Efectul de seră este o întârziere a atmosferei Pământului de radiația termică a planetei. Efectul de seră a fost observat de oricare dintre noi: în sere sau în focare, temperatura este întotdeauna mai mare decât în exterior. Același lucru se observă pe tot globul: energia solara trece prin atmosfera se încălzește suprafața Pământului, dar radiat Pământ energia termică nu se poate evapora din nou în spațiu, pentru că atmosfera Pământului reține, care acționează ca efect de seră din polietilenă: ea trece aproape un scurt valuri de lumină de la Soare la Pământ și întârzie lungile valuri termice (sau infraroșii) radiate de suprafața Pământului. Există un efect de seră. Efectul de seră rezultă din prezența gazelor în atmosfera Pământului care au capacitatea de a ține valuri lungi. Ele sunt numite gaze cu efect de seră sau gaze cu efect de seră.
Gazele de seră au fost prezente în atmosferă în cantități mici (aproximativ 0,1%) din momentul formării. Această cantitate era suficientă pentru a menține în detrimentul efectului de seră echilibrul termic al Pământului la un nivel adecvat pentru viață. Acesta este așa-numitul efect natural de seră, dacă nu pentru că temperatura medie a suprafeței Pământului ar fi cu 30 ° C mai mică, adică nu + 14 ° C, așa cum este acum, dar -17 ° С.
efect de seră natural nu amenință pământul, nici omenirea, deoarece cantitatea totală de gaze cu efect de seră a fost menținut la același nivel datorită ciclului naturii, de altfel, îi datorăm viața noastră cu el, cu condiția ca soldul nu este deranjat.
Dar o creștere a concentrației de gaze cu efect de seră în atmosferă conduce la o intensificare a efectului de seră și la încălcarea echilibrului termic al Pământului. Asta sa întâmplat în ultimele două secole ale civilizației. Centralele electrice pe cărbune, evacuările de automobile, țevile din fabrică și alte surse de poluare create de omenire aruncă anual aproximativ 22 de miliarde de tone de gaze cu efect de seră în atmosferă.
Rolul efectului de seră
O mare influență asupra climei Pământului este starea atmosferei, în special cantitatea de vapori de apă și dioxidul de carbon disponibil în el. O creștere a concentrației de vapori de apă determină o creștere a norilor și, prin urmare, o scădere a cantității de căldură solară care intră pe suprafață. O modificare a concentrației de dioxid de carbon în atmosferă este cauza slăbicirii sau întăririi efectului de seră. în care dioxidul de carbon absoarbe parțial căldura radiată de Pământ în domeniul spectral în infraroșu, cu re-emisia ulterioară spre suprafața pământului. Ca urmare, temperatura suprafeței și straturile inferioare ale atmosferei crește. Astfel, fenomenul efectului de seră afectează în mod semnificativ atenuarea climatului Pământului. În absența sa, temperatura medie a planetei ar fi cu 30-40 ° C mai mică decât în realitate și nu ar fi + 15 ° C, dar -15 ° C sau chiar -25 ° C. Cu astfel de temperaturi medii, oceanele ar deveni repede acoperite cu gheață, vor deveni înghețate uriașe și viața de pe planetă ar deveni imposibilă. Cantitatea de dioxid de carbon este influențată de mulți factori, printre care principala activitate vulcanică și activitatea de viață a organismelor terestre.
Dar cel mai mare impact asupra condițiilor atmosferice și, prin urmare, pe o scară de clima Pământului la nivel mondial, a avea factori externi, cum ar fi astronomice schimbarea fluxurilor de radiații solare variabilitatea datorită activității solare și modificări ale parametrilor orbitali pământului. Teoria astronomică a fluctuațiilor climatice a fost creată în anii 20 ai secolului al XX-lea. Sa constatat că o modificare a excentricitatea orbitei Pamantului de la un minim posibil 0,0163 la eventuala maxim 0066 poate duce la o cantitate diferență de energie solară care cade pe suprafața Pământului la afeliu și periheliu, până la 25% pentru anul. În funcție de faptul dacă vara sau iarna (emisfera nordică) Pământul trece periheliu, o astfel de cantitate de modificări fluxului de radiații solare poate duce la o încălzire globală sau un efect de răcire de pe planetă.
Teoria a făcut posibilă calcularea timpului perioadelor glaciare în trecut. Pentru exactitatea determinării datelor geologice, secolul de o duzină de glazură anterioară a coincis cu mărturia teoriei. De asemenea, ne permite să răspundem la întrebarea când va veni următoarea cea mai apropiată glazură: astăzi trăim în epoca interglacială și nu ne amenință pentru următorii 5000-10000 ani.
