Что такое парниковый эффект? Рассмотрим тему, касающуюся Земли

Мы часто слышим о парниковом эффекте, когда говорим о планете в целом. Но эффект можно ощутить и на более мелких примерах. Например, в теплице – месте, от которого процесс получил свое название.

Что такое теплица?

Теплица – это особый тип оранжереи, в которой температура поддерживается естественным образом. Но даже если в теплице нет специальных батарей или других обогревателей, внутри всегда намного теплее, чем снаружи.

Попробуйте поместить почву, смоченную водой, в прозрачную банку, закрыть ее крышкой и выставить на солнце. Через некоторое время на стенках банки образуются капельки воды (конденсат), а сама банка станет более горячей.

Причина парникового эффекта заключается в том, что солнце излучает часть электромагнитного спектра – свет, который мы все видим. Это излучение легко проходит через слои атмосферы и достигает поверхности планеты. Стекло банки или нагревателя прозрачно, поэтому солнечные лучи проходят сквозь него и отдают энергию всему, что находится внутри: растениям, почве и другим предметам.

Но если предметы внутри теплицы поглощают энергию, то почему под стеклом становится жарко?

Что такое парниковый эффект?

Закон Стефана-Больцмана объясняет, что каждый объект излучает энергию в определенной части электромагнитного спектра. Средняя температура на поверхности нашей планеты достигает пятнадцати градусов Цельсия. Объекты с одинаковой температурой в этих условиях излучают энергию в инфракрасном диапазоне. Поэтому и огурцы в теплице, и почва в банке испускают инфракрасное излучение. Однако, в отличие от солнечного света, такое излучение не может легко пройти через стеклянный барьер, и температура в теплице начинает повышаться.

Но как получается, что парниковый эффект действует и в планетарном масштабе? В конце концов, Земля – это не стеклянная банка!

Экология. 9 класс Биосфера и человечество. Рабочая тетрадь.

Почему температура поверхности Земли повышается?

Как бы странно это ни звучало, но с точки зрения парникового эффекта наша планета мало чем отличается от стеклянной банки. Чтобы поддерживать равномерную температуру, Земля должна излучать и поглощать энергию света, испускаемого Солнцем, в равных количествах. Стабильная атмосфера действует подобно стеклянным стенкам банки: она пропускает солнечный свет и задерживает инфракрасное излучение.

Однако не все инфракрасное излучение стремится в космос. Вещества в атмосфере, такие как вода и углекислый газ, поглощают его, создавая эффект, подобный эффекту парниковых газов. После поглощения энергии молекулы вещества также начинают отдавать свою энергию, но способны излучать ее как в космос, так и обратно на поверхность планеты.

Присутствие этих газов в атмосфере напоминает огромный шлейф, охватывающий весь земной шар. Эти газы удерживают тепло на поверхности планеты, делая ее более жаркой, чем она была бы без них. По расчетам экспертов, если бы Земля осталась без атмосферы, температура поверхности планеты опустилась бы в среднем до минус двадцати градусов по Цельсию.

Во многих учебниках и пособиях для учащихся 10-11 классов подробно рассматривается эта важная для экологии нашей Земли тема. Например, учебник Н.М. Чернова. Экология (10-11) охватывает общую и социальную экологию. Помимо теоретического материала, учебник содержит различные задания, темы для обсуждения и интересные факты. Учебник также имеет прекрасные иллюстрации, четкие схемы и электронную форму.

Чем опасен парниковый эффект?

Понимая описанные явления, мы понимаем, что парниковый эффект всегда присутствовал на нашей планете. Более того, такие процессы необходимы для того, чтобы Земля была такой, какая она есть сегодня. Почему же ученые бьют тревогу?

Эксперты обеспокоены не парниковым эффектом, а опасностью глобального потепления. Деятельность человека неизбежно влияет на окружающую среду. И если десять выброшенных пластиковых бутылок могут ухудшить состояние окружающей среды в небольшом радиусе, то опасная утилизация отходов с фабрик и заводов наносит ущерб экологии всей планеты. Увеличение количества не только вредных и опасных веществ, но и углекислого газа в атмосфере изменяет привычный баланс энергетического цикла. Ученые считают, что вредная деятельность человека вызвала изменения в естественном парниковом эффекте. Таким образом, человек “сделал” поверхность планеты на несколько градусов горячее.

