнітосфера Землі вкрай несиметрична (рис. 3.18), сплющеним боком завжди орієнтована в напрямку Сонця, а довга частина сягає навіть Місяця.

Структура магнітосфери залежить від взаємодії магнітного поля Землі та сонячного вітру.

Магнітне поле Землі в цілому — це поле дипольного магніту. Вісь диполя, перетинаючи земну поверхню, утворює геомагнітні

Рис. 3.18. Магнітосфера Землі: 1 — радіаційний пояс; 2 — полярна щілина; 3 — магнітопауза; 4 — плазмова мантія; 5 — плазмовий шар — «хвіст» магнітосфери; 6 — плазмосфера; 7 — сонячний вітер; 8 — фронт ударної хвилі

Рис. 3.19. Відхилення /3 осі магнітного диполя М від осі обертання Землі О; складові вектора М (у декартових координатах);

полюси. Магнітна вісь відхилена від осі обертання в середньому на 11,5° (рис. 3.19). «Сонячний вітер» — це потік «-та /3-частинок (тобто ядер гелію та електронів), що розходиться від фотосфери Сонця в усіх напрямках, у тому числі й до Землі. Ці частинки мають величезну швидкість — 300...500 км/с, тому характеризуються

17