Что такое greenhouse effect
Парниковый эффект
Парниковый эффект – это повышение температуры поверхности земли по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов. В результате температура воздуха больше, чем должна быть, а это приводит к таким необратимым последствиям, как климатические изменения и глобальное потепление. Несколько веков назад эта экологическая проблема существовала, но не была такой явной. С развитием технологий с каждым годом увеличивается количество источников, которые обеспечивают парниковый эффект в атмосфере.
Причины парникового эффекта
Нельзя избегать разговоров об окружающей среде, ее загрязнении, вреде парникового эффекта. Чтобы понять механизм действия этого явления, нужно определить его причины, обсудить последствия и решить, как можно бороться с данной экологической проблемой, пока не поздно. Причины парникового эффекта следующие:
Влияние парникового эффекта на климат
Рассматривая результаты парникового эффекта, можно определить, что основной из них – это климатические изменения. Поскольку ежегодно возрастает температура воздуха, воды морей и океанов интенсивнее испаряются. Некоторые ученые прогнозируют, что через 200 лет станет заметным такое явление, как «высыхание» океанов, а именно значительное понижение уровня воды. Это одна сторона проблемы. Другая же заключается в том, что повышение температуры приводит к таянию ледников, что способствует повышению уровня вод Мирового океана, и приводит к затоплению берегов континентов и островов. Увеличение количества потопов и затопления прибережных районов свидетельствует о том, что уровень океанических вод с каждым годом увеличивается.
Повышение температуры воздуха приводит к тому, что территории, которые мало увлажняются атмосферными осадками, становятся засушливыми и непригодными для жизни. Здесь гибнут урожаи, что приводит к продовольственному кризису населения данной местности. Также животным не находится пропитания, поскольку из-за недостатка воды вымирают растения.
Многие люди уже привыкли к погодно-климатическим условиям на протяжении своей жизни. Поскольку повышается температура воздуха из-за парникового эффекта, на планете наступает глобальное потепление. Люди не выдерживает высоких температур. К примеру, если ранее средняя летняя температура была +22-+27, то повышение до +35-+38 приводит к солнечным и тепловым ударам, обезвоживанию и проблемам с сердечно-сосудистой системой, велика опасность возникновения инсульта. Специалисты при аномальной жаре дают людям следующие рекомендации:
Как минимизировать парниковый эффект
Зная, как возникают парниковые газы, необходимо устранить источники их возникновения, чтобы остановить глобальное потепление и другие негативные последствия парникового эффекта. Даже один человек может что-то изменить, а если к нему присоединятся родственники, друзья, знакомые, они покажут пример остальным людям. Это уже гораздо большее количество сознательных жителей планеты, которые будут направлять свои действия на сохранение окружающей среды.
В первую очередь нужно прекратить вырубку лесов, сажать новые деревья и кустарники, поскольку они поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. Используя электромобили, сократится количество выхлопных газов. Кроме того, можно с машин пересаживаться на велосипеды, что удобней, дешевле и безопасней для экологии. Также ведутся разработки альтернативного топлива, которое, к сожалению, медленными темпами внедряется в нашу повседневную жизнь.
Занимательное видео о парниковом эффекте
Самое важное решение проблемы парникового эффекта – это привлекать к ней внимание мировой общественности, а также делать все зависящее от нас, чтобы уменьшить количество скопления парниковых газов. Если вы посадите несколько деревьев, то уже окажете огромную помощь нашей планете.Влияние парникового эффекта на здоровье людей
Ученые прогнозируют, что наиболее подвержены заболеваниям люди с низким и нестабильным материальным положением. Если люди будут плохо питаться и недополучать некоторые продукты питания из-за нехватки денег, это приведет к недоеданию, голоду и развитию заболеваний (не только системы ЖКТ). Поскольку из-за парникового эффекта наступает летом аномальная жара, с каждым годом увеличивается количество людей с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Так у людей повышается или понижается давление, случаются сердечные приступы и приступы эпилепсии, происходят обмороки и тепловые удары.
Повышение температуры воздуха приводит к развитию следующих заболеваний и эпидемий:
Эти болезни очень быстро географически распространяются, поскольку высокая температура атмосферы способствует перемещению различных инфекций и переносчиков заболеваний. Это различные животные и насекомые, такие как мухи Цеце, энцефалитные клещи, малярийные комары, птицы, мыши и т.д. Из теплых широт эти переносчики переселяются на север, поэтому люди, проживающие там, подвергаются заболеваниям, поскольку не имеют к ним иммунитета.
Таким образом, парниковый эффект становится причиной глобального потепления, а это приводит ко многим недугам и инфекционным заболеваниям. В результате эпидемий умирают тысячи людей в разных странах мира. Борясь с проблемой глобального потепления и парникового эффекта, мы сможем улучшить экологию и как следствие – состояние здоровья людей.
