Парниковый эффект в атмосфере: чем вызван и как влияет на глобальное потепление?

Содержание

Примечания

1. Кравчук П. А. Рекорды природы. — Л.: Эрудит, 1993. — 216 с. — 60 000 экз. — ISBN 5-7707-2044-1.
2. )
3. Nordenskiöld N. G. Beschreibung des in dem finnländischen gouvernemnt Wiborg gefallenen Meteorsteins // J. Chemie und Physik. 1821. Bd. 31. S. 160—162.
4. ↑ , с. 46-49.
5. , с. 53.
6. , с. 46.
7. , с. 58.
8. , с. 48.
9. Мушкетов И. В., Мушкетов Д. И. Физическая геология. Т. 1. (Изд. 4). Л.-М.: Гл. ред. Геол.-развед. и геол. лит., 1935. 908 с. (Метеориты C. 60-70)
10. Нейбург М. Ф. Имеются ли живые бактерии в каменных метеоритах (аэролитах)? // Природа. 1934. № 4. С. 81-82.
11. В условиях безкислородной (безозоновой) атмосферы подобные органические соединения могут синтезироваться при воздействии жёсткого солнечного излучения
12. ↑ Руттен М. Происхождение жизни (естественным путём). — М., Издательство «Мир», 1973 г.
13. ↑

Угрозы

Последствия парникового эффекта могут быть губительны для человека:

• Тают полярные льды, а это причина повышению уровня моря. В результате прибрежные плодородные земли оказываются под водой. Если затопление будет происходить высокими темпами, возникнет серьёзная угроза сельскому хозяйству. Гибнут посевы, сокращается площадь пастбищ, исчезают источники пресной воды. Прежде всего, пострадают малообеспеченные слои населения, жизнь которых зависит от урожая, роста домашних животных.
• Многие прибрежные города, в том числе и высокоразвитые, в будущем могут оказаться под водой. Например, Нью-Йорк, Санкт-Петербург. Или целые страны. Например, Голландия. Такие явления вызовут необходимость массового перемещения поселений людей. Учёные предполагают, что через 15 лет уровень океана может подняться на 0,1-0,3 метра, а к концу 21 века – на 0,3-1 метр. Чтобы под водой оказались вышеназванные города, уровень должен подняться примерно на 5 метров.
• Рост температуры воздуха ведёт к тому, что внутри континентов сокращается период лежания снега. Таять он начинает раньше, как и быстрее заканчивается сезон дождей. В результате почвы оказываются пересушенными, непригодными для выращивания сельскохозяйственных культур. Недостаток влаги – причина опустынивания земель. Специалисты утверждают, что рост средней температуры на 1 градус через 10 лет приведёт к сокращению лесных территорий на 100-200 миллионов гектаров. Эти земли станут степями.
• Океан покрывает 71% площади поверхности нашей планеты. С ростом температуры воздуха нагревается и вода. Значительно увеличивается испарение. А это одна из основных причин усиления парникового эффекта.
• При повышении уровня воды в мировом океане, температуры появляется угроза биоразнообразию, может исчезнуть множество видов живой природы. Причина – изменения в среде их обитания. Не каждый вид может успешно приспособиться новым условиям. Следствие исчезновения некоторых растений, животных, птиц, других живых существ – нарушение цепей питания, равновесия экосистем.
• Рост уровня воды вызывает изменения климата. Сдвигаются границы сезонов, увеличивается количество и интенсивность штормов, ураганов, осадков. Стабильность климата – основное условие существования на Земле жизни. Остановить парниковый эффект – значит сохранить человеческую цивилизацию на планете.
• Высокая температура воздуха может негативно сказаться на здоровье людей. При таких условиях обостряются сердечно-сосудистые заболевания, страдают органы дыхания. Тепловые аномалии приводят к увеличению числа травм, некоторых психологических расстройств. Рост температуры влечёт за собой более быстрое распространение многих опасных заболеваний, например, малярии, энцефалита.

Количественное определение парникового эффекта[ | ]

Суммарная энергия солнечного излучения, поглощаемого в единицу времени планетой радиусом R {\displaystyle R} и сферическим альбедо A {\displaystyle A} равна:

E = π R 2 E 0 r 2 ( 1 − A ) , {\displaystyle E=\pi R^{2}{\frac {E_{0}}{r^{2}}}(1-A),} где E 0 {\displaystyle E_{0}} — солнечная постоянная, и r {\displaystyle r} — расстояние до Солнца.

