جغرافيا البيئة / دورة الطاقة في الطبيعة

 

1- دورة الطاقة في النظام البيئي :

يعد الاشعاع الشمسي هوا المصدر الرئيسي للطاقه في النظام البيئي كمان ان الطاقه الشمسيه هي التي تهب لكل الكائنات الحيه الحياه علي سطح الارض وعندما تقوم الشمس بارسال اشعه لسطح الارض يتم امتصاص جزء كبير منها في الغلاف الغازي وتمتص مسطحات اليابسة والمحيطات والغلاف الجوي الإشعاعات الشمسية ويؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارتها.

 يرتفع الهواء الساخن الذي يحتوي على بخار الماء الصاعد من المحيطات وعندما يرتفع الهواء إلى قمم المرتفعات حيث تنخفض درجة الحرارة يتكثف بخار الماء في صورة سحب تمطر على سطح الأرض ومن ثم تتم دورة الماء في الكون كما يصل نسبه صغيره الي سطح الارض وفي المناطق المدارية يتم التقاء كميه كبيره من الطاقه عن طريق الاشعاع الشمسي وتصل لاقلها في العروض القطبيه .

تنتقل الطاقه من مناطق الفائض الي مناطق العجز عن طريق الرياح او الامطار او التيارات البحريه وغيرها وتقل الطاقه بنسبة ٩٠٪ عندما تنتقل من النبات الي الحيوان ثم الي الانسان وغالبا يتم اخراج الطاقه من الكائنات الحيه عن طريق التنفس في كما من الحيوان والانسان وعملية النتح في النبات .

الحياة على الأرض ، ان طاقة الشمس تعتبر المصدر الرئيسي للطاقة في كوكب الأرض ومنها توزعت وتحولت إلى مصادر الطاقة الأخرى سواء ما كان منها مخزون في طاقة الرياح والطاقة الحرارية في جوف الأرض والطاقة المولدة من مساقط المياه والطاقة الشمسية وغيرها من مصادر الطاقة كالفحم الحجري والأخشاب كما تساهم الدوله بل والعالم كله استخدام الطاقه الشمسيه  كإحدى أهم مصادر الطاقة البديلة للنفط والغاز .

كما يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال آليتي التحويل الكهروضوئية والتحويل الحراري للطاقة الشمسية ويقصد بالتحويل الكهروضوئية تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى طاقة كهربائية بوساطة الخلايا الشمسية الكهروضوئية

وقد تم تصنيع نماذج كثيرة من الخلايا الشمسية تستطيع إنتاج الكهرباء بصورة علمية وتتميز الخلايا الشمسية بأنها لا تشمل أجزاء أو قطع متحركة، وهي لا تستهلك وقودا ً ولا تلوث الجو وحياتها طويلة ولا تتطلب إلا القليل من الصيانة. ويتحقق أفضل استخدام لهذه

التقنية تحت تطبيقات وحدة الإشعاع الشمسي ) وحدة شمسية ( أي بدون مركزات أو عدسات ضوئية ولذا يمكن تثبيتها على أسطح المباني ليستفاد منه في إنتاج الكهرباء وتقدر

عادة كفاءتها بحوالي 20% أما الباقي فيمكن الاستفادة منه في توفير الحرارة للتدفئة وتسخين المياه . كما تستخدم الخلايا الشمسية في تشغيل نظام الاتصالات المختلفة وفي إنارة الطرق والمنشآت وفي ضخ المياه وغيرها .

أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق المجمعات ) الأطباق ( الشمسية والمواد الحرارية.فإذا تعرض جسم داكن اللون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي فإنه يمتص الإشعاع وترتفع درجة حرارته. يستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين المياه وتوليد الكهرباء وغيرها . وتعد تطبيقات السخانات الشمسية هي الأكثر انتشارا  في مجال التحويل الحراري للطاقة الشمسية . كما حرصت الدول علي ايجاد عدة طرق تقنية لتخزين الطاقة الشمسية تشمل التخزين الحراري الكهربائي والميكانيكي والكيميائي والمغناطيسي ،وتعد بحوث تخزين الطاقة الشمسية من أهم مجالات التطوير اللازمة في تطبيقات الطاقة الشمسية وانتشارها على مدى واسع، حيث أن الطاقة الشمسية رغم أنها متوفرة إلا أنها ليست في متناول اليد وليست مجانية بالمعني المفهوم. فسعرها الحقيقي عبارة عن المعدات المستخدمة لتحويلها من طاقة كهرومغناطيسية إلى طاقة كهربائية أو حرارية . وكذلك تخزينها إذا دعت الضروره. كما ان هناك انواع للطاقه ومنها

الطاقات المتجددة : هي الطاقات التي نحصل عليها من خلال تيارات الطاقة التي يتكرر وجودها في الطبيعة على نحو تلقائي ودوري، وهي بذلك على عكس الطاقات غير المتجددة الموجودة غالبا ً في مخزون جامد في الأرض لا يمكن الإفادة منها إلا بعد تدخل الإنسان لإخراجها منه. تتمثل الطاقات المتجددة بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المياه وطاقة الكتلة الحيوية. أما الطاقات المتجددة الأخرى، كطاقة الأمواج وطاقة الحرارة والمياه الجوفيه . كمان ان استثمارها في المستقبل القريب غير ممكن.

كما يوجد ايضا عدة محطات لتوليد الكهرباء ومنها ، المحطات المائية :

حیث توجد المیاه في أماكن مرتفعة كالبحیرات ومجاري الأنھار یمكن التفكیر بتولید الطاقة، خاصة إذا كانت طبیعة الأرض التي تھطل فیھا الأمطار أو تجري فیھا الأنھار جبلیة ومرتفعة. ففي ھذه الحالات یمكن تولید الكھرباء من مساقط المیاه . أما إذا كانت مجاري الأنھار ذات انحدار خفیف فیقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النھر لتخزین المیاه. تنشا محطات التولید عادة بالقرب من ھذه السدود كما ھو الحال في مجرى نھر النیل. وقد بني السد العالي وبنیت معھو محطة تولید كھرباء

 كما تعدد الطاقة الشمسية عاملا مهما للحيوانات والنباتات على حد سواء، إذ إن عملية البناء الضوئي في النبات لا تتم إلا بوجود هذه الطاقة ، والتي لولاها لما بقي الأكسجين الذي تتنفسه جميع الكائنات الحية على سطح الكوكب بنسب متوازنة، فتقوم عملية البناء الضوئي بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين مرة أخرى لتتمكن الكائنات الحية من تنفسه.

اما النوع الاخر وهوا الطاقات الغير متجدده : وهي الطاقة المستمدة من موارد طبيعية تنفد عند استخدامها، إذ تكون ذات كميات محدودة المصدر، وتكون قد تكونت في الارض ملايين السنين ولها مخزون محدد سينتهي باستهلاكه ، ولا يمكن تجديدها في فترة زمنيه قصيرة

ومن انواعها ، الفحم : والذي يعد صخرة سوداء أو بنية اللون  والتي يتم حرقها لتوليد الطاقة، ومن الجدير ذكره أنّ دائمًا ما يتم تصنيف الفحم وفقا لمقدار الكربنة التي مر بها. البترول وهو وقود أحفوري سائل ، يطلق عليه اسم النفط أيضا ، فهو غالبا ما يوجد بين التكوينات الصخرية تحت الأرض أو تحت قاع المحيط، بحيث يمكن  للبشر الوصول إليه يقوم عند قيامهم بعمليات الحفر، ومن الجدير ذكره أن معظم نفط العالم لا يزال مدفونا  تحت الأرض على أعماق كبيرة حتى هذا اليوم. الغاز الطبيعي وهو شكل أخر من أشكال الوقود الأحفوري المحاصر في خزانات تحت الأرض، والذي يتكون من غاز الميثان الذي رائحته تشبه رائحة البيض الفاسد، ويتواجد الغاز الطبيعي في الرواسب على بعد مئات الأمتار تحت