История исследования парникового эффекта

История исследования парникового  эффекта

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.

Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне  ниже, чем прозрачность в диапазоне  оптическом.

Известны и выводы других геофизиков таких как В.И. Лебедев. Он считает что увеличение концентрации СО2 в воздухе вообще не должно сказаться на земном климате, тогда как продуктивность наземной растительности, и в частности зерновых, будет повышаться.

Физик Б.М. Смирнов также  указывает на возможность увеличения урожаев. В связи с этим накопление углекислого газа в атмосфере  им рассматривается как фактор, благоприятный  для человечества.

Иной точки зрения придерживается так называемый Римский Клуб, основанный в 1968 году и американцы пришедшие к выводу о наличии постепенному увеличению количества парниковых газов в атмосфере. Интересны мнения ряда ученых о цикличности климат, мол бывают века «теплые» и «холодные». Нельзя сказать что они не правы ведь каждый прав по - своему. То есть в современной климатологии мы отчетливо прослеживаем 3 направления:

- оптимистическое

- пессимистическое

- нейтральное

Понятие парникового эффекта

Парниковый эффект - явление при котором поступающее на Землю солнечное тепло задерживается у поверхности Земли так называемыми парниковыми или оранжерейными газами. К числу этих газов относятся известные нам углекислый газ и метан, содержание которых в атмосфере неуклонно увеличивается. Этому способствует прежде всего не только сжигание гигантских объемов топлива, но и ряд других факторов среди которых сведение лесов, выбросы в атмосферу фреонов, неправильное ведение сельского хозяйства и перевыпас скота. Особенно опасно и нежелательно сведение лесов. Оно приведет не только к водной и ветровой эрозии, нарушив тем самым почвенный покров, но и продолжит невозобновимую убыль органического вещества биосферы, того самого что поглощает углекислый газ из атмосферы. Нельзя не отметить и тот факт что как минимум 25 % содержащегося в атмосфере этого газа обязано своим наличием именно неоправданным вырубкам леса в северном и южных поясах. Еще больше тревожат данные согласно которым сведение лесов и сжигание топлива по выбросам углекислого газа уравновешивают друг друга. Страдают леса и из - за чрезмерного использования их для отдыха и рекреации. Зачастую пребывание туристов приводит в таких случаях к механическому повреждению деревьев их последующей болезни и гибели. Массовое посещение же способствует вытаптыванию почвы и нижних ярусов растительности. Весьма ощутимо вырождение лесов при значительном загрязнении воздуха. Летучая зола, угольная и коксовая пыль закупоривают поры листьев, уменьшают доступ света к растениям и ослабляют процесс ассимиляции. Загрязнение почвы выбросами пыли металлов, мышьяковой пылью в соединении с суперфосфатом или серной кислотой отравляет корневую систему растений, задерживая ее рост. Токсичен для растений и сернистый ангидрит. Полностью уничтожается растительность под воздействием дымов и газов медеплавильных комбинатов в непосредственной близости от них. Ущерб растительному покрову, и в первую очередь лесам, наносится при выпадении кислых осадков в результате разноса соединений серы на сотни и тысячи километров. Региональное деструктивное воздействие на лесные почвы оказывают кислые осадки. Ощутимое уменьшение биомассы лесов происходит, по-видимому, и из-за пожаров. Конечно для растений свойственен процесс фотосинтеза в ходе которого растения усваивают двуокись углерода, служащей им биомассой, но в последнее время уровень загрязнении возрос настолько что растения уже не справляются с ним. По оценкам ученых за год вся растительность суши улавливает из атмосферы 20 - 30 млрд. тонн С в форме его двуокиси, причем только одна Амазония поглощает до 6 млрд. тонн вредных примесей атмосферы. Важную роль в усвоении углекислого газа принадлежит водорослям.

Еще одной проблемой современного динамично развивающегося мира является неправильное ведение сельского  хозяйства, использующего в ряде случаев еще не изжитую в приэкваториальных районах подсечно - огневую систему и перевыпас скота приводящий все к тому же уплотнению почв. Традиционным является и проблема сжигания топлива и выброса опасных промышленных газов таких как фреоны.

Суть 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.