Циркуляція атмосфери

Циркуляція атмосфери відбувається за рахунок перетворення сонячної енергії у внутрішню (теплову) енергію земної поверхні, в свою чергу, що частково переходить у механічну енергію переміщень повітря та води. У кінцевому результаті на це витрачається лише 1-2% сонячної енергії, що одержує Земля. Вказані перетворення здійснюються під час роботи географічних теплових машин. Друге начало термодинаміки визначає теплову взаємодію тіл та утворення теплодинамічної ентропії; якщо два тіла (дві системи), що мають різну температуру, привести до взаємодії, то утворюється нова система, в якій виникає потік тепла, спрямований від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою.

Циркуляція атмосфери та океанічних вод відбувається внаслідок неоднакового нагрівання ділянок суходолу, поверхні океану, повітря в тропосфері та наступної взаємодії між ними як тілами (системами), що мають різну температуру. Географічна теплова машина — це термодинамічна система, в якій через різницю температур нагрівача і холодильника відбувається рух теплоносія, тобто здійснюється механічна робота й теплоперенесення від нагрівача до холодильника.

Географічні «теплові машини» доцільно розглядати як різновид класичних фізичних, із акцентування уваги на низці відмінностей, обумовлених багатофакторністю впливів і взаємодії у геосистемах.

Це такі відмінності:

а) поєднання різних форм перенесення енергії: механічної (утворення дрейфових течій внаслідок передачі руху повітря водній поверхні); внутрішньої енергії водяної пари, що вивільняється при конденсуванні або поглинається при випаровуванні; і теплової енергії, звичайної в умовах теплової машини.

б) побічний, поряд із безпосереднім, вплив різниці температур на перенесення енергії (полягає в тому, що різниця діє на деякі інші процеси, а через це — на теплоперенос). Варіантом такого побічного впливу є вплив нагрівання (охолодження) через розподіл густини на тиск, внаслідок чого виникає різниця (градієнт) тиску, що зумовлює механічний рух повітряних та водяних мас.

в) циклічність рухів через вплив сили Коріоліса на перенесення теплоносія. Внаслідок цієї сили напрямок руху теплоносія значно відхиляється від напрямку градієнту тиску і не забезпечує зменшення різниці тиску і температури аж до вирівнювання значень теплоносія і холодильника. Тому рух теплоносія не припиняється, а періодично повторюється у системах атмосферної та океанічної циркуляції.

За В.В. Шулейкіним, виділяються різні типи географічних теплових машин: першого роду — термодинамічна система "екватор-полюси". Різниця температур підтримуються за рахунок нерівномірності надходження сонячної реакції на специфічну поверхню Землі. Відмінності у нагріванні материків та океанів, призводять до термічної взаємодії між ними, що проявляється у вигляді географічної теплової машини другого роду. Вона обумовлює бризову та мусонну циркуляцію.