Однако парниковый эффект возникает не только на нашей планете, например, на планете Венера. А на Венере парниковый эффект гораздо сильнее, чем на нашей родной планете. Благодаря тому, что атмосфера второй планеты от Солнца почти полностью состоит из CO2, температура поверхности планеты достигает 475°C. Эксперты считают, что поверхность нашей планеты могла бы достичь этого уровня, но этого не произошло благодаря океанам. Водоемы поглощают CO2 из атмосферы, который, в свою очередь, накапливается в горных породах. Венера, с другой стороны, не имеет таких больших водоемов, поэтому весь углекислый газ, выбрасываемый вулканами, остается в атмосфере.

Список парниковых газов и их химические формулы. Рисунок 1: climaterussia.com

Что такое парниковые газы?

Парниковые газы – это общий термин для обозначения ряда газов, которые могут задерживать тепловое излучение планеты. Они остаются прозрачными в видимом спектре, но поглощают инфракрасный спектр. Парниковые газы не имеют фиксированной формулы. Процентное соотношение может постоянно меняться. Так какие же газы называются парниковыми?

Список парниковых газов

Наиболее важными парниковыми газами являются:

  1. Углекислый газ. Это самый долгоживущий газ в атмосфере, поэтому он постоянно накапливается.
  2. Метан. Благодаря ряду свойств он обладает более сильной активностью. Согласно Википедии, с 1750 года его уровень в атмосфере увеличился более чем в 150 раз.
  3. Закись азота. – Перфторуглероды (ПФУ).
  4. Гидрофторуглероды (ГФУ).
  5. Гексафторид серы (SF6).

Озон защищает планету от солнечного ультрафиолетового излучения. Его недостаток способствует образованию озоновых дыр.

Список парниковых газов и их химические формулы. Рисунок 1: climaterussia.com

Помимо основных парниковых газов, водяной пар также усиливает парниковый эффект в атмосфере. Фактически, он является основной причиной повышения температуры и влажности воздуха.

Помимо упомянутых выше газов, к парниковым газам относятся оксиды азота и фреоны. В результате деятельности человека их концентрация растет год от года, что значительно ухудшает их воздействие на окружающую среду.

Источники образования парниковых газов

Источники образования парниковых газов. Рис. 2: climaterussia.com

Парниковые газы вызывают значительные изменения климата, их источники можно разделить на 2 большие группы в силу их природы:

  1. Антропогенный. являются наиболее важными причинами парникового эффекта. К ним относятся отрасли, сжигающие углеводородное топливо, эксплуатация нефти или выбросы от двигателей автомобилей.
  2. Натуральный. Природные газы играют незначительную роль. Большинство природных парниковых газов попадает в атмосферу во время извержений вулканов. К этой группе также можно отнести вулканический пар из Мирового океана и крупные лесные пожары.

По прогнозам ООН, к 2030-2050 годам глобальная температура повысится на 1,5°C по сравнению с доиндустриальным периодом, а к 2100 году – на 3-4°C.

Последствия парникового эффекта и пути их решения

Каковы последствия парникового эффекта? Вследствие деятельности человека количество парниковых газов в атмосфере за последние десятилетия значительно увеличилось. Это приводит к повышению средней температуры на Земле – глобальному потеплению.

По данным ООН, с начала индустриализации температура Земли повысилась на 1°C. Эти изменения климата могут показаться незначительными, но они вызывают необратимые процессы на нашей планете:

  • Уровень воды в океанах повышается. С одной стороны, из-за потепления они быстрее испаряются, с другой – тающие ледники постоянно пополняют их запасы. В будущем это может привести к затоплению части территории.
  • Некоторые районы уже становятся бесплодными и непригодными для жизни, а пустыни распространяются. Растения вымрут из-за отсутствия воды, а вместе с ними и животные из-за отсутствия пищи.
  • Глобальное потепление приводит к более частым стихийным бедствиям.