В соответствии с законом Стефана — Больцмана равновесное тепловое излучение L {\displaystyle L} планеты с радиусом R {\displaystyle R} , то есть площадью излучающей поверхности 4 π R 2 {\displaystyle 4\pi R^{2}} :

L = 4 π R 2 σ T ¯ E 4 , {\displaystyle L=4\pi R^{2}\sigma {\bar {T}}_{\text{E}}^{4},} где T ¯ E {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{E}}} — эффективная температура планеты. Таблица 1

Планета	Атм. давление у поверхности, атм.	T ¯ E {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{E}}}	T ¯ S {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{S}}}	Δ T ¯ {\displaystyle \Delta {\bar {T}}}	T ¯ max {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{max}}}	T ¯ min {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{min}}}	Δ T {\displaystyle \Delta T}
Венера	90	231	735	504	—	—	—
Земля	1	249	288	39	313	200	113
Луна	—	—	393	113	280
Марс	0,006	210	218	8	300	147	153

1. Температуры даны в кельвинах, T ¯ max {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{max}}} — средняя максимальная температура в полдень на экваторе, T ¯ min {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{min}}} — средняя минимальная температура.

Количественно величина парникового эффекта Δ T ¯ {\displaystyle \Delta {\bar {T}}} определяется как разница между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты T ¯ S {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{S}}} и её эффективной температурой T ¯ E {\displaystyle {\bar {T}}_{\text{E}}} . Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащими газы, поглощающие излучение в инфракрасной области спектра, и пропорционален плотности атмосферы. Следствием парникового эффекта является также сглаживание температурных контрастов как между полярными и экваториальными зонами планеты, так и между дневными и ночными температурами.

Влияние ПЭ на жизнь и здоровье людей

Накопление парникового эффекта самым неблагоприятным образом отражается на здоровье людей. Сейчас в летнее время в некоторых регионах не являются редкостью случаи тепловых ударов, которые могут заканчиваться летальным исходом. Повышенные температуры приводят к снижению работоспособности людей и отражаются на общем самочувствии.

Накопление парниковых газов в нижних слоях атмосферы приводит к увеличению числа случаев развития кожных заболеваний, формирования злокачественных опухолей и патологий органов дыхания. Считается, что аномальная жара стала причиной повышения количества случаев развития заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Кроме того, влияние эффекта парника на планете отражается и на деятельности микроорганизмов. Повышение температуры водоемов нередко становится причиной вспышек эпидемий бактериальных инфекций. Мягкие зимы приводят к тому, что ряд паразитов, в т.ч. клещи, сильно увеличили ареал своего обитания. Их укусы все чаще вызывают у людей развитие боррелиоза и клещевого энцефалита. Кроме того, участились случаи отравления людей из-за укусов некоторых ядовитых пауков и змей, которые также смогли расширить свой ареал из-за повышения зимних температур.

Подтопление территорий и длительно продолжающаяся засуха в некоторых регионах уже стали причиной миграции людей, однако они выражены еще слабо. В будущем из-за того, что некоторые территории станут непригодными для жизни, возможны массовые миграции.

Примечания

1. Joseph Fourier . Mémoire sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires p.97-125 Mémoires de l’Académie royale des sciences de l’Institut de France, t. VII, p.570 à 604. Paris, Didot; 1827 // Gallica-Math: Œuvres complètes
2. Тепло, выделяемое в результате человеческой активности Жозеф Фурье не рассматривал в качестве значимого фактора.
3. Samuel P. Langley (and Frank W. Very) . The Temperature of the Moon, Memoir of the National Academy of Sciences, vol. iv. 9th mem. 193pp (1890)
4. «On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground», Philosophical Magazine and Journal Science, Series 5, Volume 41, pages 237—276 (англ.)
5. ↑ 1234Александр Чернокульский. Климат как отражение облаков // Наука и жизнь. — 2021. — № 10. — С. 70-77.
6. Сравнительные значения для трех планет земной группы без учета давления водяного пара, температуры приведены в Кельвинах.
7. : Kiehl, J. T.; Kevin E. Trenberth (1997-02). «Earth’s Annual Global Mean Energy Budget». Bulletin of the American Meteorological Society78 (2): 197-208. DOI:10.1175/1520-0477(1997)078<0197:EAGMEB>2.0.CO;2. ISSN 0003-0007. Проверено 2011-08-15.

