Парниковий ефект

 

Введення нових технологій знизить нагромадження вуглекислого газу в атмосфері, допоможе створити альтернативна сировина для синтезу органічних речовин, а значить вирішити важливі екологічні проблеми.

 

Планета зі стійкою атмосферою, така як Земля, випробовує практично такий же ефект — у глобальному масштабі. Щоб підтримувати постійну температуру, Землі необхідно самої випромінювати стільки ж енергії, скільки вона поглинає з видимого світла, випромінюваного в нашу сторону Сонцем. Атмосфера служить як би склом у парнику — вона не настільки прозора для інфрачервоного випромінювання, як для сонячного світла. Молекули різних речовин в атмосфері (найважливіші з них— вуглекислий газ і вода) поглинають інфрачервоне випромінювання, діючи як парникові гази. Таким чином, інфрачервоні фотони, випромінювані земною поверхнею, не завжди йдуть прямо в космос. Деякі з них поглинаються молекулами парникових газів в атмосфері. Коли ці молекули вдруге випромінюють енергію, що вони поглинули, вони можуть випромінювати її як убік космосу, так і усередину, назад до поверхні Землі. Присутність таких газів в атмосфері створює ефект укривання Землі ковдрою. Вони не можуть припинити витік тепла назовні, але дозволяють зберегти тепло біля поверхні більше довгий час, тому поверхня Землі значно тепліше, ніж була б під час відсутності газів. Без атмосфери середня температура поверхні становила б —20°С, що набагато нижче крапки замерзання води.

 

Важливо розуміти, що парниковий ефект на Землі був завжди. Без парникового ефекту, обумовленого наявністю вуглекислого газу в атмосфері, океани давно б змерзнули, і вищі форми життя не з'явилися б. У цей час наукові дебати про парниковий ефект ідуть по питанню глобального потепління: чи не занадто ми, люди, порушуємо енергетичний баланс планети в результаті спалювання викопних видів палива й іншої хозяйственной діяльності, додаючи при цьому зайва кількість вуглекислого газу в атмосферу? Сьогодні вчені сходяться в думці, що ми відповідальні за підвищення природного парникового ефекту на кілька градусів.

 

Парниковий ефект має місце не тільки на Землі. У дійсності найдужчий парниковий ефект, про яке ми знаємо, — на сусідній планеті, Венері. Атмосфера Венери майже цілком складається з вуглекислого газу, і в результаті поверхня планети розігріта до 475°С. Кліматологи думають, що ми уникли такої долі завдяки наявності на Землі океанів. Океани поглинають атмосферний вуглець, і він накопичується в гірських породах, таких як вапняк - за допомогою цього вуглекислий газ віддаляється з атмосфери. На Венері немає океанів, і весь вуглекислий газ, що викидають в атмосферу вулкани, там і залишається. У результаті ми спостерігаємо на Венері некерований парниковий ефект.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Причини виникнення парникового ефекту

 

У сучасному балансі споживання органічної речовини 45% в нашій країні належить природному газу за запасами якого ми займаємо 1 місце у світі. Його перевага на відміну від іншого органічного палива (мазут, вугілля, нафта та ін) очевидно: він має більш низький коефіцієнт викиду вуглекислого газу. У світовому паливному балансі природний газ займає куди більш скромну роль - всього лише 25%. У даний час концентрація вуглекислого газу в атмосфері складає 0,032% (у містах - 0,034%). Медики стверджують, що для здоров'я людини концентрація СО ₂ в повітрі нешкідлива до рівня 1%, тобто людство має ще досить часу для вирішення цієї проблеми. Цікаві дані інституту РАН. Так у щорічних доповідях з проблем забруднення атмосфери наводяться дані про те що Росія видихає 3,12 млрд. тонн вуглекислого газу причому на одну людину припадає 1,84 кг / добу. Левову частку вуглекислого газу викидає автомобіль. До цього додаються 500 млн.тонн від лісових пожеж, але в цілому в Росії рівень забруднення на порядок нижче ніж у зарубіжних країнах, таких як США. Але проблема не зав'язується тільки на одному вуглекислому газі. До газів створює парниковий ефект належать і ряд інших таких як метан, тому дуже важливо вміти визначити його реальні втрати при видобутку, транспортуванні трубопроводами, розподіл у великих містах і населених пунктах, використанні на теплових і електростанціях. Слід зазначити що його концентрація довго залишалася незмінною, а з 19 - 20 століття стала стрімко зростати.

