Атмосфера Земли: её газовый состав и строение. Парниковый эффект

Введение 

    Нельзя  не согласиться с тем, что  климат на Земле меняется и  это становится глобальной проблемой  для всего человечества. Охрана  окружающей природной среды и  рациональное использование естественных  ресурсов - одна из актуальных  глобальных проблем современности. Ее решение неразрывно связано с борьбой за мир на Земле, за предотвращение ядерной катастрофы, разоружение, мирное сосуществование и взаимовыгодное сотрудничество государств.

 Все мы  в последние десятилетия наблюдаем  резкое повышение температуры, когда зимой в место отрицательных температур, мы месяцами наблюдаем оттепели до 5 – 8 градусов тепла, а в летние месяцы – засухи и суховеи, иссушающие почву земли и ведущие к ее эрозии.

 Почему это  происходит?

 Ученые утверждают, что причиной, прежде всего, является губительная деятельность человечества, приводящая к глобальному изменению климата Земли. Сжигание топлива в электростанциях, резкое увеличение количества отходов от производственной деятельности человека, увеличение автомобильного транспорта и как следствие увеличение выбросов углекислого газа в атмосферу Земли при резком сокращении лесопарковой зоны, привело к возникновению так называемого парникового эффекта Земли.

Актуальность  темы. Парниковый эффект оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биосферу, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому изучение парникового эффекта является, а так же перспективы по развитию снижения его воздействия на климат Земли   являются наиболее приоритетной проблемой экологии и им уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. 
        Целью курсовой работы является изучение парникового эффекта.

Задачами данной курсовой работы являются:

1.Изучить парниковый эффект;

2.Проанализировать факторы влияния парникового эффекта;

3.Выявить последствия ;

4.Определить влияние на температуру воздуха Земли;

5.Рассмотреть перспективы по сохранению климатического баланса планеты .

Источниками информации для написания работы по теме «Парниковый эффект и его влияние на температуру воздуха» теоретические труды крупнейших мыслителей в рассматриваемой области, результаты практических исследований видных отечественных и зарубежных авторов, статьи и обзоры в специализированных и периодических изданиях, посвященных тематике "Парниковый эффект", справочная литература, прочие актуальные источники информации, итернет-ресурсы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Парниковый эффект: история исследования и причины возникновения.

1. Парниковый эффект. История исследования.

Парниковый  эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

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.

     Атмосфера, содержащая газы, поглощающие в этой области спектра (т.н. парниковые газы — H₂O, CO₂, CH₄ и пр.), существенно непрозрачна для такого излучения, направленного от её поверхности в космическое пространство, то есть имеет в ИК-диапазоне большую оптическую толщину. Вследствие такой непрозрачности атмосфера становится хорошим теплоизолятором, что, в свою очередь, приводит к тому, что переизлучение поглощённой солнечной энергии в космическое пространство происходит в верхних холодных слоях атмосферы. В результате эффективная температура Земли как излучателя оказывается более низкой, чем температура её поверхности.

зоне ниже, чем  прозрачность в диапазоне оптическом.

История исследований

    Идея  о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли, при этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция).

    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. 
 

2. Причины возникновения парникового  эффекта.

     Суть  парникового эффекта состоит  в следующем: Земля получает энергию  от Солнца, в основном, в видимой  части спектра, а сама излучает в  космическое пространство, главным  образом, инфракрасные лучи.

     Однако  многие содержащиеся в ее атмосфере  газы - водяной пар, СО2, метан, закись азота и т. д. - прозрачны для видимых лучей, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тем самым в атмосфере часть тепла.

     В последние десятилетия содержание парниковых газов в атмосфере  очень сильно выросло. Появились  и новые, ранее не существовавшие вещества с "парниковым" спектром поглощения - прежде всего фторуглеводороды.

     Газы, вызывающие парниковый эффект, - это  не только диоксид углерода (CO2). К  ним также относятся метан (CH4), закись азота (N2O), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF6). Однако именно сжигание углеводородного топлива, сопровождающееся выделением CO2, считается основной причиной загрязнения.

     Причина быстрого роста количества парниковых газов очевидна, - человечество сейчас сжигает за день столько ископаемого топлива, сколько его образовывалось за тысячи лет в период образования месторождений нефти, угля и газа. От этого «толчка» климатическая система вышла из «равновесия» и мы видим большее число вторичных негативных явлений: особо жарких дней, засух, наводнений, резких скачков погоды, причем именно это и наносит наибольший урон.

     Согласно  прогнозам исследователей, если ничего не предпринимать, мировые выбросы CO2 в течение ближайших 125 лет вырастут вчетверо. Но нельзя забывать и о том, что значительная часть будущих источников загрязнения еще не построена. За последние сто лет температура в северном полушарии увеличилась на 0,6 градуса. Прогнозируемый рост температуры в следующем столетии составит от 1,5 до 5,8 градусов. Наиболее вероятный вариант - 2,5-3 градуса.

     Однако  изменения климата - это не только повышение температуры. Изменения  касаются и других климатических  явлений. Не только сильная жара, но и сильные внезапные заморозки, наводнения, сели, смерчи, ураганы объясняют эффектами глобального потепления. Климатическая система слишком сложна, чтобы ожидать от нее равномерного и одинакового изменения во всех точках планеты. И главную опасность ученые видят сегодня именно в росте отклонения от средних значений - значительных и частых колебаний температуры.