Conceptul de efect de seră a fost format în 1863. Tyndall.
Un exemplu de uz casnic al efectului de seră poate fi încălzirea din interiorul mașinii atunci când stă la soare, cu ferestrele închise. Motivul este că lumina soarelui pătrunde prin ferestre și este absorbită de scaunele și alte obiecte din cabină. În același timp, energia luminoasă trece în energia termică, obiectele sunt încălzite și produc căldură sub formă de radiații infraroșii sau termice. Spre deosebire de lumină, nu pătrunde prin geam, adică este prins în interiorul mașinii. Din această cauză, temperatura crește. Același lucru se întâmplă și în sere, de unde provine chiar numele acestui efect, efectul de seră (sau efectul de seră). La nivel global, dioxidul de carbon din aer joacă același rol ca și sticla. Energia luminoasă pătrunde în atmosferă, este absorbită de suprafața pământului, este transformată în energia termică și este eliberată sub formă de radiație infraroșie. Cu toate acestea, dioxidul de carbon și alte gaze, spre deosebire de alte elemente naturale ale atmosferei, îl absorb. În același timp, se încălzește și, la rândul său, încălzește atmosfera ca întreg. Prin urmare, cu cât mai mult dioxid de carbon în el, cu atât mai multe raze infraroșii vor fi absorbite și cu atât mai cald va deveni.
Temperatura și clima la care suntem obișnuiți sunt furnizate de concentrația de dioxid de carbon în atmosferă la nivelul de 0,03%. Acum crestem această concentrație și există o tendință de încălzire a climei.
Atunci când oamenii de știință, în urmă cu câteva decenii, au avertizat omenirea despre creșterea efectului de seră și a amenințării cu încălzirea globală, la început au fost considerați oameni vechi de benzi desenate dintr-o comedie veche. Dar curând nu râdea deloc. Încălzirea globală se produce și foarte rapid. Clima se schimbă: o căldură fără precedent în Europa și America de Nord provoacă nu numai atacuri de cord masive, ci și inundații catastrofale.
La începutul anilor '60 în Tomsk, un îngheț de 45 ° era un lucru obișnuit. În anii '70, căderea coloanei termometrice de sub marca de îngheț de 30 ° a provocat deja confuzie în mintea sibirilor. Ultimul deceniu ne-a speriat din ce în ce mai puțin cu o vreme atât de rece. Dar norma pentru noi sunt cele mai puternice uragane, care distrug acoperișurile caselor, prăbușesc copacii, taie liniile electrice. Chiar și acum 25 de ani în regiunea Tomsk, astfel de fenomene au fost o raritate! Pentru a convinge pe cineva că încălzirea globală a devenit un fapt, nu mai este suficient să se uite la rapoartele de presă, interne și internaționale. Seriile crude, inundațiile monstruoase, vânturile uraganelor, furtunile până acum fără precedent - acum toți am devenit martori involuntari ai acestor fenomene. În ultimii ani, Ucraina se confruntă cu căldură fără precedent, există dușuri tropicale care duc la inundații devastatoare.
Înainte de amenințarea reală de dispariție sunt zonele de coastă ale Azovului și Mării Negre. Inundațiile catastrofale, cu care ne confruntăm deja, se vor întâmpla și mai des. De exemplu, barajele din Nipru, în special digurile din Kiev, au fost construite luând în considerare inundațiile cele mai devastatoare care au avut loc vreodată pe Nipru.
Nu este încă clar dacă acești parametri de încălzire a climei sunt într-adevăr semnificativi static. De exemplu, unii cercetători au notat că datele care caracterizează încălzirea climatică sunt semnificativ mai scăzute decât cele calculate folosind predicțiile computerizate bazate pe datele privind nivelul emisiilor din anii precedenți. Oamenii de știință știu că anumite tipuri de poluanți pot încetini efectiv procesul de încălzire prin reflectarea razelor ultraviolete în spațiul cosmic. Deci, întrebarea dacă apare o schimbare clară a schimbărilor climatice sau dacă aceste schimbări sunt temporare, mascând impactul pe termen lung al efectului de seră în creștere și al distrugerii stratului de ozon, este discutabil. Deși există puține dovezi la nivel statistic că încălzirea climei este o tendință stabilă, o evaluare a potențialelor consecințe catastrofale ale încălzirii climatice a declanșat apeluri universale pentru măsuri preventive.
O altă manifestare importantă a încălzirii globale este încălzirea oceanelor lumii. În 1989 A. puternic al Direcției Naționale de Cercetare a atmosferei și ocean, el a raportat: „Măsurătorile de temperatură de suprafață ocean, produse de sateliți între 1982 și 1988 arată că oceanele lumii treptat, dar în mod evident se încălzește cu aproximativ 0,1 ° C an ". Acest lucru este extrem de important, deoarece datorită capacității sale de căldură colosale, oceanele aproape nu reacționează la schimbările climatice accidentale. Tendința observată de a le încălzi demonstrează gravitatea problemei.