 

За підрахунками вчених, кількість кисню в атмосфері щорічно зменшується більш ніж на 10 млн. тонн. Якщо і надалі буде продовжуватися його витрачання в таких розмірах, то дві третини сумарної кількості вільного кисню атмосфери та гідросфери будуть вичерпані за 100 з лишком тисяч років. Відповідно вміст вуглекислого газу в атмосфері досягне надмірної концентрації.

 

За даними досліджень російських, французьких, американських вчених сукупний рівень цих газів досяг свого історичного максимуму за останні 420 тис. років, обігнавши навіть викиди природного походження, до яких можна віднести вулканізм, виділення гідратів з дна океанів. Доказом цьому є дані з «полюси холоду» російської антарктичної станції Схід, де полярники добули льодовиковий керн потужністю 2547 м, наочно демонструє це або аналогічні дані з льодовикового Тибету - одного з найвищих місць нашої планети.

 

Треба сказати що природний парниковий ефект був завжди характерний для Землі. Саме з ним і пов'язана вікова та й не тільки циклічність клімату. Ряд учених також припускають що вони викликані зміною орбіти Землі по відношенню до Сонця, але неспроможність цієї теорії видно наявності. Щорічно наша планета проходить 2 точки перигелій і афелій, що призводять до зміни орбіти планети. Тим не менш як або істотних змін, за винятком зміни пір року, характерних і для інших планет земної групи таких як Марс не відбувається. Масштабні ж зміни відбуваються вкрай рідко, тому говорити про превуалірующей ролі цього чинника не доводиться.

 

З кінця 19 століття ведеться безперервний спір між екоцентрістамі, які вважають що збій у циклічності відбувся з початком індустріалізації і антропоцентрістамі, які вважають що на даний процес впливає не тільки господарська діяльність людини. Тут перш за все треба відзначити диференціацію викидів. Адже навіть США викидають всього 20% від загальносвітового рівня, а викиди країн «третього світу» до яких після 1991 року можна віднести і Росію не перевищують 10%.

 

Але навіть залишаючись осторонь від цієї суперечки очевидність потепління клімату стає очевидною. Підтвердженням цьому служить простий факт. Ще в 1973 році в СРСР на 7 листопада - день Великої Жовтневої Соціалістичної Революції перед колоною демонстрантів йшла снігоприбиральна техніка, зараз же снігу немає і на початку грудня і навіть у січні! Продовжуючи цю тему вчені - географи вже занесли 1990, 1995, 1997 і останні 2 роки в «список найтепліших» за останні 600 років. Та й загалом 20 століття незважаючи на ряд витрат визнаний «наітеплейшім» за 1200 років!

 

Однак очевидно так влаштована людина - єдина істота на Землі в прямому сенсі слова «пиляє під собою дерево на якому сидить». Це я до того що перераховані вище відомості, відкриті в Америці змушують як мінімум, замислитися, але в той же час на південно-сході цієї країни (штат Флорида) йде осушення боліт під будівництво престижних будинків і плантацій цукрового очерету.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кількісне визначення парникового ефекту

 

Кількісно величина парникового ефекту

визначається як різниця між середньою приповерхньою температурою атмосфери планети і її эффективной температурой . Парниковий ефект существенен для планет із щільними атмосферами, що містять газы, поглинаюче випромінювання в инфракрасной області спектра, і пропорційний щільності атмосферы. Наслідком парникового ефекту є також згладжування температурних контрастів як між полярными і экваториальными зонами планети, так і між денними й нічними температурами (див. таблицю 1, температури дані в Кельвинах, - середня максимальна температура (полудень на экваторе), - середня мінімальна температура).

