Парниковий ефект

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Greenhouse Effect uk.svg

Парнико́вий ефе́кт — явище в атмосфері Землі та інших планет, при якому енергія сонячних променів, відбиваючись від поверхні, не може повернутися в космос, оскільки затримується молекулами різних газів, що призводить до підвищення температури поверхні. Без парникового ефекту температура поверхні Землі за оцінками була б приблизно на 33° нижчою, ніж є насправді, і становила б -18 °C[1][2][Джерело?]. Парниковий ефект суттєвий також на Марсі та, особливо, на Венері.

Парниковий ефект відкрив у 1829 Жозеф Фур'є.

Фізична природа явища[ред.ред. код]

Прозорість земної атмосфери в інфрачервоній ділянці спектру. Провали на графіку відповідають областям поглинанням, які пов'язані із різними атомосферними газами

Тепло надходить до поверхні Землі від Сонця та із надр планети. Сонце випромінює в основному у видимому діапазоні, й енергія сонячних променів поглинається поверхнею Землі. Рівновага підтримується тим, що Земля втрачає тепло завдяки інфрачервоному випромінюванню з поверхні. Інтенсивність інфрачервоного випромінювання зростає із температурою. Таким чином поверхня Землі нагрівається доти, доки не встановиться баланс між поглинутою й випроміненою енергією.

В атмосфері є молекули, які поглинають інфрачервоні промені й знову випромінюють їх. Це випромінювання відбувається з однаковою імовірністю вгору і вниз. Тобто завдяки цим газам, частина теплового випромінювання поверхні повертається. У такому випадку для підтримки балансу поверхня планети має нагрітися більше, щоб компенсувати затримане атмосферою теплове випромінювання.

Чим більше в атмосфері «парникових молекул», тим вище піднімається температура[3].

Більшість молекул в атмосфері Землі не поглинають в інфрачервоній ділянці спектру. Ці молекули (O2 і N2) не мають дипольних моментів через свою симетрію, тож не взаємодіють із електромагнітним випромінюванням у інфрачервоній області спектру[Джерело?]. Найбільший внесок у парниковий ефект створюють молекули води, яка має дипольний момент і відповідні коливальні й обертальні моди в інфрачервоній ділянці спектру. Молекули CO2 не мають власного дипольного моменту, але в них можуть збуджуватися нормальні коливання із дипольним моментом, тож вуглекислий газ належить до парникових. Інші парникові гази суть озон і метан, яких у атмосфері ще менше, ніж вуглекислого газу, але їхня здатність до поглинання інфрачервоного проміння велика.

Посилення парникового ефекту[ред.ред. код]

