Парниковый эффект

Средняя температура поверхности Земли (или другой планеты) повышается за счет наличия у нее атмосферы.

Садоводы хорошо знакомы с этим физическим явлением. Внутри парника всегда теплее, чем снаружи, и это помогает выращивать растения, особенно в холодное время года. Вы можете почувствовать аналогичный эффект, когда находитесь в автомобиле. Причина его состоит в том, что Солнце с температурой поверхности около 5000°С излучает главным образом видимый свет — часть электромагнитного спектра, к которой чувствительны наши глаза. Поскольку атмосфера в значительной степени прозрачна для видимого света, солнечное излучение легко проникает к поверхности Земли. Стекло также прозрачно для видимого света, так что солнечные лучи проходят внутрь парника, и их энергия поглощается растениями и всеми объектами, находящимися внутри. Далее, согласно закону Стефана—Больцмана, каждый объект излучает энергию в какой-либо части электромагнитного спектра. Объекты с температурой около 15°С — средней температурой у поверхности Земли — излучают энергию в инфракрасном диапазоне. Таким образом, объекты в парнике испускают инфракрасное излучение. Однако инфракрасное излучение не может легко проходить сквозь стекло, поэтому температура внутри парника повышается.

Планета с устойчивой атмосферой, такая как Земля, испытывает практически такой же эффект — в глобальном масштабе. Чтобы поддерживать постоянную температуру, Земле необходимо самой излучать столько же энергии, сколько она поглощает из видимого света, излучаемого в нашу сторону Солнцем. Атмосфера служит как бы стеклом в парнике — она не столь прозрачна для инфракрасного излучения, как для солнечного света. Молекулы различных веществ в атмосфере (важнейшие из них — углекислый газ и вода) поглощают инфракрасное излучение, действуя как парниковые газы. Таким образом, инфракрасные фотоны, излучаемые земной поверхностью, не всегда уходят прямо в космос. Некоторые из них поглощаются молекулами парниковых газов в атмосфере. Когда эти молекулы вторично излучают энергию, которую они поглотили, они могут излучать ее как в сторону космоса, так и внутрь, обратно к поверхности Земли. Присутствие таких газов в атмосфере создает эффект укрывания Земли одеялом. Они не могут прекратить утечку тепла наружу, но позволяют сохранить тепло около поверхности более долгое время, поэтому поверхность Земли значительно теплее, чем была бы в отсутствие газов. Без атмосферы средняя температура поверхности составляла бы —20°С, что намного ниже точки замерзания воды.

Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда. Без парникового эффекта, обусловленного наличием углекислого газа в атмосфере, океаны давно бы замерзли, и высшие формы жизни не появились бы. В настоящее время научные дебаты о парниковом эффекте идут по вопросу глобального потепления: не слишком ли мы, люди, нарушаем энергетический баланс планеты в результате сжигания ископаемых видов топлива и прочей хозяйственной деятельности, добавляя при этом излишнее количество углекислого газа в атмосферу? Сегодня ученые сходятся во мнении, что мы ответственны за повышение естественного парникового эффекта на несколько градусов.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. В действительности самый сильный парниковый эффект, о котором мы знаем, — на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475°С. Климатологи полагают, что мы избежали такой участи благодаря наличию на Земле океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк — посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате мы наблюдаем на Венере неуправляемый парниковый эффект.


18
Показать комментарии (18)
Свернуть комментарии (18)