 

Таблиця 1
Планета	Атм. тиск у поверхні, атм.						ΔT
Венера	90	231	735	504	—	—	—
Земля	1	249	288	39	313	200	113
Луна	0			0	393	113	280
Марс	0,006	210	218	8	300	147	153

 

Парниковий ефект атмосфер обумовлений їхньою різною прозорістю у видимих і далекому інфрачервоному діапазонах. На діапазон довжин хвиль 400—1500 нм (видиме світло й ближній інфрачервоний діапазон) доводиться 75 % енергії солнечного випромінювання, більшість газів не поглинають у цьому діапазоні; рэлеевское рассеяние у газах і розсіювання на атмосферних аерозолях не перешкоджають проникненню випромінювання цих довжин хвиль у глибини атмосфер і досягненню поверхні планет. Сонячне світло поглинається поверхнею планети і її атмосферою (особливі випромінювання в ближньої УФ- і Ик-Областях) і розігрівають їх. Нагріта поверхня планети й атмосфера випромінюють у далекому інфрачервоному діапазоні: так, у випадку Земли (

) 75% теплового випромінювання доводиться на діапазон 7,8—28мкм,для Венеры ( ) — 3,3—12 мкм. Атмосфера, що містить гази, що поглинають у цій області спектра (т.зв. парниковые газы — H₂O, CO₂, CH₄ та ін. - див. Рис. 1), істотно непрозора для такого випромінювання, спрямованого від її поверхні в космічний простір, тобто має в Ик-ИК-диапазонебільшу оптическую толщину. Внаслідок такої непрозорості атмосфера стає гарним теплоизолятором, що, у свою чергу, приводить до того, що перевипромінювання поглиненої сонячної енергії в космічний простір відбувається у верхніх холодних шарах атмосфери. У результаті эффективная температура Землі як випромінювача виявляється більше низкою, чим температура її поверхні.

 

Виходячи з того, що «природний» парниковий ефект - це устояний, збалансований процес, збільшення концентрації «парникових» газів в атмосфері повинне привести до посилення парникового ефекту, що у свою чергу приведе до глобального потепління клімату. Кількість CO₂ в атмосфері неухильно росте от уже більше століття через те, що як джерело енергії стали широко застосовуватися різні види викопного палива (уголь і нефть). Крім того, як результат людської діяльності в атмосферу попадають і інші парникові гази, наприклад метан, закис азоту й цілий ряд хлоросодержащих речовин. Незважаючи на те, що вони виробляються в менших об'ємах, деякі із цих газів куди більше небезпечні з погляду глобального потепління, чим углекислый газ.

Діяльність людини приводить до підвищення концентрації парникових газів в атмосфері. Збільшення концентрації парникових газів приведе до розігріву нижніх шарів атмосфери й поверхні землі. Будь-яка зміна в здатності Землі відбивати й поглинати тепло, у тому числі викликане збільшенням змісту в атмосфері тепличних газів і аерозолів, приведе до зміни температури атмосфери й світових океанів і порушить стійкі типи циркуляції й погоди.

Проте, ведуться запеклі суперечки навколо того, яке конкретно кількість цих газів викличе потепління клімату й у якому ступені, а також як незабаром це відбудеться. Навіть коли зміна клімату дійсно відбувається, у цьому важко бути стопроцентно впевненим. Світові середні температури можуть сильно коливатися в межах декількох років і десятиліть - причому по природних причинах. Проблема в тім, що вважати середньою температурою, і на підставі яких критеріїв судити, чи дійсно вона змінилася в ту або іншу сторону. Наприкінці вісімдесятих - початку дев'яностих років XX століття кілька років підряд середньорічна глобальна температура було вище звичайною. Це викликало побоювання в тім, що викликане людською діяльністю глобальне потепління вже почалося. Серед учених існує консенсус, що за останні сто років середньорічна глобальна температура піднялася на 0,3 - 0,6 градусів Цельсия. Однак серед них немає згоди в тім, що саме викликало це явище. Важко із упевненістю сказати, відбувається глобальне чи потепління ні, тому що спостережуваний ріст температури усе ще перебуває в межах природних температурних коливань. Невизначеність у питанні глобального потепління породжує скепсис із приводу небезпеки, що загрожує. Проблема полягає в тім, що коли гіпотеза про антропогенних факторів глобального потепління підтвердиться, уже пізно буде що-небудь уживати.