Как с этим бороться?

Человек уже неоднократно сталкивался с изменениями климата. Более того, именно они были одной из движущих сил исторического прогресса. Засухи и наводнения не раз и не два вызывали войны и революции, массовые переселения народов, упадок государств и целых цивилизаций. Как же избежать тех катастрофических последствий, которые ожидают нас в случае серьезных изменений климата? Есть ли вероятность уменьшить так называемый парниковый эффект? Что можно сделать для этого?

Изменения климата, безусловно, приведут к исчезновению многих видов животных

Специалисты считают, что для уменьшения выбросов парниковых газов в атмосферу нужны следующие меры:

• Необходимо коренным образом перестроить энергетику и уменьшить количество промышленных выбросов. Основным источником СО2 сегодня является сжигание ископаемого топлива: нефти, угля и газа. Чтобы снизить их, человечество должно перейти на так называемую возобновляемую энергетику: солнце, ветер, воду. В последние годы их доля в общем балансе довольно быстро растет, но этих темпов явно недостаточно. Также нам необходимо отказаться от использования автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и пересесть на электрокары. Понятно, что все вышеуказанное требует многомиллиардных инвестиций и десятков лет напряженной работы. Но начинать ее надо уже сегодня;
• Повышение энергоэффективности, причем касается это и промышленного производства, и получения энергии, и жилищно-коммунального хозяйства. Энергоемкость выпускаемой продукции должна быть значительно снижена. Нам нужны новые технологии, которые бы не наносили вред окружающей среде. Даже элементарное утепление фасадов зданий, установка современных окон и замена теплоцентралей может иметь существенный эффект в плане экономии энергии, а, значит, снизит затраты топлива и позволит уменьшить вредные выбросы;
• Весьма действенным способом борьбы с парниковым эффектом является сокращение числа отходов. Человек должен научиться использовать ресурсы вторично, это позволит ликвидировать свалки, которые являются серьезным источником метана, или хотя бы существенно сократить их объем;
• Необходимо прекратить хищническое уничтожение лесов и заняться восстановлением зеленых массивов. Вырубки обязательно должны сопровождаться высаживанием новых деревьев.

Борьба с парниковым эффектом и ростом среднегодовой температуры должна вестись на международном уровне, в тесной кооперации между разными странами. Первые шаги в этом направлении уже сделаны, и движение необходимо продолжать. Ученые предлагают закрепить борьбу с климатическими изменениями на уровне конституций государств. Велика роль и неправительственных организаций, которые постоянно поднимают эту тему. Мы должны четко понимать, насколько невелика наша планета, и как она уязвима перед человеком.

Автор статьи:
Никифоров Владислав

Проверка гарантии вручную * Обязательные поля

Заполнив и отправив эту форму, вы предоставляете свое согласие на использование ваших данных в соответствии с заявлением о конфиденциальности HP. Подробнее о политике конфиденциальности HP

Изменения климата неизбежны

Двигатели «КамАЗ-6520»

Самосвалы «КамАЗ-6520» первых годов выпуска комплектовались дизельными двигателями «КамАЗ-740.51-320» с системой турбонаддува. Данная версия классического КамАЗовского силового агрегата разрабатывалась в начале 1990-х годов, и применялась и для прочих семейств камских грузовиков. Мощность данного мотора – 320 лошадиных сил, соответствие экологическому стандарту – «Евро-2».

С 2009 года на предприятии начали оснащать самосвалы «КамАЗ-6520» новыми двигателями «КамАЗ-740.63-400», уже соответствующими стандарту «Евро-3». Данный V-образный 8-цилиндровый мотор имеет большую производительность, чем его предшественник. Характеристики его таковы: рабочий объём – 11,76 литров, номинальная мощность – 400 лошадиных сил, максимальный крутящий момент – 1766 Нм, степень сжатия – 16,5. Система турбонаддува также присутствует.