Apariția efectului de seră:
Cauza evidentă a efectului de seră este utilizarea transportatorilor tradiționali de energie de către industrie și de autovehicule. Motivele mai puțin evidente includ defrișările, prelucrarea deșeurilor și extracția cărbunelui. Contribuie semnificativ la creșterea efectului de seră al clorofluorocarburilor (CFC), dioxidului de carbon CO2. metan CH4. oxizi de sulf și azot.
Deși ponderea țărilor din lumea a treia în emisiile industriale de CO2 este relativ mică, ele reprezintă aproape toate celelalte emisii ale sale în atmosferă. Principalul motiv pentru aceasta este utilizarea tehnicilor de ardere a pădurilor pentru a implica noi terenuri în producția agricolă. Indicatorul volumului emisiilor în atmosferă din această rubrică se calculează după cum urmează: se presupune că întregul volum de CO2. conținută în plante, în timpul arderii pătrunde în atmosferă. Se estimează că 25% din toate emisiile în atmosferă sunt cauzate de reducerea incendiilor a pădurilor. Poate chiar mai important este faptul că în procesul de defrișare sursa de oxigen atmosferic este distrusă. Unele păduri tropicale reprezintă un mecanism important de auto-restaurare a ecosistemului, deoarece copacii absorb dioxidul de carbon și secretă oxigen în timpul fotosintezei. Distrugerea pădurilor tropicale reduce capacitatea mediului de a absorbi dioxidul de carbon. Astfel, trăsăturile specifice ale procesului de cultivare a terenurilor în țările în curs de dezvoltare determină contribuția semnificativă a acestora la creșterea efectului de seră.
În fiecare an, aproximativ 2 miliarde de tone de combustibili fosili sunt arși, ceea ce înseamnă că aproape 5.5 miliarde de tone de dioxid de carbon sunt eliberate în atmosferă. Alți aproximativ 1.7 miliarde de tone provin de acolo din cauza reducerii și arderii pădurilor tropicale și a oxidării materiei organice a solului (humus). În acest sens, oamenii încearcă să reducă cât mai mult posibil emisiile de gaze nocive în atmosferă, încercând să găsească noi modalități de a-și realiza nevoile tradiționale. Un exemplu interesant poate servi ca dezvoltarea unor aparate de aer condiționat noi, ecologice. Climatizoarele joacă un rol semnificativ în apariția "efectului de seră". Utilizarea lor conduce la o creștere a emisiilor de automobile. În acest sens, este necesar să se adauge o pierdere nesemnificativă, dar inevitabilă, a lichidului de răcire care se evaporă sub presiune înaltă, de exemplu prin garniturile de la joncțiunea furtunurilor. Acest agent de răcire are același efect asupra climei ca și alte gaze care contribuie la "efectul de seră". Prin urmare, cercetătorii au căutat un lichid de răcire ecologic. Hidrocarburile care au proprietăți bune de răcire nu pot fi utilizate din cauza gradului ridicat de inflamabilitate. Prin urmare, alegerea oamenilor de știință a căzut asupra dioxidului de carbon. CO2 este constituentul natural al aerului. Necesar pentru aer condiționat CO2 vine ca un produs secundar al multor producții industriale. În plus, pentru CO2 naturale nu va trebui să creeze o întreagă infrastructură de servicii și de prelucrare. CO2 nu este scump și poate fi găsit în întreaga lume.
Dioxidul de bioxid de carbon a fost utilizat ca agent de răcire în ultimul secol, când a fost pescuit. În anii '30, substanțele sintetice și nocive pentru mediu au venit să înlocuiască CO2. Acestea au făcut posibilă utilizarea mai multor tehnologii de înaltă presiune sub presiune înaltă. Oamenii de știință dezvoltă componente ale unui sistem de răcire complet nou, utilizând CO2. Acest sistem include un compresor, un răcitor de gaz, un expander, un evaporator, un colector și un schimbător de căldură intern. Presiunea ridicată necesară pentru CO2, ținând cont de materialele mai avansate decât înainte, nu reprezintă un pericol major. În ciuda rezistenței lor crescute la presiune, noile componente în mărime și greutate sunt comparabile cu cele ale instalațiilor convenționale. Testele noului aparat de aer condiționat arată că utilizarea dioxidului de carbon ca agent de răcire permite unei treimi să reducă emisiile de gaze cu efect de seră.