  • Kijivljanin  | 09.03.2006 | 05:15 Ответить
    Следует добавить или подчеркнуть самое главное, что если бы не парниковый эффект, то существование биологически активной жизни было бы невозможно, это самое важное для того количества тепла, которое сохраняется в пределах атмосферы Земли.
    Ответить
  • izotop  | 05.09.2006 | 22:04 Ответить
    Поглощение энергии инфракрасного излучения это свойство углекислого газа?
    Ответить
  • seasea  | 05.10.2006 | 09:25 Ответить
    Есть мнение, что глобальное потепление - это выдумка ученых, занимающихся бизнесом. Чего стоит киотское соглашение, сколько денег здесь будет крутиться. Другой пример - озоновая дыра, которая была всегда, но раздув тему, фирмы по выпуску холодильного оборудования получили немалые деньги.
    Где-то читал, что на самом деле на Земле происходит похолодание, пик которого придется на 2050 год.
    Ответить
    • Astronom82 > seasea | 20.01.2007 | 17:50 Ответить
      Вы конечно правы на счет похолодания но есть и другое что за потеплением всегда идет похолодание это называется Циклом,как и появление земли этому доказательство.
      Ответить
      • Edward > Astronom82 | 13.06.2007 | 12:46 Ответить
        Для землян важным является изменение (уменьшение) периода кратковременных (несколько суточных) колебаний термодинамических параметров. Еще десяток-другой лет назад этот период был равен 13-14 суток. В настоящее время он стал в 2-3 раза короче и амплитуда соответственно выше. Источником этих возмущений в первую очередь являются американские бомбардировки Балкан, всяческие пуски ракет и пр. наши проявления техногенной активности, генерирующие атмосферные неоднородности пониженной плотности. Отсюда и долгоживущие смерчи, и резкие колебания температуры (а не "глобальное потепление в Москве" в течение 3-4 дней).
        Ответить
  • petros  | 21.08.2007 | 13:29 Ответить
    Почему-то никто не хочет вспоминать о столетней давности эксперименте Роберта Вуда. Великий американец изготовил небольшую тепличку из хлорида натрия, который одинаково пропускает и УФ-, и ИК-излучение. Казалось бы, парниковый эффект должен отсутствовать, но он был!
    На самом деле парниковый эффект объЯсняется тем, что в теплице закрыта дверь и нет обмена теплом с окружающей средой. Открой дверь - и эффекта не будет. Вот вам и вся история про СО2 и денежки по Киотскому протоколу.
    Ответить
    • koshak > petros | 23.05.2008 | 18:53 Ответить
      А также вразумительно объяснить и, главное - учесть в теории эффекты от воздействия толстых слоёв газопаровой оболочки планеты...
      Ответить
    • DimGrits > petros | 27.08.2008 | 18:12 Ответить
      Молодец, petros, Вы разобрались с принципом работы парника! Теперь совсем немного до понимания, что в атмосфере такими При_закрытыми дверями является CO2... и осознания того, что эффект назван так по анологии!
      Ответить
      • zyablik > DimGrits | 04.10.2010 | 20:09 Ответить
        CO2 в атмосфере всего 0,03% от общего состава и он никаким образом не может связать всё тепло атмосферы, а глобальной дверью, которая всегда закрыта является магнитное поле Земли. Так-то!
        Ответить
  • rod1gin  | 12.01.2009 | 20:10 Ответить
    В эту статью ещё нехудо бы добавить, что может быть ещё и антипарниковый эффект. Это когда атмосфера плохо пропускает видимый свет, но хорошо - инфракрасный. Именно такой эффект наблюдался бы на Земле в случае ядерной войны или падения астероида (т.н. "ядерная" или "астероидная" зима). В настоящее время такой эффект наблюдается на Титане.
    Сейчас статью можно понять так, будто ЛЮБАЯ атмосфера создаёт парниковый эффект.
    Ответить
    • svasilie > rod1gin | 23.04.2010 | 16:56 Ответить
      "Парниковый" эффект создаётся любой атмосферой, которая поглощает в той области спектра, в которой излучает нагретая поверхность планеты. От температуры поверхности планеты и плотности и спектра поглощения атмосферы зависит интенсивность "парникового" эффекта. Одновременно любая атмосфера отражает часть падающего из космоса излучения. Интенсивность этого, если угодно, "антипарникового" эффекта зависит от тех же свойств атмосферы и от спектра падающего излучения. В этот же эффект вносит свой вклад отражательная (или поглощающая) способность поверхности планеты. От интенсивности двух упомятутых эффектов зависят температура поверхности планеты и химический состав атмосферы (а значит и свойства атмосферы). Из сказанного следует, что утверждения вида "углекислый газ согревает Землю" упрощение из той же серии, что и "человек произошёл от обезьяны".
      Ответить
  • AtzzkiySotona  | 03.01.2010 | 12:23 Ответить
    В качестве докзательства парникового эффекта часто приводят пример климата Венеры. А про Марс "забывают". А на Марсе, как известно, парциальное давление углекислого газа выше, чем на Земле. И следовательно, если парниковый эффект существует, то там должен быть климат, подходящий для выращивания яблонь.
    Ответить
    • svasilie > AtzzkiySotona | 23.04.2010 | 16:43 Ответить
      На Венере-то его давление (парциальное, если что) порядков на шесть повыше, чем на Земле (и на пять - чем на Марсе). На Венере и водяного пара достаточно существенное количество (тоже "парниковый" газ). Да и к Солнцу поближе. На Марсе же водяного пара в атмосфере ничтожное количество. А от Солнца подальше.

      Наличие в атмосфере различных "парниковых" газов сужает "окна прозрачности" атмосферы и усиливает "парниковый" эффект гораздо больше, чем простое утолщение атмосферы. Это как если бы каждый отдельный газ атмосферы был отдельным лоскутом одеяла - теплее под тем одеялом, у которого лоскутов больше, а не под тем, у которого единственный лоскут очень толстый.
      Ответить
  • dimesis  | 23.09.2010 | 00:45 Ответить
    Объясните пожалуйста, на Марсе атмосфера на 95% состоит из CO2, и никакого парникового эффекта там не наблюдается. А в научном фильме по колонизации Марса(National Geographic если я не ошибаюсь), ученые рассказывают о том, что надо будет строить заводы на Марсе чтобы наполнить атмосферу бОльшим количеством CO2.
    Ответить
    • kivi821 > dimesis | 22.01.2011 | 22:49 Ответить
      Что за бред, в чем подвох?
      Ответить
  • Скеп-тик  | 28.04.2011 | 21:54 Ответить
    Статья действительно написана на уровне 1908 г.,когда Р. Вуд и опроверг влияние ИКИ на температуру В ТЕПЛИЦАХ. С Землей сложнее. Но спектры поглощения атмосферы лежат так, что парниковый эффект максимален при температурах ПОВЕРХНОСТИ Земли 700°, 190° и -70°С. В диапазоне же 7,5 - 14 мкм, где лежит максимум излучения планеты находится "окно прозрачности", не уступающее по прозрачности оптическому. НИКАКОГО ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНРАЦИЯ СО2 НА КЛИМАТ НЕ ОКАЗЫВАЕТ! А климат на Земле всецело определяется площадью поверхности океана с температурой выше 15°С и фазовыми переходами воды пар-жидкость-лед, ежедневные перетурбации которых превышают энергию всех вместе ядерных боезарядов землян...
    Ответить
  • ferrogrus  | 07.06.2011 | 21:33 Ответить
    petros:
    Почему-то никто не хочет вспоминать о столетней давности эксперименте Роберта Вуда...