Посилення парникового ефекту в першу чергу із зростанням вмісту в атмосфері техногенного діоксиду — вуглецю за рахунок спалювання викопних видів органічного палива підприємствами енергетики, металургійними заводами, автомобільними двигунами. Кількість техногенних викидів СО2 в атмосферу значно зросла в другій половині XX в. Основною причиною цього стала колосальна залежність світової економіки від викопних видів палива. Індустріалізація, урбанізація і стрімкі темпи зростання населення планети зумовили збільшення світового попиту на електроенергію, який задовольняється головним чином за рахунок спалювання горючих копалин. Зростання споживання енергії завжди вважалося не тільки важливою умовою технічного прогресу, але і сприятливим фактором існування та розвитку людської цивілізації. Коли людина навчилася видобувати вогонь, стався перший стрибок у зміні рівня життя, енергоресурсами були м'язова сила людини і дрова. Наступний стрибок був пов'язаний з винаходом колеса, створенням різних механізмів, розвитком найпростішого ковальського виробництва. До XV в. список енергоресурсів значно розширився — до власної м'язової сили і дров додалися м'язова сила робочої худоби, енергія вітру, води і вугілля. Енергоспоживання зросло в 10 разів. Подальший технічний процес йшов по шляху вдосконалення методів використання енергії та освоєння нових її джерел. XIX ст. було назване століттям пари. Потім настала епоха електрики, альтернативи якої поки не видно. Зростання споживання енергії в даний час становить близько 5% на рік, що при зростанні населення трохи менше 2% на рік означає більш ніж дворазове збільшення споживання на душу населення. У 2000 р. світ витратив більше 16 — 109 кВт-год енергії, чверть цієї кількості припала на США і стільки ж — на країни, що розвиваються разом з Китаєм (частка Росії — близько 6%). Наразі викопні види органічного палива складають понад 90% всіх первинних енергоресурсів, забезпечуючи 75% світового виробництва електричної енергії. В результаті спалювання органічного палива тільки на теплових електростанціях (ТЕС), не рахуючи роботу автомобільних двигунів і металургійних підприємств, в атмосферу щорічно надходить понад 5 млрд т вуглекислого газу (25% техногенних викидів діоксиду вуглецю в атмосферу дають США і країни Євросоюзу, 1 1% — Китай, 9% — Росія). Додатково 1-2 млрд т СО2 надходить в атмосферу за рахунок спалювання лісів, головним чином тропічних. Ліси взагалі зникають з поверхні планети з катастрофічною швидкістю, за два останні століття площа лісів скоротилася вдвічі. Вологі тропічні ліси почали інтенсивно спалюватися з середини минулого, XX ст. (В середньому ці ліси зникають зі швидкістю 1 га на хвилину або 5 тис. км2 на рік). З початку XX ст., за оцінками експертів ООН, збільшення викидів СО2 становило від 0,5 до 5% на рік. У результаті за останні сто років тільки за рахунок спалювання палива в атмосферу надійшло 400 млрд т вуглекислого газу. Зараз атмосфера містить на 25% більше вуглекислого газу, ніж було накопичено в ній за останні 160 тис. років (!). Відзначимо ще одну проблему, яка виявилася «непоміченою» при аналізі посилення парникового ефекту за рахунок викидів в атмосферу діоксиду вуглецю при спалюванні органічного палива: у реакціях горіння газу або нафтопродуктів утворюється вода, вірніше, розігрітий водяний пар. Підраховано, що викиди водяної пари в атмосферу нафтогазовим паливно-енергетичним комплексом світу за кількістю на порядок перевершують викиди діоксиду вуглецю, адже водяна пара є головним парниковим газом на Землі! Іншими парниковими газами, поява яких в атмосфері в значній кількості обумовлено господарською діяльністю, є: метан СН4, що надходить з рисових полів (близько 110 млн т), в результаті витоків природного газу при його видобутку і суміжного газу при нафтовидобутку, на вугільних шахтах (до 50 млн т щорічно), а також життєдіяльності зростаючого поголів'я домашньої худоби (74% метану дає велика рогата худоба, 13% — вівці і кози); частка його впливу на посилення парникового ефекту становить 15%; хлорфторвуглеці — витік холодоагентів з холодильних установок і кондиціонерів, пропелленів з аерозольних упаковок, використання пінних компонентів в будівельній індустрії і в засобах пожежогасіння тощо; їх частка впливу — 12-24%; оксиди азоту N0X — спалювання палива в реактивних літакових і ракетних двигунах і біомаси, застосування азотних добрив у сільському господарстві; частка впливу 5-6%; озон О3 (як вторинний забруднювач), поява якого пов'язане зі значним зростанням світового автопарку; частка впливу — до 8%. В останні роки відзначається поступове зростання вмісту в атмосфері цих парникових газів: метану на 1% на рік, оксидів азоту на 0,3% на рік. До 1990-х рр.. відбувалися значні надходження різних видів хлорфторвуглецю в атмосферу — до 1,4 млн т на рік.

Глобальне потепління[ред.ред. код]

У наш час велике занепокоєння викликає можливість того, що внаслідок людської діяльності парниковий ефект може сильно збільшитися й призвести до глобального потепління. Основними газами, що забруднюють атмосферу, є водяна пара, двоокис вуглецю, метан і хлорфторвуглеці [Джерело?]. У результаті спалювання викопного палива і лісових пожеж створюється велика кількість двоокису вуглецю, метан є супутнім продуктом сільського господарства (рис, худоба, вівці). Випари води також є перешкодою для відбитих сонячних променів. Програма ООН з навколишнього середовища прогнозує, що можливе підвищення середньої температури Землі на 1,5 °C до 2025 року, викличе підняття рівня світового океану на 25 см через танення льоду біля полюсів [Джерело?].


Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]