С 2008 года часть «КамАЗов-6520» также начали оснащать двигателями «Cummins ISLe +350». Силовой агрегат «Камминз» в целом показывает лучшие показатели экономичности, чем мотор «КамАЗ-740». Характеристики двигателя «Cummins ISLe +350»: рабочий объем – 8,9 л, номинальная мощность – 334 л.с., максимальный крутящий момент – 2738 Нм, экологический класс – «Евро-3».

Двигатель «КамАЗ-740.73-400» под кабиной грузовика.

В настоящее время самосвалы «КамАЗ-6520» комплектуются новыми двигателями марки «КамАЗ-740.73-400» (Евро-4). Это 8-ми цилиндровый V-образный дизельный мотор с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха, оснащённый прогрессивной системой подачи топллива «Common Rail». Максимальная полезная мощность «КамАЗ-740.73-400» составляет «КамАЗ-740.73-400» 294 кВт (400 л.с.), при частоте вращения коленчатого вала 1900 оборотов в минуту.

Максимальный полезный крутящий момент – 1766 Нм (180 кгсм), при частоте вращения коленвала 1250 -1350 об/мин. Рабочий объём – тот же, что и у предыдущей версии –11,76 литров. Диаметр цилиндра – 120 мм, ход поршня –130 мм Степень сжатия составляет 17,9. На двигателе установлен предпусковой подогреватель «ПЖД 15.8106-01». Вместимость баков с горючим «КамАЗ-6520» составляет 350 литров. Тягово-динамические параметры двигателя и самого самосвала позволяют грузовику беспрепятственно преодолевать 25%-е подъёмы при полной загрузке грузовой платформы.

Популярные материалы

Парниковый эффект: чем он опасен для человека?

Еще в начале 19-го века Жозефом Фурье было выдвинуто предположение, что атмосфера Земли, подобно стеклу, пропускает солнечную энергию внутрь, но при этом препятствует её обратному возвращению. Обратный процесс становится невозможным потому, что в атмосфере присутствует водяной пар и углекислый газ. В результате, появляется так называемый парниковый эффект

, который приводит к общему повышению температуры на планете.

SpaceX сегодня совершит грандиозный старт: в космос отправится прототип Starship

В 20-ом столетии резко возрос объем используемых энергоносителей – различных углеводородов, продуктами которых являются метан, углекислый газ и т.д. В первую очередь, это было связано с ростом численности населения и техническим прогрессом. С каждым годом добываются всё большие объемы полезных ископаемых, что приводит к увеличению парниковых газов

, выбрасываемых в атмосферу. Например, в 80-х годах прошлого столетия повышение содержания этих газов в слоях атмосферы стало причиной увеличения среднегодовой температуры. Следует отметить, что активная вырубка лесов выступает в качестве еще одного негативного фактора, который снижает природную переработку углекислого газа растениями, то есть замедляется процессфотосинтеза .

В целом, парниковый эффект является естественным природным процессом, который способствует поддержанию на Земле оптимального для жизни белковых организмов температурного режима. Опасным же парниковый эффект делает сам человек, ускоряющий данный процесс. Основная опасность заключается в том, что усиление парникового эффекта неизбежно вызовет потепление климата, так как произойдет разогрев нижних слоев атмосферы. Для человека подобные преобразования просто катастрофичны.

Увеличится количество осадков, поднимется уровень мирового океана, что станет причиной затопления большинства прибрежных территорий. В 1997 году в Киото была организована конференция, на которой обсуждались такие темы, как уменьшение парникового эффекта и замедление процессов глобального потепления. По итогам конференции были разработаны положения, которые обязывали государства с развитой экономикой провести мероприятия, направленные на максимальное сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу. Однако, исходя из мнения неправительственных организаций, «киотские решения» не привели к нормализации обстановки.

Старинный корабль XVII века найден в водах Балтики: он хорошо сохранился

В первую очередь, это объясняется тем, что были затронуты интересы участников большого бизнеса, которые попросту проигнорировали Киотский протокол.

См. также

► Август 2008 года

Парниковый эффект: причины и последствия

Первое упоминание о природе парникового эффекта появилось в 1827-м в статье ученого-физика Жана Батиста Жозефа Фурье. Его труды были основаны на опыте швейцарца Никола Теодора де Соссюра, который измерил температуру внутри сосуда с затемненным стеклом, когда его поставили под солнечный свет. Ученый выяснил, что температура внутри выше из-за того, что тепловая энергия не может пройти сквозь мутное стекло.

На примере этого опыта Фурье описал, что не вся солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, отражается в космос. Парниковый газ удерживает в нижних слоях атмосферы часть тепловой энергии. Он состоит из:

Что такое парниковый эффект? Это увеличение температуры нижних атмосферных слоев из-за скопления тепловой энергии, которую удерживают парниковые газы. Атмосфера Земли (ее нижние слои) из-за газов получается достаточно плотной и не пропускает в космос тепловую энергию. В результате поверхность Земли нагревается.

По состоянию на 2005 год среднегодовая температура земной поверхности выросла на 0,74 градуса за последнее столетие. В ближайшие годы ожидается ее стремительное повышение по 0,2 градуса за каждое десятилетие. Это необратимый процесс глобального потепления. Если динамика сохранится, то через 300 лет произойдут непоправимые экологические изменения. Поэтому человечеству грозит вымирание.

Ученые называют такие причины возникновения глобального потепления, как:

масштабная промышленная деятельность человека. Она ведет к увеличению выброса газов в атмосферу, что изменяет ее состав и приводит к росту запыленности;

• сжигание ископаемого топлива (нефти, угля, газа) на тепловых электростанциях, в двигателях автомобилей. В результате увеличиваются выбросы углекислоты. Кроме того, растет интенсивность энергопотребления — при увеличении населения земного шара на 2% в год потребность в энергии увеличивается на 5%;
• бурное развитие сельского хозяйства. Результат — увеличение выбросов метана в атмосферу (чрезмерная выработка удобрений из органики в результате гниения, выбросы из биогазовых станций, увеличение количества биологических отходов при содержании скота/птицы);
• увеличение количества свалок, из-за чего растут выбросы метана;
• вырубка лесов. Она приводит к замедлению поглощения углекислого газа из атмосферы.

Последствия глобального потепления чудовищны для человечества и жизни на планете в целом. Итак, парниковый эффект и его последствия вызывают цепную реакцию. Убедитесь в этом сами:

1. Самая большая проблема заключается в том, что из-за повышения температуры на поверхности Земли начинают таять полярные льды, из-за чего повышается уровень моря.

2. Это приведет к затоплению плодородных земель в долинах.

3. Затопление крупных городов (Санкт-Петербург, Нью-Йорк) и целых стран (Нидерланды) приведет к социальным проблемам, связанным с необходимостью переселения людей. В итоге возможны конфликты и массовые беспорядки.

4. Из-за прогревания атмосферы период таяния снегов сокращается: они тают быстрее, а сезонные дожди быстрее заканчиваются. В результате увеличивается количество засушливых дней. По подсчетам специалистов, при повышении среднегодовой температуры на один градус около 200 млн га лесных массивов превратятся в степи.

5. Из-за уменьшения количества зеленых насаждений снизится переработка углекислого газа в результате фотосинтеза. Парниковый эффект усилится, и глобальное потепление ускорится.

6. Из-за нагревания поверхности Земли увеличится испарение воды, что усилит парниковый эффект.

7. Из-за повышения температуры воды и воздуха возникнет угроза для жизни ряда живых существ.

8. Из-за таяния ледников и роста уровня Мирового океана сдвинутся сезонные границы, участятся климатические аномалии (штормы, ураганы, цунами).

9. Рост температуры на поверхности Земли негативно скажется на здоровье людей, а кроме того, спровоцирует развитие эпидемиологических ситуаций, связанных с развитием опасных инфекционных заболеваний.

История исследования

Впервые идею о существовании парникового эффекта выдвинул в 1824 году французский физик Жан-Батист Фурье. По его расчетам выходило, что планета, аналогичная Земле по размерам и расстоянию от Солнца, но не имеющая озонового слоя, должна обладать значительно более низкой температурой (ниже примерно на 33 ℃). Ученый сделал вывод, что атмосфера Земли является для солнечного излучения прозрачной и задерживает значительную часть земного инфракрасного излучения, из-за чего температура планеты повышается. Такое явление роста температуры на поверхности Земли и было названо парниковым эффектом.

То, что парниковый эффект зависит именно от содержания углекислого газа в составе атмосферы, выяснил в 1859 году физик Джон Тиндаль из Англии. Он заметил, что только пары воды и углекислого газа задерживают инфракрасное излучение, а с кислородом и азотом такого не происходит. Так и родилась теория о взаимосвязи количества углекислого газа и повышения температуры. Тиндаль предположил, что таяние и образование ледников могло быть связано с изменением концентрации CO₂ в атмосфере.

В 1896 году ученый из Швеции Сванте Аррениус предположил, что на атмосферный состав влияет именно антропогенный фактор. То есть именно человеческая деятельность наносит вред атмосфере. Он проанализировал количество и состав выбросов при сжигании топлива на промышленных заводах и сделал вывод, что критичные изменения температуры произойдут примерно через 3000 лет. Однако через 10 лет он повторил расчеты и заметил, что выбросы СО₂ за это время сильно увеличились, поэтому Аррениус сделал новое предположение – уже через несколько сотен лет повышение температуры будет очень заметным.

Интересный факт: на первых этапах вообще никто всерьез не воспринимал исследования по изменению климата и наличию парникового эффекта. Коллеги-ученые отказывались верить предоставленным данным, а широкая публика вообще ничего об этом не знала.

Следующий этап исследований произошел только через сорок лет, в 1930-х годах. Австралийский инженер Гай Стюарт Каллендер собрал данные об изменении углекислотного уровня за сорок лет и понял, что примерно столько же газов было выделено в результате промышленной деятельности за этот период. Затем он проанализировал изменения температуры за это время. Его работа была первой, в которой не предполагалось, а утверждалось, что нагревание планеты уже происходит, а причина этому – выбросы углекислого газа из-за деятельности человека. Идеи Каллендера никто не поддержал.

Вновь произошло затишье на 20 лет. Только в 1950-х случился новый рывок в исследовании парниковых изменений климата, когда английский ученый Гильберт Пласс возобновил исследования Аррениуса. В его распоряжении было финансирование Военно-морского ведомства Америки и недавно появившиеся компьютеры для расчетов. Исследования Пласса примечательны не только тем, что связали изменения климата с промышленными выбросами, но и тем, что благодаря им тема широко распространилась в Америке среди населения. Люди стали говорить об этой проблеме как о заслуживающей внимания, что дало толчок финансированию новых исследований.

После этого все большее количество ученых стало изучать потепление, вызванное увеличением содержания углекислого газа в атмосфере. Стало известно, что не только CO₂, но и другие газы способствуют нагреванию планеты. Выходили работы, подтверждающие негативное влияние парниковых газов на мировой океан. Разрабатывались и уточнялись исследовательские методики.

На сегодняшний день мировое научное сообщество пришло к единому выводу – человеческая деятельность негативно и очень сильно влияет на состояние окружающей среды и вызывает глобальное потепление. Мировые ледники тают, а уровень океана поднимается с каждым годом. Среднегодовая температура неуклонно растет. Ученые призывают правительства всех стран вкладывать деньги в альтернативную энергетику и изучение методик устранения этой проблемы.

Откуда они взялись?

Парниковые газы, находясь в атмосферах планет, способствуют возникновению некоторого опасного эффекта. Он назван соответственно – парниковым. С одной стороны, без этого явления наша планета никогда не смогла бы согреться настолько, чтобы на ней зародилась жизнь. С другой – всё хорошо в меру и до определённого момента. Поэтому речь пойдёт о проблемах цивилизации, связанных с явлением парниковых газов, которое, сыграв свою положительную роль, со временем поменяло своё качество и стало темой для дискуссий, исследований и всеобщей тревоги.

Много миллионов лет назад Солнце, нагревая Землю, постепенно превратило её саму в источник энергии. Частично её тепло уходило в космическое пространство. Кроме того, оно отражалось газами в атмосфере и согревало слои воздуха, приближённые к земле. Такому процессу, схожему с сохранением тепла под прозрачной плёнкой в теплицах, учёные дали название «парниковый эффект». А газы, которые его провоцируют, они назвали также просто. Их наименование – «парниковые газы».

На заре установления климата Земли возникновению данного эффекта способствовала активная деятельность вулканов. Выбросы в виде водяного пара и углекислого газа в огромном количестве задерживались в атмосфере. Получался гиперпарниковый эффект, подогревавший Мировой океан практически до точки кипения. И только с появлением зелёной биосферы, поглощающей углекислый газ атмосферы, температурный режим планеты постепенно нормализовался.

Однако всеобщая индустриализация, постоянный рост производственных мощностей поменяли не только химический состав парниковых газов, но и суть этого явления.

Подробности

Идеализированный парниковая модель является упрощением. На самом деле атмосфера у поверхности Земли в значительной степени непрозрачна для теплового излучения, и большая часть потерь тепла с поверхности происходит за счет конвекции

Однако радиационные потери энергии становятся все более важными, чем выше в атмосфере, в основном из-за уменьшения концентрации водяного пара, важного парникового газа. Более реалистично думать о парниковом эффекте, чем о самой поверхности, как о приложении к слою в средней тропосфере , который эффективно связан с поверхностью посредством градиентной скорости

Простая картина также предполагает устойчивое состояние, но в реальном мире суточный цикл , а также сезонный цикл и погодные нарушения усложняют ситуацию. Солнечное отопление работает только в дневное время. Ночью атмосфера несколько охлаждается, но не сильно из-за низкого коэффициента излучения . Суточные изменения температуры уменьшаются с высотой в атмосфере.

В области, где важны радиационные эффекты, описание, данное идеализированной моделью теплицы, становится реалистичным. Поверхность Земли, нагретая до «эффективной температуры» около –18 ° C (0 ° F), излучает длинноволновое инфракрасное тепло в диапазоне 4–100 мкм. На этих длинах волн парниковые газы, которые были в значительной степени прозрачными для поступающей солнечной радиации, являются более абсорбционными. Каждый слой атмосферы с парниковыми газами поглощает часть тепла, излучаемого вверх из нижних слоев. Он переизлучается во всех направлениях, как вверх, так и вниз; в равновесии (по определению) столько же, сколько и поглотило. Это приводит к большему теплу внизу. Увеличение концентрации газов увеличивает степень поглощения и повторного излучения и, таким образом, дополнительно нагревает слои и, в конечном итоге, поверхность под ними.

Парниковые газы, включая большинство двухатомных газов с двумя разными атомами (например, оксид углерода, CO) и все газы с тремя или более атомами, способны поглощать и излучать инфракрасное излучение. Хотя более 99% сухой атмосферы прозрачно для инфракрасного излучения (поскольку основные составляющие — N ₂ , O ₂ , и Ar — не способны напрямую поглощать или излучать инфракрасное излучение), межмолекулярные столкновения приводят к тому, что энергия, поглощаемая и испускаемая парниковыми газами, разделяется с другими, неактивными в ИК-диапазоне, газами.

Причины возникновения и усиления

Основные причины возникновения и усиления парникового эффекта – это наличие в составе атмосферы парниковых газов и постоянное и быстрое увеличение их количества.

В таблице приведены данные о газах, оказывающих максимальное влияние на потепление:

Наименование газа	Степень влияния на потепление
Водяной пар (H2O)	40-78%
Углекислый газ (CO2)	9-26%
Метан (CH4)	5-9%
Озон (O3)	3-7%

Водяной пар

Водяной пар оказывает самое сильное влияние на парниковый эффект и причины его возникновения.

Важно: Кажется, что нет ничего страшного в том, что предприятие в результате своей деятельность вырабатывает пары воды. Но на самом деле, одна тонна водяного пара эквивалентна 360 кг

углекислого газа в плане влияния на парниковый эффект.

Водяной пар, как и другие парниковые газы, является непрозрачным для теплового излучения. На данный момент влияние выбросов парообразной воды в атмосферу сильно недооценивается.

Водяной пар, накапливаясь, разогревает воздух, что провоцирует испарение воды, в результате чего водяного пара становится еще больше. Когда в атмосферу попадает углекислый газ, температура также увеличивается, что снова вызывает испарение воды. Получается, что пары воды тесно взаимосвязаны с CO₂, между ними есть положительная обратная связь, в результате которой оба этих газа совместно влияют на потепление.

Основными источниками выбросов водяных паров являются атомные электростанции. Ежегодно АЭС вырабатывают тысячи миллионов тонн водяного пара.

Углекислый газ

Углекислый газ является вторым по способности вызывать потепление. Основные потребители двуокиси углерода – это мировой океан и растения. Однако при перегнивании растений выделяется примерно столько же СО₂, сколько и потребляется.