    koshak:
    А также вразумительно объяснить и, главное - учесть в теории эффекты от воздействия толстых слоёв газопаровой оболочки планеты...
    ************
    неправда ваша, почитайте учебник "Развитие Земли", Сорохтин, Ушаков. свободно выложен в и-нете. Там как раз дан термодинамический анализ парникового эффекта теоретически говоря в любой атмосфере. Разумеется эффект этот существует, но примитивное объяснение, что газ задерживает какие-то лучи, не выдерживает критики. Все сложнее. Рассчитано, в частности, что атмосфера с параметрами земной, если б она состояла целиком из углекислого газа, дала бы парниковый эффект даже немного меньше (порядка градуса, кажется), чем существующая. И это еще без учета сильнейшей стабилизирующей отрицательной обратной связи: температура - испарение воды - облачность - альбедо.
    Дело в том, что даже если ничтожный процент атмосферного СО2 что-то и поглотит, дабы согреться, он тут же взлетит в верхние слои атмосферы, где адиабатически расширится и отдаст тепло в космос, только усилив теплоотдачу земли, и практически никакого влияния на саму землю не оказав.
    Ответить
  • Vitalpris  | 25.10.2012 | 22:39 Ответить
    Есть факты, а есть их комментарии. Часто на один факт может существовать много различных и даже противоречивых комментариев. Или объяснений (трактовок), если кому-то так нравится больше.
    Предлагаю свою трактовку парникового эффекта.
    Парник - это постройка со стеклянными или пластмассовыми (прозрачная пленка)стенками. Служит для выращивания растений, предохраняя их от резких изменений температур воздуха. Поскольку растения необходимо поливать, парниковыми газами, по моему мнению, являются пары воды и углекислый газ (растения дышат). Киотский протокол причисляет к парниковым газам метан, окись углерода, окись азота,перфторированные углероды, гидрофтор углероды и гексафторид серы. Наличие в парнике вышеуказанных газов (кроме двуокиси углерода) даже в кошмарном сне представить себе невозможно. А вот о пары воды Киотский протокол к парниковым газам не причисляет. Автор комментируемой статьи утверждает: "... объекты в парнике испускают инфракрасное излучение. Однако инфракрасное излучение не может легко проходить сквозь стекло, поэтому температура внутри парника повышается." Но при чем здесь в таком случае углекислый газ? Значит парниковый эффект создается стеклом?
    Если в парнике температура 15 градусов Цельсия, например, то килограмм воды, испаряясь из почвы, поглощает (забирает у почвы) 2466 кДж тепла (удельная теплота парообразования). Конденсируясь на холодной поверхности стекла или пленки, изолирующей парник, водяной пар отдает все те же 2466 кДж тепла. Таким образом парник обогревается. Капли конденсата падают на почву, цикл Ренкина замыкается. Именно цикл Ренкина используется на всех электростанциях, как тепловых, так и атомных. Только там темературы и давления существенно выше.
    Таким образом парниковый эффект заключается в использовании фазового перехода первого рода для переноса тепла от почвы в объем парника.
    В атмосфере такой процесс идет постоянно. Вода с поверхности почвы,растений, кожи человека, рек, озер и мирового океана попадает в атмосферу. Конденсируется в ее верхних слоях, выделяя тепло, а затем в виде дождя или снега падает на почву, людей, растения и животных, реки, озера, мировой океан. Парниковые газы, перечисленные в Киотском протоколе, конденсируются при очень низких температурах Например, углекислый газ конденсируется при - 76 градусах Цельсия. Поэтому они в принципе парниковый эффект создать не могут. То есть не могут быть переносчиками тепла от поверхности Земли в атмосферу.
    А для любителей трактовки "парникового эффекта" по Стефану-Больцману хочу сообщить, что многолетние измерения радиационного баланса Земли не обнаружили его изменений в сторону Глобального потепления климата.
    Ответить
Написать комментарий

1783
1852
1863
Парниковый эффект
1985
На планете Венера наблюдается неуправляемый парниковый эффект, и  с виду ласковые облака скрывают обжигающе горячую поверхность
На планете Венера наблюдается неуправляемый парниковый эффект, и с виду ласковые облака скрывают обжигающе горячую поверхность
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»