Парниковый эффект
Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.
Содержание
История исследований
При рассмотрении влияния атмосферы на радиационный баланс Фурье проанализировал опыт М. де Соссюра с зачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разность температур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечный свет. Фурье объяснил повышение температуры внутри такого «мини-парника» по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздуха изнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне.
Именно последний фактор и получил в позднейшей литературе название парникового эффекта — поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи; поскольку стекло прозрачно для видимого света и почти непрозрачно для теплового излучения, то накопление тепла ведёт к такому росту температуры, при котором количество проходящих через стекло тепловых лучей достаточно для установления теплового равновесия.
Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность в диапазоне оптическом, однако количественные данные по поглощению атмосферы в инфракрасном диапазоне долгое время являлись предметом дискуссий.
Количественное определение парникового эффекта
Суммарная энергия солнечного излучения, поглощаемого в единицу времени планетой радиусом 
и сферическим альбедо 
равна:
,
где 
— солнечная постоянная, и 
— расстояние до Солнца.
В соответствии с законом Стефана — Больцмана равновесное тепловое излучение 
планеты с радиусом , т. е. площадью излучающей поверхности 
:
,
где 
— эффективная температура планеты.
Количественно величина парникового эффекта 
определяется как разница между средней приповерхностной температурой атмосферы планеты 
и её эффективной температурой . 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.
Природа парникового эффекта
Парниковый эффект атмосфер обусловлен их различной прозрачностью в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах. На диапазон длин волн 400—1500 нм в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне приходится 75 % энергии солнечного излучения, большинство газов не поглощают в этом диапазоне; рэлеевское рассеяние в газах и рассеяние на атмосферных аэрозолях не препятствуют проникновению излучения этих длин волн в глубины атмосфер и достижению поверхности планет. Солнечный свет поглощается поверхностью планеты и её атмосферой (особенно излучение в ближней УФ- и ИК-областях) и разогревает их. Нагретая поверхность планеты и атмосфера излучают в дальнем инфракрасном диапазоне: так, в случае Земли при равном 300 K, 75 % теплового излучения приходится на диапазон 7,8—28 мкм, для Венеры при равном 700 K — 3,3—12 мкм.
Влияние парникового эффекта на климат планет
Степень влияния парникового эффекта на приповерхностные температуры планет (при оптической толщине атмосферы Таблица 2 [5]
у поверхности, атм.
CO2, %
атм.
89,8
Вместе с тем следует отметить, что величина парникового эффекта зависит от количества парниковых газов в атмосферах и, соответственно, зависит от химической эволюции и изменений состава планетарных атмосфер.
Парниковый эффект и климат Земли
По степени влияния на климат парникового эффекта Земля занимает промежуточное положение между Венерой и Марсом: у Венеры повышение температуры приповерхностной атмосферы в
13 раз выше, чем у Земли, в случае Марса в
5 раз ниже, эти различия являются следствием различных плотностей и составов атмосфер этих планет.
При неизменности солнечной постоянной и, соответственно, потока солнечной радиации, среднегодовые приповерхностные температуры и климат, определяются тепловым балансом Земли. Для теплового баланса выполняются условия равенства величин поглощения коротковолновой радиации и излучения длинноволновой радиации в системе Земля-атмосфера. В свою очередь, доля поглощенной коротковолновой солнечной радиации определяется общим (поверхность и атмосфера) альбедо Земли, на величину потока длинноволновой радиации, уходящей в космос, существенное влияние оказывает парниковый эффект, в свою очередь, зависящий от состава и температуры земной атмосферы.
| Газ | Формула | Вклад (%) |
|---|---|---|
| Водяной пар | H2O | 36 – 72 % |
| Диоксид углерода | CO2 | 9 – 26 % |
| Метан | CH4 | 4 – 9 % |
| Озон | O3 | 3 – 7 % |
Главный вклад в парниковый эффект земной атмосферы вносит водяной пар или влажность воздуха тропосферы, влияние других газов гораздо менее существенно по причине их малой концентрации.
Вместе с тем, концентрация водяного пара в тропосфере существенно зависит от приповерхностной температуры: увеличение суммарной концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению влажности и парникового эффекта, который в свою очередь приведет к увеличению приповерхностной температуры.
При понижении приповерхностной температуры концентрация водяных паров падает, что ведет к уменьшению парникового эффекта, и, одновременно с этим при снижении температуры в приполярных районах формируется снежно-ледяной покров, ведущий к повышению альбедо и, совместно, с уменьшением парникового эффектом, вызывающим понижение средней приповерхностной температуры.
