В чем заключается парниковый эффект

В чем заключается парниковый эффект

В чем заключается парниковый эффект
СОДЕРЖАНИЕ

Содержание парниковых газов в атмосфере

Как возникает парниковый эффект
Как возникает парниковый эффект

В доиндустриальную эпоху человечество оказывало на планету не такое уж серьезное воздействие. Многочисленные леса успешно справлялись с поставкой кислорода в атмосферу, а главным загрязнителем воздуха был дым из печных труб – для природы это было несущественным явлением. Однако с приходом индустриальной эпохи выбросов стало больше.

Углекислый газ и взвеси, аэрозоли, циркулирующие в атмосфере, стали играть роль парниковой пленки, удерживая тепло у поверхности Земли. В прошлом тепловые волны могли спокойно покидать планету и уходить в космос, но сегодня парниковые газы отражают часть тепла обратно к поверхности.

Земная атмосфера имеет свойство пропускать солнечные лучи, задерживая при этом тепловое излучение с поверхности. В результате происходит аккумуляция тепла. Накопление в атмосфере газов и других выбросов этот процесс усугубляет, запуская механизм парникового эффекта.

Эта глобальная проблема существует достаточно давно. Но с развитием технологий, увеличивающих выбросы в атмосферу, с ростом количества машин и общим ухудшением экологии она становится все более актуальной. Согласно статистике средняя температура планеты только за прошедшее столетие выросла на 0.74°.

Кто открыл механизм формирования парникового эффекта? Впервые это определение было использовано в 1827 году Ж. Фурье. На эту тему им даже была написана объемная статья, в которой он рассматривал различные схемы формирования земного климата. Именно Фурье впервые выдвинул и подтвердил идею о том, что оптические свойства земной атмосферы аналогичны свойствам стекла.

Позднее шведский физик Аррениус при исследовании инфракрасных свойств водяного пара и углекислого газа выдвинул теорию, что их накопление в атмосфере может вызывать повышение температуры всей планеты. Впоследствии на основании этих исследований и возникло понятие парникового эффекта.

Как показывают геологические исследования, до начала промышленной эры в истории человечества содержание диоксида углерода в воздушном океане Земли составляло около 0,027%. Сейчас эта цифра колеблется в пределах 0,03–0,04%. Около 50 млн лет назад его уровень составлял 1–3%, и тогда растительная и животная жизнь процветала в буйных формах и изобилии видов.

В истории Земли было много периодов потепления и похолодания, не связанных с изменением углекислоты в атмосфере. В период с 1000 по 1200 год нашей эры было потепление, в Англии возделывали виноград и делали вино. Затем начался малый «ледниковый период», когда последовало понижение температуры и полное замерзание Темзы стало частым явлением.

С конца XVII века температура начала медленно расти, хотя в 1940–1970 годах наблюдался «откат» в сторону понижения средней температуры, который вызвал в обществе панику «ледникового периода». Колебания температуры в пределах 0,6–0,9 градуса можно считать нормой. Существование малого «ледникового периода» и другие «неудобные» факты умалчиваются в кругах ученых-климатологов.

Парниковый эффект: причины и последствия

Многие люди предпочитают избегать малоприятных разговоров о загрязнении окружающей среды. Они не желают обсуждать парниковый эффект, глобальное потепление, проблему переработки использованного пластика и т.д. Но чтобы понять механизм действия парникового эффекта, сначала необходимо отыскать причины его возникновения. Чем больше люди будут говорить об этой серьезной проблеме, тем быстрее мы сможем понять, как нам действовать дальше, пока не стало слишком поздно.

✎ Первая и самая основная причина возникновения парникового эффекта – это использование природного газа, угля, нефти, других полезных горючих ископаемых в промышленных целях. Во время сжигания этих полезных ископаемых огромное количество углекислого газа (CO2) и других вредных для окружающей среды соединений попадают в нижние атмосферные слои.

✎ Вторая причина – это увеличение количества транспортных средств. Грузовые автомобили, легковые машины, автобусы, микроавтобусы, мотоциклы и т.д. выделяют выхлопные газы, которые не только загрязняют воздух и негативно влияют на организм человека, но и усиливают парниковый эффект.

✎ Третья причина – бесконтрольная вырубка лесов. Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Но чем меньше лесов остается на поверхности Земли, тем больше увеличивается уровень CO2 в воздухе.

✎ Лесные пожары являются четвертой причиной возникновения парникового эффекта. Такие пожары уничтожают большое количество деревьев, из-за чего уровень углекислого газа в воздухе увеличивается, а уровень кислорода уменьшается.

В чем заключается парниковый эффект

✎ Пятая причина – это увеличение количества населения. Чем больше людей одновременно живет на нашей планете, тем больше продуктов питания, одежды, домов, транспортных средств и т.д. необходимо для удовлетворения их потребностей. Из-за этого промышленное производство интенсивно растет, а количество выбрасываемых углекислого и других парниковых газов в воздух существенно увеличивается.

