парниковый эффект

Нагрев поверхности Земли и нижних слоев атмосферы из-за присутствия в воздухе определенных газов известен как парниковый эффект. Участвующие газы в совокупности называются парниковыми газами; наиболее значительными из них являются водяной пар, углекислый газ, метан и закись азота. Парниковый эффект назван так потому, что он напоминает потепление в ботанической оранжерее, но сравнение не идеальное. Стеклянные стены теплицы удерживают тепло внутри здания, удерживая нагретый воздух, предотвращая потери тепла через конвекцию.Напротив, парниковые газы поглощают излучение, испускаемое земной поверхностью, и направляют его обратно на Землю, предотвращая потери лучистого тепла.

Естественное возникновение

Парниковый эффект — это природное явление, которое поддерживает температуру Земли на уровне, совместимом с существующими формами жизни. Когда солнечный свет входит в атмосферу Земли, часть его отражается обратно в космос. Однако большая его часть проходит через атмосферу и нагревает поверхность Земли, которая, в свою очередь, излучает часть этой энергии в виде инфракрасного излучения. В атмосфере часть инфракрасного излучения уходит в космос, но большая часть поглощается парниковыми газами и направляется обратно к Земле, где еще больше нагревает поверхность Земли и нижние слои атмосферы. Без потепления из-за парникового эффекта температура поверхности Земли была бы намного ниже, чем сейчас, со средней глобальной температурой около 0 ° F (–18 ° C).

В качестве модели для сравнения планета Венера имеет высокую концентрацию углекислого газа в атмосфере. Углекислый газ не позволяет теплу с планеты улетучиваться в космос, вызывая сильный парниковый эффект, в результате чего температура поверхности достигает 840 ° F (450 ° C). Атмосфера Марса, с другой стороны, содержит низкие концентрации углекислого газа и поэтому не препятствует утечке почти такого же количества теплового излучения планеты. Другими словами, Марс имеет слабый парниковый эффект, из-за чего его поверхность намного холоднее, чем если бы он был сильным. Средняя температура поверхности Марса составляет около -82 ° F (-63 ° C).

Наиболее важным парниковым газом, естественным образом присутствующим в атмосфере Земли, является водяной пар. Количество водяного пара в воздухе, также называемое влажностью, варьируется в разных частях Земли. Например, в районах с холодным климатом содержание водяного пара ниже, а тропический климат часто насыщен водяным паром.Водяной пар образует облака, которые также могут влиять на климат Земли: облака не только отражают солнечный свет, который охлаждает Землю, но и улавливают инфракрасное излучение, идущее от Земли, которое нагревает воздух у поверхности.

Большинство других парниковых газов также встречаются в природе в атмосфере. Углекислый газ выделяется при извержении вулканов, разложении органических материалов и выдыхании организмов. Естественные биологические процессы, происходящие в средах с низким содержанием кислорода, например, в болотах, производят и выделяют метан. Закись азота выделяется из океанов и бактерий, обитающих в почве. Эти естественные выбросы парниковых газов обычно уравновешиваются другими естественными процессами, которые поглощают эти газы. Например, растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза. Полный набор процессов, которые выделяют и поглощают эти газы, известен как углеродный цикл.

Концентрация парниковых газов влияет на то, сколько тепла удерживает атмосфера. В то время как естественный парниковый эффект делает возможной жизнь на Земле, усиление этого эффекта в результате деятельности человека препятствует естественному балансированию углеродного цикла и приводит к глобальному потеплению.

Эффекты, вызванные деятельностью человека

В 1827 году французский математик Жозеф Фурье впервые обнаружил, что земная атмосфера улавливает тепло подобно оранжерее. Лишь почти 70 лет спустя, в 1896 году, шведский химик и физик Сванте Август Аррениус впервые предположил, что средняя температура Земли повысится из-за дополнительного количества углекислого газа, который накапливался в атмосфере с момента начала крупномасштабного сжигания ископаемого топлива. с промышленной революцией. Он предположил, что по мере продолжения роста промышленности уровень углекислого газа будет продолжать расти, что приведет к увеличению средней температуры воздуха у поверхности Земли. Однако потребовалось еще 50 лет, прежде чем ученые собрали конкретные данные, подтверждающие его теорию.

В 1958 году Чарльз Дэвид Килинг из Океанографического института Скриппса начал последовательно измерять уровни углекислого газа в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях. Он наметил неуклонное увеличение уровня этих газов в атмосфере Земли. Собранные данные показывают, что в 2022 году уровень углекислого газа в воздухе был более чем на 50 процентов выше, чем до начала промышленной революции. Это увеличение уровня углекислого газа в атмосфере связано с выбросами парниковых газов, вызванными деятельностью человека.

Около трех четвертей антропогенных парниковых газов образуются в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ. При сжигании ископаемого топлива выделяется углекислый газ. Электростанции, работающие на угле, автомобили и фабрики являются крупнейшими производителями этого газа. Метан, конечный продукт промышленных и сельскохозяйственных процессов и разложения отходов на свалках, увеличился более чем в два раза в концентрации в атмосфере после промышленной революции. Выбросы закиси азота также увеличились из-за промышленной и сельскохозяйственной деятельности. Галогенуглероды, такие как перфторуглерод хладагента (ПФУ), производятся в результате промышленной деятельности. Хотя их концентрация в атмосфере относительно низка, галоидоуглеводороды по весу улавливают в тысячи раз больше тепла, чем углекислый газ.

Резкий рост выбросов парниковых газов после промышленной революции и их влияние на глобальный климат вызывают серьезную озабоченность ученых и других специалистов. В отчете, опубликованном Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) в 2014 году, прогнозируется повышение средней приземной температуры на 4,7–8,6 ° F (2,6–4,8 ° C) к 2100 году, если люди не внесут серьезных изменений для сокращения выбросов парниковых газов. Более поздние отчеты МГЭИК продолжали указывать на тревожный рост глобальной температуры. Отчет об оценке за 2021 год показал, что глобальные температуры поверхности с 2000 по 2020 годы были на 1,8 ° F (0,99 ° C) выше, чем средние температуры до промышленной революции.

Если нынешние тенденции в выбросах парниковых газов, особенно двуокиси углерода, сохранятся, ожидаются климатические изменения, более масштабные, чем когда-либо переживаемые современной человеческой цивилизацией. Это может существенно изменить естественные и сельскохозяйственные экосистемы, здоровье людей и животных и климатические условия, увеличив частоту засух и сильных штормов и нарушив живые существа и их взаимоотношения.

Он здесь: НОВЫЙ веб-сайт Britannica Kids!

Мы были заняты, усердно работая над тем, чтобы предоставить вам новые функции и обновленный дизайн. Надеемся, вам и вашей семье понравится НОВЫЙ Дети Британики. Уделите минутку, чтобы проверить все улучшения!

• Один и тот же безопасный и надежный контент для исследователей всех возрастов.
• Доступно на всех современных устройствах: телефонах, планшетах и ​​компьютерах.
• Улучшенные ресурсы для домашних заданий, предназначенные для поддержки различных предметов и стандартов учебной программы.
• Новый, третий уровень содержания, разработанный специально для удовлетворения продвинутых потребностей искушенного ученого.
• И многое другое!