Климатические циклы коррелируют с концентрацией углекислого газа в атмосфере: в течение среднего и позднего плейстоцена, предшествующих современному времени, концентрация атмосферного углекислого газа снижалась во время длительных ледниковых периодов и резко повышалась во время кратких межледниковий
В течение последних десятилетий наблюдается рост концентрации углекислого газа в атмосфере, считается, что этот рост в значительной степени имеет антропогенный характер.
Что такое парниковый эффект? Рассмотрим актуальную для Земли тему
Мы часто слышим о парниковом эффекте, когда имеют в виду явления, связанные с планетой в целом. Однако ощутить такой эффект можно и на примерах не столь масштабных. Например, в парнике — в том месте, благодаря которому и появилось название процесса.
Парник — это особый вид теплицы, температура в котором поддерживается естественным образом. Но, несмотря на то что у парника нет специальных батарей или других обогревателей, внутри него всегда намного теплее, чем снаружи на улице.
Попробуйте положить внутри прозрачной банки смоченную водой землю, закройте её крышкой и поставьте на солнце. Через некоторое время на стенках банки будут образовываться капельки воды (конденсат), да и в самой банке станет жарче.
Причина такого парникового эффекта состоит в излучении Солнцем части электромагнитного спектра — того света, который мы все видим. Излучение легко проходит сквозь атмосферные слои и достигает поверхности нашей планеты. Стекло банки или парника прозрачное, следовательно, лучи солнца преодолевают стекло и отдают энергию всему, что находится внутри: растениям, почве и другим объектам.
Но если находящиеся внутри парника объекты поглощают энергию, почему под стеклом становится жарко?
В чём суть парникового эффекта?
Закон Стефана-Больцмана разъясняет, что у любого объекта существует излучение энергии в какой-либо части электромагнитного спектра. Средняя температура около поверхности нашей планеты достигает пятнадцати градусов Цельсия. Объекты с подобной температурой в данных условиях излучают энергию в инфракрасном диапазоне. Следовательно, и огурцы в парнике, и почва в банке выделяют инфракрасное излучение. Но, в отличие от солнечных лучей, такое излучение не может с лёгкостью преодолевать стеклянный барьер, и температура в парниковом «помещении» начинает возрастать.
Но как же получается, что парниковый эффект действует и в планетарных масштабах? Ведь Земля — это не стеклянная банка?!
Почему температура поверхности Земли повышается?
Как бы странно это ни звучало, но в смысле парникового эффекта наша планета не сильно отличается от той же стеклянной банки. Для поддержания ровной температуры Земле приходится излучать и поглощать энергию излучаемого Солнцем света в равных количествах. При этом устойчивая атмосфера выполняет функцию стеклянных стенок банки: пропускает солнечный свет и удерживает инфракрасное излучение.
Однако не всё инфракрасное излучение стремится отправиться в космос. Вещества, содержащиеся в атмосфере, например вода и углекислый газ, поглощают его, при этом запуская действия, схожие с эффектом парниковых газов. После поглощения энергии молекулы веществ также начинают отдавать свою энергию, но при этом они способны излучать её как в космос, так и обратно к поверхности планеты.
Наличие подобных газов в атмосфере подобно колоссальному шлейфу, накрывающему весь земной шар. Газы удерживают тепло около поверхности планеты, тем самым делая её горячее, чем она была бы без них. По расчётам специалистов, если бы Земля осталась без атмосферы, то поверхность планеты упала бы, в среднем, до минус двадцати градусов по Цельсию.
Многие учебники и пособия для учащихся 10-11 классов подробно рассматривают данную актуальную для экологии нашей Земли тему. Например, УМК Н.М. Черновой. Экология (10-11) раскрывает вопросы общей и социальной экологии. Помимо теоретического материала в учебнике есть различные задания, темы для обсуждений и интересные факты. Кроме того, пособие снабжено прекрасными иллюстрациями, понятными схемами и наличием электронной формы.
Чем опасен парниковый эффект?
Разобравшись в сути описанных явлений, мы понимаем, что парниковый эффект всегда присутствовал на нашей планете. Более того, чтобы Земле быть такой, какая она есть сейчас, подобные процессы необходимы. Но почему же тогда ученые бьют тревогу?!
Опасения специалистов вызывает вовсе не парниковый эффект, а опасность глобального потепления. Человеческая деятельность неминуемо отражается на окружающей природе. И если десять брошенных пластиковых бутылок ухудшают экологию в небольшом радиусе, то небезопасная утилизация отходов фабрик и заводов наносит вред экологии целой планеты. Увеличение количества не только вредных и опасных веществ, но и углекислого газа в атмосфере изменяет привычное соотношение циркуляции энергии. Учёные полагают, что именно пагубная деятельность человека стала причиной изменения естественного парникового эффекта. Таким образом, именно человек «сделал» поверхность планеты на несколько градусов горячее.