✎Различные удобрения и прочая агрохимия, которыми обрабатываются растения, в своем составе содержат вредные для окружающей среды химические соединения. Испаряясь, они выделяют азот – один из газов, усиливающих парниковый эффект. Данное явление является шестой причиной возникновения парникового эффекта.

✎ Седьмая причина – это горение и разложение мусора на полигонах, что способствует увеличению уровня парниковых газов в нижних слоях атмосферы земного шара.

Видимый солнечный свет, достигая поверхности нашей планеты, нагревает её. Поглощенную солнечную энергию Земля отдает в атмосферу в виде инфракрасного излучения. Парниковый же эффект возникает из-за того, что часть инфракрасного излучения поглощается углекислым газом, другими парниковыми газами и улавливается низшими атмосферными слоями. Другая же часть инфракрасного излучения переизлучается обратно к поверхности Земли или же отражается.

Впервые об этом заговорил ученый Жозеф Фурье, который занимался анализом механизмов формирования климата Земли и рассматривал разные типы этих механизмов. Специалист уделил внимание и оказывающим существенное влияние на тепловой баланс факторам. Он пришел к выводу, что парниковый эффект обеспечивается благодаря разнице в прозрачности атмосфер в видимом и дальнем инфракрасных диапазонах.

Главной причиной развития парникового эффекта на Земле являются накапливающие в атмосфере газы. Превышение их концентрации приводит к изменению теплового баланса. Дополнительно в этот процесс может вовлекаться и озоновый слой. Под воздействием фреона и оксидов азота, которые также входят в список парниковых газов, он начинает стремительно разрушаться и истончаться.

Первое упоминание о природе парникового эффекта появилось в 1827-м в статье ученого-физика Жана Батиста Жозефа Фурье. Его труды были основаны на опыте швейцарца Никола Теодора де Соссюра, который измерил температуру внутри сосуда с затемненным стеклом, когда его поставили под солнечный свет. Ученый выяснил, что температура внутри выше из-за того, что тепловая энергия не может пройти сквозь мутное стекло.

В чем заключается парниковый эффект

На примере этого опыта Фурье описал, что не вся солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, отражается в космос. Парниковый газ удерживает в нижних слоях атмосферы часть тепловой энергии. Он состоит из:

  • углекислоты;
  • метана;
  • озона;
  • водяного пара.

Что такое парниковый эффект? Это увеличение температуры нижних атмосферных слоев из-за скопления тепловой энергии, которую удерживают парниковые газы. Атмосфера Земли (ее нижние слои) из-за газов получается достаточно плотной и не пропускает в космос тепловую энергию. В результате поверхность Земли нагревается.

По состоянию на 2005 год среднегодовая температура земной поверхности выросла на 0,74 градуса за последнее столетие. В ближайшие годы ожидается ее стремительное повышение по 0,2 градуса за каждое десятилетие. Это необратимый процесс глобального потепления. Если динамика сохранится, то через 300 лет произойдут непоправимые экологические изменения. Поэтому человечеству грозит вымирание.

Ученые называют такие причины возникновения глобального потепления, как:

  • масштабная промышленная деятельность человека. Она ведет к увеличению выброса газов в атмосферу, что изменяет ее состав и приводит к росту запыленности;
  • сжигание ископаемого топлива (нефти, угля, газа) на тепловых электростанциях, в двигателях автомобилей. В результате увеличиваются выбросы углекислоты. Кроме того, растет интенсивность энергопотребления — при увеличении населения земного шара на 2% в год потребность в энергии увеличивается на 5%;
  • бурное развитие сельского хозяйства. Результат — увеличение выбросов метана в атмосферу (чрезмерная выработка удобрений из органики в результате гниения, выбросы из биогазовых станций, увеличение количества биологических отходов при содержании скота/птицы);
  • увеличение количества свалок, из-за чего растут выбросы метана;
  • вырубка лесов. Она приводит к замедлению поглощения углекислого газа из атмосферы.

Польза от парникового эффекта

Теплица
Теплица

Этот эффект в наше время используется специалистами-агрономами при выращивании культурных растений – достаточно создать в воздухе теплицы концентрацию углекислоты около 1%, как начинается активный рост растений и повышается их урожайность. Низкий уровень содержания этого химического соединения в атмосфере (менее 0,015%), наоборот, вреден для флоры и тормозит развитие растений.

Что способствует усилению парникового эффекта

Кроме деятельности человека усилению парникового эффекта могут способствовать и естественные причины. Например, крупные извержения вулканов или массовое горение лесов. Повышение температуры на поверхности Земли в результате истончения озонового слоя приводит к усиленному испарению влаги, что также усугубляет положение.

Вина человека или естественное явление?

Что касается человека, то верхний предел содержания углекислоты в воздухе, опасном для здоровья, составляет более 5–8%. Выходит, даже удвоение нынешнего количества этого газа не будет заметно для животных, а растения начнут лучше развиваться. По некоторым подсчетам, увеличение количества «парниковых» газов в результате техногенной деятельности человечества составляет около 0,002% в год. При нынешних темпах роста содержания «парникового» газа потребуется не менее 195 лет, чтобы достичь его удвоения.

По данным климатологов, являющихся сторонниками теории «парникового эффекта», увеличение диоксида углерода с 0,028 до 0,039% за последние 150 лет привело к возрастанию среднегодовой температуры примерно на 0,8 градуса.

Ярмарка на замерзшей Темзе
Ярмарка на замерзшей Темзе

Несмотря на то, что большинство ученый винит в глобальном потеплении парниковый эффект, есть и противники этой теории. Стоит заметить, что температура на нашей планете имеет динамичные показатели. Это трудно отметить на протяжении одного или двух человеческих поколений, однако если заглянуть в исторические хроники, можно найти много интересных фактов.

На нашей планете периодически наступают ледниковые периоды. В один из них, согласно утверждениям ученых, полярные шапки едва не сошлись на экваторе – планета напоминала один большой снежок. На данный момент мы живем между ледниковыми периодами – последний из них закончился оттепелью 20 000 лет назад.

И, наконец, необходимо отметить, что и колоссальные засорения атмосферы происходили в прошлом, без участия людей. Сибирские траппы существовали 252 миллиона лет назад, углекислоты в этот период было выброшено отнюдь не меньше, чем за всю историю существования человечества. Началось великое пермское вымирание, с лица планеты исчезли многие виды живых существ и растений.

Однако планета справилась с этим бедствием, оно обратилось во благо эволюции. Впрочем, связь вулканической активности с вымиранием не доказана, а всплески такой активности происходили за историю планеты многократно. Сегодня человечество живет в благодатный период вулканического затишья, которое может быть только временным.

Последствия парникового эффекта

Последствия, как и причины возникновения парникового эффекта весьма разнообразны. Особенно сильно его влияние на климат. Если объяснять это простыми словами, выбросы парниковых газов способны привести к целому ряду значимых изменений:

  1. Снижение или увеличение количества осадков. В ряде климатических зон дожди станут большей редкостью, другие же наоборот будут страдать от постоянных штормов и затоплений.
  2. Повышение уровня мирового океана. Это будет одним из самых значимых последствий парникового эффекта. В результате таяния льдов Антарктиды и Гренландии затопленными окажутся значительные территории, что уничтожит все прибрежные населенные пункты. При этом стоит отметить, что в них проживает значительная часть населения, которая окажется без жилья и средств к существованию.
  3. Гибель целых экосистем. Если кратко, парниковый эффект вызовет значительные изменения климата. В результате многие биологические виды не смогут адаптироваться к быстро изменившимся условиям и просто погибнут. Их исчезновение из цепи питания приведет к возникновению «эффекта домино».

Также изменения климата повлияют и на здоровье людей. Из-за аномально высоких температур значительно возрастет количество сердечных, легочных и респираторных заболеваний. Поэтому пользы от парникового эффекта никакой, а вот вред очень значителен.

Если за последние 500 тысяч лет концентрация диоксида углерода на планете никогда не превышала 300 промилле, то в 2004 году этот показатель составил 379 промилле. Чем грозит это нашей Земле? Прежде всего, ростом окружающей температуры и катаклизмами глобальных масштабов.

Таяние ледников может значительно повысить уровень мирового океана и вызвать тем самым затопление прибрежных районов. Считается, что через 50 лет после усиления парникового эффекта на географической карте может не остаться большинства островов, все морские курорты на материках исчезнут под толщей океанской воды.

Потепление на полюсах способно изменить распределение осадков по всей территории земли: в одних районах их число увеличится, в других уменьшится и приведет к засухе и опустыниванию. Негативным последствием роста концентрации парниковых газов выступает также разрушение ими озонового слоя, что уменьшит защиту поверхности планеты от ультрафиолетовых лучей и приведет к разрушению ДНК и молекул в человеческом организме.

Расширение озоновых дыр к тому же чревато потерей многих микроорганизмов, в частности, морского фитопланктона, что может оказать существенное влияние на животных, которые им питаются.

В чем заключается парниковый эффект

Одними из самых серьезных последствий парникового эффекта являются климатические изменения. Из-за того, что каждый год температура воздуха повышается, воды океанов и морей начинают интенсивнее испаряться. Некоторые ученые уже сейчас говорят о том, что если ситуация в ближайшее время не изменится, то через 200 – 250 лет человечество столкнется с таким необычным для современного человека явлением, как существенное понижение уровня воды. Но это только одна из сторон данной проблемы.