По прогнозам ООН, глобальная температура повысится на 1,5 °C от доиндустриального уровня к 2030-2050 годам и на 3-4 °C к 2100 году.

Пустыня

Дикая пустыня: Unsplash

Как решить проблему парникового эффекта? Самый логичный способ – уменьшить количество углекислого газа в атмосфере, но сделать это не так просто.

Как отмечает географ Николай Дронин, чтобы сократить выбросы до необходимого уровня, человечеству придется закрыть многие отрасли промышленности, в основном в энергетическом секторе, а это равносильно убийству экономики. Эксперты ищут пути решения этой проблемы:

  • высасывание CO₂ из атмосферы и захоронение его в шахтах;
  • посадка плантаций быстрорастущих деревьев, которые будут поглощать CO₂ и затем захоранивать его;
  • уменьшение солнечных лучей путем распыления крошечных частиц серебра в стратосфере.

Технологически каждый из этих методов крайне сложно и долго внедрить, поэтому действовать нужно уже сейчас. По этой причине правительства договорились о том, что максимально допустимое повышение температуры не должно превышать 2°C, и поэтому выбросы CO2 должны быть снижены.

Например, в 2005 году вступил в силу Киотский протокол – международное соглашение, согласно которому страны-участницы могут торговать квотами на выбросы. Проще говоря, каждая страна имеет свой предел выбросов. Страны с более сильной промышленностью могут скупать неиспользованные лимиты других стран, чтобы увеличить свои собственные. Идея заключается в том, чтобы контролировать общее количество выбросов в мире.

Как видите, парниковый эффект не так страшен, как воздействие человека. Из-за промышленного развития, растущего потребления и сокращения лесов человечество стоит на пороге катастрофических изменений, которые уже необратимы. Самое худшее, к чему может привести этот процесс, – это полное исчезновение человеческой расы.

Беднейшие страны, которые наименее подготовлены к адаптации к изменению климата, пострадают больше всего. По данным МГЭИК, к 2080 г. Число людей, которым грозит голод, может увеличиться на 600 миллионов, что вдвое больше, чем число людей, живущих в настоящее время в бедности в странах Африки к югу от Сахары.

Парниковый эффект. Синопсис

Парниковый эффект – это повышение температуры на поверхности планеты за счет тепловой энергии, создаваемой в атмосфере в результате нагревания газов. Основными газами, вызывающими парниковый эффект на Земле, являются водяной пар и углекислый газ.

Парниковый эффект поддерживает на поверхности Земли температуру, при которой жизнь может зарождаться и процветать. Если бы парникового эффекта не существовало, средняя температура поверхности Земли была бы намного ниже, чем сегодня. Однако по мере увеличения концентрации парниковых газов непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей возрастает, что приводит к повышению температуры Земли.

В 2007 году. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) – наиболее авторитетный международный орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран – выпустила четвертый оценочный доклад, в котором обобщены выводы о прошлом и настоящем изменении климата, его воздействии на природу и людей, а также о возможных мерах по борьбе с этими изменениями.

Согласно опубликованным данным, средняя температура Земли с 1906 по 2005 год увеличилась на 0,74 градуса Цельсия. В ближайшие 20 лет эксперты прогнозируют повышение температуры в среднем на 0,2 градуса за десятилетие, а к концу 21 века температура может повыситься на 1,8-4,6 градуса (такая разница обусловлена рядом моделей будущего климата, учитывающих различные сценарии развития мировой экономики и общества).

Ученые считают, что существует 90-процентная вероятность того, что наблюдаемые изменения климата вызваны деятельностью человека – сжиганием углеродосодержащего ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и т.д.), промышленными процессами и вырубкой лесов – естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Возможные последствия изменения климата:
1. Изменения в частоте и интенсивности осадков.
Климат планеты в целом станет более влажным. Однако количество осадков не будет равномерно распределено по Земле. Регионы, которые в настоящее время получают достаточное количество осадков, получат еще больше. А в регионах, не получающих достаточного количества влаги, будет больше засушливых периодов.