Однако парниковый эффект существует не только на нашем земном шаре, например, есть он и на планете Венера. Причём на Венере парниковый эффект намного сильнее, чем наш «родной». Из-за того, что атмосфера второй планеты от Солнца практически полностью состоит из СО2, температура планетарной поверхности достигает 475 °С. Специалисты полагают, что поверхность и нашей планеты могла бы достичь такой отметки, однако такого не произошло благодаря океанам. Водоёмы поглощают СО2 из атмосферы, который, в свою очередь, аккумулируется в горных породах. Венера же не имеет столь крупных водных объектов, поэтому весь углекислый газ, выделяемый вулканами, остаётся в атмосфере.
Парниковый эффект: суть явления, причины и последствия
Парниковый эффект: Unsplash
Что мы знаем о парниковом эффекте? Что это негативное явление, влекущее глобальное потепление и природные катаклизмы. Однако парниковый эффект существовал на Земле тысячи лет, а последствия возникли только сейчас. Почему? Поищем ответы, как возникает парниковый эффект и причем здесь глобальное потепление.
Что такое парниковый эффект и как он возникает
Что такое парниковый эффект? Это радиационные излучения атмосферы, которые нагревают поверхность Земли. Чтобы было понятнее, профессор Сергей Семенов предлагает взглянуть на парниковый эффект с точки зрения эффективной температуры Земли.
Что это значит? Без атмосферы температура Земли была бы –24 °С. При таких условиях жизнь на планете была бы невероятно скудна, а человек и вовсе не смог бы здесь выжить. Сейчас средняя годовая температура на планете составляет +15 °C. Разница в 39 °С — это и есть парниковый эффект. Такое повышение температуры поверхности Земли происходит по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов.
То есть парниковый эффект нельзя назвать негативным явлением, поскольку он обеспечивает пригодные для жизни человека условия, но его стремительное усиление — повод для беспокойств. Чтобы понять почему, рассмотрим механизмы этого процесса.
Как возникает парниковый эффект? Поэтапно это выглядит так:
Атмосфера Земли: Unsplash
Где возникает парниковый эффект? Из-за радиации нижние слои атмосферы становятся достаточно плотными и, не пропуская тепловую энергию в космос, нагреваются.
В чем причины парникового эффекта? Лишь некоторые из газов, которые входят в состав атмосферы Земли, задерживают длинноволновое излучение, но их действие настолько интенсивно, что способно создать парниковый эффект. Ученые отмечают особое влияние таких парниковых газов:
Кроме промышленного роста, количество парниковых газов в атмосфере растет из-за выхлопов транспорта, вырубки лесов, поглощающих углекислый газ, лесных пожаров.
Парниковый эффект: Unsplash
Последствия парникового эффекта и пути решения
Какие последствия парникового эффекта? Из-за деятельности человека количество парниковых газов в атмосфере существенно возросло за последние десятилетия. Это провоцирует повышение средней температуры на Земле — глобальное потепление.
Согласно данным ООН, с начала индустриализации температура на Земле выросла на 1 °С. Такие климатические изменения могут показаться незначительными, но они провоцируют необратимые процессы на планете:
В ООН прогнозируют, что к 2030–2050 гг. температура на Земле вырастет на 1,5 °С в сравнении с доиндустриальным периодом, а к 2100 году — на 3–4 °С.
Разрастание пустыни: Unsplash
Как решить проблему парникового эффекта? Самый логичный путь — сократить количество выбросов углекислого газа в атмосферу, однако осуществить это не так просто.
Как отмечает географ Николай Дронин, чтобы выбросы сократились до нужного уровня, человечеству пришлось бы остановить множество производств и в основном в сфере энергетики, а это равносильно убийству экономики. Специалисты ищут обходные пути:
Технологически реализация любого способа крайне сложна и трудоемка, а принимать меры нужно уже сейчас. Поэтому правительства государств договорились, что максимально допустимый рост температуры не должен превышать 2 °С, соответственно, и выбросов СО2 должно стать меньше.
Так, в 2005 году вступил в силу Киотский протокол — международное соглашение, по которому страны-участницы могут торговать квотами на загрязнения. Проще говоря, у каждой страны есть лимит на выбросы. Государства с более мощными производствами могут выкупать неиспользованный лимит других стран, чтобы увеличить свой. Идея в том, чтобы контролировать общее количество выбросов в мире.
Как видим, не так страшен парниковый эффект, как влияние человека. Из-за индустриального развития, роста потребления и сокращения лесов человечество оказались на пороге неутешительных перемен, которые уже необратимы. Худшее, к чему может привести этот процесс, — полное исчезновение человеческой расы.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора