18.4. Парниковый эффект

Количественной характеристикой парникового эффекта является разность между средней поверхностной температурой атмосферы и её эффективной температурой, т.е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Таблица 18.1 позволяет сравнить величину парникового эффекта в атмосферах планет ближайших соседок Земли. Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащими газы, поглощающие излучение в инфракрасной области спектра, и пропорционален плотности атмосферы.

Для понимания сущности парникового эффекта в атмосфере необходимо сначала разобраться со спектральным составом солнечного излучения и способами его попадания в разные области газовой оболочки нашей планеты. На рис. 18.2 схематически представлен радиационно-тепловой баланс в атмосфере.

Основной состав падающего солнечного излучения это:

• видимый свет и ближний инфракрасный диапазон (с длиной волны 400÷1500 нм), составляет 75% энергии солнечного излучения;

• ультрафиолетовое излучение (λ > 300 нм).

После взаимодействия падающего излучения с земной поверхностью и её нагревания часть его преобразуется с появлением спектра частот в дальнем инфракрасном (ИК) диапазоне (λ = 8 ÷ 28 мкм).

Таблица. 18.1.

Планета	Давление атмосферы у поверхности планеты, атм
Венера	90	231	735	504
Земля	1	249	288	39
Луна	0			0
Марс	0,006	210	218	8

Отраженное видимое и УФ-излучение уходят в космос, в то время как часть дальней ИК-составляющей при определенных условиях задерживается атмосферой, что и приводит к повышению температуры в нижних слоях тропосферы.

Рис. 18.2.

Сущность парникового эффекта

Если в атмосфере планеты присутствуют молекулы, обладающие колебательными степенями свободы уже при 0º, то они поглощают энергию переизлученного поверхностью планеты радиационного потока в ИК-диапазоне, поскольку диапазон частот механических колебаний атомов совпадает с диапазоном инфракрасного излучения

Преобразование энергии электромагнитного излучения ИК-диапазона в тепловую энергию колебаний таких молекул приводит к повышению температуры атмосферыв области их концентрации:

В этом и заключается сущность парникового эффекта.

Парниковые газы

У двухатомных молекул колебательные движения появляются при очень высоких температурах (~10³). Поэтому онине могутсоздавать парниковый эффект.К парниковым газам относятся: илюбые другие молекулы с числом атомов больше двух.

Вследствие парникового эффекта температура поверхности Земли поддерживается достаточно высокой и благоприятной для существования разнообразных форм органической жизни

Проблема глобального потепления

За последние 100 лет среднегодовая температура у поверхности Земли увеличилась на 1° . В настоящее время в научных кругах существует две точки зрения на этот факт. Повышение температуры обусловлено

1) естественной флуктуацией климата,

2) усилением парникового эффекта за счет повышения концентрации парниковых газов техногенного происхождения.

Если вторая точка зрения верна, то стремительный рост концентрации парниковых газов может привести к катастрофическим последствиям: таянью полярных и горных ледников, повышению уровня мирового океана, затоплению обширных густозаселенных территорий суши, глобальному изменению климата. Даже если нет полной уверенности в такой перспективе общество обязано принять адекватные меры для уменьшения рисков.