2. Повышение уровня моря.
В течение 20-го века средний уровень моря поднялся на 0,1-0,2 м. По мнению ученых, повышение уровня моря в 21 веке составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные районы и малые острова. Такие страны, как Нидерланды, Великобритания и малые островные государства Океании и Карибского бассейна будут первыми подвержены риску наводнения. Кроме того, приливы станут более частыми, а эрозия береговой линии усилится.

3. Угрозы экосистемам и биоразнообразию.
По прогнозам, до 30-40 процентов видов растений и животных исчезнут, поскольку среда их обитания меняется быстрее, чем они могут приспособиться.

Согласно прогнозам, повышение температуры на 1 градус приведет к изменению видового состава лесов. Леса являются естественными хранилищами углерода (80% всего углерода в наземной растительности и около 40% углерода в почвах). Переход от одного типа леса к другому будет сопровождаться высвобождением большого количества углерода.

4. Таяние ледников.
Современное оледенение Земли можно считать одним из наиболее чувствительных индикаторов происходящих глобальных изменений. Спутниковые данные показывают, что с 1960-х гг. За последнее столетие снежный покров уменьшился примерно на 10%. С 1950-х годов площадь морского льда в северном полушарии сократилась почти на 10-15%, а его толщина – на 40%. Эксперты из Института арктических и антарктических исследований (Санкт-Петербург) прогнозируют, что всего через 30 лет Северный Ледовитый океан будет полностью свободен ото льда в теплое время года.

По данным ученых, толщина гималайского льда тает со скоростью 10-15 м в год. При нынешних темпах две трети ледников исчезнут к 2060 году, а все ледники растают к 2100 году.
Ускоренное таяние ледников представляет собой ряд непосредственных угроз для развития человечества. Для густонаселенных горных и предгорных районов особую угрозу представляют лавины, наводнения или, наоборот, сокращение стока рек с последующим уменьшением запасов пресной воды.

5. Сельское хозяйство.
Влияние потепления на продуктивность сельского хозяйства различно. В некоторых районах с умеренным климатом урожайность может повышаться при незначительном повышении температуры, но снижаться при ее значительном изменении. В тропических и субтропических регионах в целом прогнозируется снижение урожайности.

Беднейшие страны, которые наименее подготовлены к адаптации к изменению климата, скорее всего, пострадают больше всего. По данным МГЭИК, к 2080 году число людей, которым грозит голод, может увеличиться на 600 миллионов, что вдвое превышает число людей, живущих в настоящее время в бедности в странах Африки к югу от Сахары.

6. Водопользование и водоснабжение.
Одним из последствий изменения климата может стать нехватка воды. В регионах с сухим климатом (Центральная Азия, Средиземноморский бассейн, Южная Африка, Австралия и т.д.) ситуация еще более усугубится из-за сокращения количества осадков.
Таяние ледников значительно сократит сток основных водных артерий Азии – Брахмапутры, Ганга, Хуанхэ, Инда, Меконга, Салуина и Янцзы. Недостаток пресной воды не только скажется на здоровье людей и развитии сельского хозяйства, но и повысит риск политических споров и конфликтов из-за доступа к воде.

7. Здоровье человека.
Ученые прогнозируют, что изменение климата увеличит риски для здоровья человека, особенно для менее обеспеченных слоев населения. Сокращение производства продуктов питания, например, неизбежно приведет к недоеданию и голоду. Аномально высокие температуры могут привести к обострению сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний.

Повышение температуры может привести к изменению географического распределения различных видов переносчиков болезней. По мере повышения температуры ареал обитания теплокровных животных и насекомых (таких как клещи, переносящие энцефалит, и комары, переносящие малярию) будет расширяться на север, и люди, живущие в этих районах, не будут защищены от новых заболеваний.