Вулканические выделения

Сгорание в воздухе органических соединений

Дыхание живых существ на планете

Перегнивание умерших растений

Океанические выделения

Естественные пожары

• Выбросы заводов, перерабатывающих топливо (уголь, природный газ, нефть)
• Вырубка лесов

Метан

Парниковый потенциал метана выше, чем у двуокиси углерода в 28 раз, но его содержание значительно меньше, поэтому итоговое воздействие на увеличение температуры тоже меньше примерно в три раза. Однако содержание CH₄ очень сильно растет с каждым годом, так за последний год количество метана в сравнении с предыдущим годом увеличилось больше, чем в сто раз.

Источники, из которых метан попадает в атмосферу:

1. Естественные источники:

• Болота и водоемы, океаны
• Тундра
• Геохимические процессы
• Насекомые (в основном термиты)

1. Антропогенные источники:

• Свалки
• Рисовые поля
• Животные (в основном коровы)
• Горение биомасс
• Добыча угля

Количество крупного рогатого скота из года в год увеличивается. Желудок коровы в процессе переваривания пищи выделяет метан, причем в значительных количествах, поэтому животноводство сильно вредит окружающей природе.

Интересный факт: один из аргументов людей, призывающих перестать использовать животных в качестве еды, основан именно на выделении скотом огромного количества метана. Спрос на мясо растет, поэтому животных разводят больше, леса вырубают под пастбища и поля с кормом, а помимо этого еще и вносится значительный вклад в разрушение озонового слоя и усиление парникового эффекта.

Озон

Озон бывает двух видов:

• Стратосферный
• Тропосферный

Стратосферный озон создает озоновый слой – защитный купол от вредного излучения. Тропосферный озон, наоборот, является вредным, а его парниковый вклад составляет четверть от вклада углекислого газа.

Источники, которые вызывают рост количества этого ядовитого газа:

1. Выхлопные газы автотранспорта
2. Промышленные выбросы

Приземленный озон является токсичным для человека и животных и вызывает болезни дыхательной системы. Он также вреден и для растительного мира. ВОЗ признала озон токсическим веществом беспорогового действия, то есть любое его количество вредно для человека.

Оксид азота

Парниковый потенциал оксида азота практически в триста раз выше, чем у СО₂. Этот газ активно разрушает озоновый слой. Оксид азота содержится в очень малой концентрации, но любое увеличение его количества значительно усиливает парниковый эффект.

Техногенные причины образования оксида азота:

1. Автомобильные выхлопы (80%)
2. Нефте- и коксохимическая промышленности
3. Цветная металлургия

Фреон

Парниковая активность этого газа превышает этот же показатель углекислого газа в 1500-8500 раз. Фреон распадается на части под воздействием ультрафиолета в атмосфере и начинает реагировать с озоном. Происходящая реакция способствует разрушению озонового слоя.

Что такое парниковый эффект в атмосфере Земли

Земная атмосфера имеет свойство пропускать солнечные лучи, задерживая при этом тепловое излучение с поверхности. В результате происходит аккумуляция тепла. Накопление в атмосфере газов и других выбросов этот процесс усугубляет, запуская механизм парникового эффекта.

Эта глобальная проблема существует достаточно давно. Но с развитием технологий, увеличивающих выбросы в атмосферу, с ростом количества машин и общим ухудшением экологии она становится все более актуальной. Согласно статистике средняя температура планеты только за прошедшее столетие выросла на 0.74°. На первый взгляд это, кажется совсем немного. Но даже такое повышение уже привело к необратимым климатическим изменениям.

Кто открыл механизм формирования парникового эффекта? Впервые это определение было использовано в 1827 году Ж. Фурье. На эту тему им даже была написана объемная статья, в которой он рассматривал различные схемы формирования земного климата. Именно Фурье впервые выдвинул и подтвердил идею о том, что оптические свойства земной атмосферы аналогичны свойствам стекла.

Позднее шведский физик Аррениус при исследовании инфракрасных свойств водяного пара и углекислого газа выдвинул теорию, что их накопление в атмосфере может вызывать повышение температуры всей планеты. Впоследствии на основании этих исследований и возникло понятие парникового эффекта.