Другая же сторона проблемы заключается в том, что из-за повышения температуры воздуха начинают таять ледники. Из-за этого уровень вод мирового океана повышается, что становится причиной затопления берегов островов и континентов.

Повышение средней температуры воздуха приводит и к тому, что малоувлажненные атмосферными осадками территории нашей планеты перестают быть пригодными для жизни. Они становятся засушливыми, здесь начинают гибнуть урожаи, из-за недостатка воды исчезают растения, поэтому животным и людям становится сложно нормально жить в таких условиях. Местное население сталкивается с продовольственным кризисом, выход из которого найти очень сложно.

Парниковый эффект не только негативно влияет на окружающую среду и климат, но и на здоровье людей. Человеческому организму, который уже привык к определенным погодно-климатическим условиям, тяжело выдержать длительное воздействие высоких температур. Если еще совсем недавно средняя температура летом была 20- 28 градусов по Цельсию, то сейчас она повысилась до 29- 39 градусов по Цельсию.

Хотя многие люди пока не замечают, насколько губительно парниковый эффект влияет на их жизнь, но будущие поколения спустя несколько десятков лет смогут сполна «насладиться» необратимыми последствиями парникового эффекта и глобального потепления. Ученые утверждают, что люди с нестабильным материальным положением и низкой заработной платой будут наиболее подвержены заболеваниям!

Пострадает не только желудочно-кишечный тракт, но и многие другие органы! Аномальная жара, которая из-за парникового эффекта наступает летом, становится причиной того, что количество людей, имеющих проблемы с сердечно-сосудистой системой, с каждым годом все увеличивается. Давление у таких людей резко понижается или повышается, происходят тепловые удары и обмороки, случаются приступы эпилепсии или сердечные приступы.

Как одно связано с другим? Высокая температура в низших атмосферных слоях земного шара способствует перемещению переносчиков заболеваний и разнообразных инфекций. Поэтому указанные выше болезни географически очень быстро распространяются. Птицы, насекомые (малярийные комары, муха Цеце, энцефалитные клещи), мыши и другие переносчики заболеваний переселяются из теплых широт на север и заражают не имеющих иммунитета к чужестранным болезням людей.

Меры по предотвращению и сокращению парникового эффекта

Изменения климата на Земле происходили уже неоднократно. Если кратко последствия их были катастрофическими. Примером может служить хорошо известный ледниковый период. Его влияние на живые организмы было очень значительным. Часть видов просто вымерла, так и не приспособившись к резкому похолоданию. Остатки льда с тех времен до сих пор сохранились в Антарктике и Гренландии.

Что нужно сделать чтобы снизить парниковый эффект и не допустить очередных катаклизмов? Как эффективно бороться с глобальной проблемой? На данных момент выявлены уже все факторы, способствующие накоплению газов в атмосфере. По мнению специалистов, исследующих физические основы возникновения парникового эффекта, есть несколько путей решения данной проблемы:

  1. Снизить эмиссию вредных веществ, образующихся в результате промышленной деятельности.
  2. Активно внедрять экологичные технологии, использующие альтернативные источники энергии. Это позволит отказаться или хотя бы свести к минимуму потребление топливных углеводородов.
  3. Прекратить активные вырубки лесов.
  4. Уменьшению выбросов в атмосферу парниковых газов также способствует ликвидация стихийных свалок, ведь именно они являются источником метана, фреона и оксидов азота.

Существуют различные пути решения проблемы парникового эффекта. Главное, чтобы борьба велась на международном уровне. Для исправления сложившейся ситуации необходимы усилия всего человечества. Выбросы газов – проблема глобальная, она касается всей планеты в целом, а не отдельных стран.

Интересные факты о парниковом эффекте

  • Российские синоптики подсчитали, что если газовые выбросы останутся на прежнем уровне, то к 2080 году климат Сибири значительно потеплеет. Зимние температуры в среднем вырастут на 9°, а летние на 5.7°. При этом повысится и уровень осадков, в среднем на 140 мм в год, а площадь вечной мерзлоты сократится на четверть.
  • В 2020 году томские ученые возобновят исследования арктического климата. Их внимание привлекла повышенная концентрация метана. Он и другие газы выделяются при таянии вечной мерзлоты. Для исследований будет привлечен специальный научный самолет. С его помощью ученые смогут сделать полноценный анализ воздушной среды.
  • Крупнейшая алмазодобывающая компания «Алроса» отчиталась о снижении интенсивности газовых выбросов за период с 2016 по 2018 год на 52%. Как известно, горнодобывающая промышленность занимает лидирующие позиции по количеству выбросов в атмосферу. Для поддержания положительной динамики весь транспорт компании переводится на более экологичные газовые двигатели.
Это интересно