Парниковый эффект

Автор: Administrator

13.12.2008 14:16

Как Венера стала такой? Поскольку расстояние Венеры от Солнца составляет лишь 0,72 астрономической единицы, мы вправе ожидать, что она должна быть теплее Земли, но не на 400 же градусов! Марс, который в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, имеет среднюю температуру поверхности лишь на 50°С ниже средней температуры на Земле. Но если проследить, что происходит с солнечным светом в толстой атмосфере Венеры, то легко понять, как эта планета приобрела поверхностную температуру почти 500°С.

Видимый свет, которому удается проникнуть сквозь венерианские облака, достигает поверхности планеты, поглощается ею и нагревает ее. Нагретая поверхность планеты испускает инфракрасное излучение. (Объекты с температурами, равными тысячам градусов, например поверхности звезд, излучают главным образом видимый свет, но в то же время испускают также инфракрасное излучение.) Однако инфракрасному излучению труднее проникнуть сквозь атмосферу, чем видимому . Молекулы атмосферы, особенно основной ее составляющей углекислого газа, способны сильно поглощать инфракрасное излучение. При этом сами молекулы разогреваются и также испускают инфракрасное излучение во всех направлениях. Инфракрасное излучение, идущее вниз, вносит вклад в нагревание поверхности планеты, а идущее вверх поглощается вышележащими слоями атмосферы, складываясь с излучением от поверхности и таким образом еще сильнее нагревая их. В конце концов, излучение из самых верхних слоев атмосферы уходит в космос. Но, поскольку часть переизлучаемой энергии направляется вниз, температура верхних слоев оказывается ниже, чем слоев, расположенных ближе к поверхности.

Эти процессы поглощения видимого света, переизлучения его в инфракрасной области и частичного поглощения инфракрасного излучения атмосферой обеспечивают сильнейший нагрев поверхности планеты и нижней атмосферы. Астрономы называют эффект поглощения инфракрасного излучения атмосферой парниковым эффектом, поскольку парники или оранжереи выполняют ту же функцию; видимый свет проходит через стеклянные крыши, согревая растения и почву, а испускаемое ими инфракрасное излучение задерживается стеклянными панелями. Поэтому в парнике становится теплее, чем в том случае, если бы мы убрали стекло, которое играет ту же роль, что и атмосфера планеты. Еще более знакомый пример парникового эффекта - салон автомобиля в жаркий день; видимый солнечный свет разогревает внутренние детали салона, они испускают инфракрасное излучение, но оно не может выйти через стеклянные окна. Здесь вновь поглощение инфракрасного излучения обеспечивает заметное нагревание.

На Земле парниковый эффект играет решающую роль в обеспечении условий для существования жизни. Наша атмосфера поглощает часть инфракрасного излучения почвы и поддерживает более высокую температуру поверхности Земли и нижней атмосферы, чем в отсутствие поглощения. Лишенная атмосферы, Земля имела бы среднюю температуру поверхности около -20°С. В действительности средняя температура выше примерно на 35°С, потому что молекулы водяного пара и углекислого газа в атмосфере улавливают часть инфракрасного излучения. Эти два вида молекул особенно эффективно поглощают инфракрасное излучение в отличие от азота и кислорода, основных компонентов нашей атмосферы. Человечество уже заметно увеличило содержание углекислого газа в атмосфере (путем сжигания топлива), что ведет к потеплению на нашей планете. Если сохранятся нынешние темпы потребления ископаемого топлива, то это может создать серьезные проблемы в последующие десятилетия.

Парниковый эффект в полной мере проявляется на Венере, атмосфера которой почти в 100 раз мощнее нашей и состоит преимущественно из углекислого газа. Несмотря на то что лишь небольшая часть падающего солнечного света проникает сквозь облака, массивная атмосфера планеты, состоящая из эффективных поглотителей инфракрасного излучения, повышает температуру поверхности на 400°С по сравнению с температурой, которая была бы в отсутствие атмосферы.