Человечество вряд ли сможет предотвратить полностью предсказуемое изменение климата, считают экологи. Но мы можем смягчить последствия изменения климата, замедлив темпы роста температуры, чтобы избежать опасных и необратимых последствий в будущем. В первую очередь, по:
1. ограничение и сокращение использования ископаемого топлива на основе углерода (уголь, нефть, газ);
2. повышение эффективности потребления энергии;
3. внедрение мер по энергосбережению;
4. расширение использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии;
5. разработка новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий;
6. Предотвращая лесные пожары и восстанавливая леса, поскольку леса являются естественными поглотителями углерода из атмосферы.

Парниковый эффект возникает не только на Земле. Парниковый эффект сильно выражен на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти полностью состоит из углекислого газа, в результате чего поверхность планеты нагревается до 475 градусов. Климатологи считают, что Земля избежала этой участи благодаря своим океанам. Океаны поглощают атмосферный углерод, который накапливается в таких породах, как известняк, для удаления углекислого газа из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который вулканы выбрасывают в атмосферу, остается там. В результате на нашей планете возникает неконтролируемый парниковый эффект.

Материал составлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Сжигание топлива, вырубка лесов и промышленная деятельность человека – вот лишь некоторые примеры причин повышенного загрязнения воздуха. В результате всех этих действий образуются загрязняющие газы, которые мешают Земле отражать солнечную энергию обратно в космос.

Глобальное потепление

Сжигание топлива, вырубка лесов и промышленная деятельность человека – вот некоторые примеры причин повышенного загрязнения воздуха. В результате всех этих действий образуются загрязняющие газы, которые мешают Земле отражать солнечную энергию обратно в космос.

Избыток этой энергии нагревает планету и вызывает глобальное потепление..

парниковый эффект

Хотя некоторые ученые утверждают, что глобальное потепление вызвано естественными причинами, большинство ученых считают, что оно вызвано чрезмерным парниковым эффектом.

В атмосферу выбрасывается слишком много парниковых газов. А эти газы разрушают озоновый слой.

Озоновый слой защищает нашу планету от опасного ультрафиолетового излучения и, следовательно, от избыточного тепла.

Подробнее читайте в статье о глобальном потеплении.

Причиной парникового эффекта в целом является выброс газов в атмосферу.

Плюсы и минусы

Основным следствием парникового эффекта является изменение климата, заключающееся в увеличении влажности атмосферы и повышении температуры поверхности атмосферы.

Если глобальное потепление произойдет, то вероятны следующие неприятные последствия:

Таяние ледников

  • таяние ледников и связанное с этим повышение уровня моря;
  • увеличение частоты экстремальных погодных явлений;
  • Уменьшение разницы температур между экватором и полюсами;
  • Сокращение количества дней в году с благоприятной погодой;
  • Подкисление океанов растворенным углекислым газом;
  • внезапное высвобождение метана из донных отложений и вечной мерзлоты.

Такое изменение климата неизбежно приведет к изменению среды обитания видов и даже к вымиранию самых мелких видов.

Не обошлось и без социальных последствий: повышение уровня моря может привести к наводнениям, неурожаям и эпидемиям голода в различных регионах. Слишком высокая температура окружающей среды вызывает опасные заболевания.

Однако снижение концентрации парниковых газов, особенно углекислого газа, также вызывает изменение климата. Согласно одной из гипотез, именно это стало причиной ледниковых периодов. Поэтому присутствие парниковых газов в атмосфере не лишено положительных сторон.

Положительные и отрицательные аспекты парникового эффекта

Естественный парниковый эффект сам по себе не вреден для человечества. Если бы атмосфера не задерживала тепловое излучение, температура поверхности Земли составляла бы -18 градусов Цельсия. Благодаря эффекту эта температура составляет 15 градусов Цельсия.

Однако дальнейшее и неконтролируемое потепление (антропогенный эффект) может иметь очень неприятные и даже катастрофические последствия, а это значит, что человек должен принять все меры, чтобы в процессе своей деятельности не превысить разумное количество выбросов газов в атмосферу. Решением может стать переход на природный газ и альтернативные источники солнечной и ветровой энергии, а также лесовосстановление. Эти меры трудны, но необходимы. Бережное отношение к окружающей среде – основа здоровой жизни на нашей планете.

Читайте далее:
Сохранить статью?