Парниковый эффект с точки зрения физики. Парниковый эффект и современные способы решения проблемы

В 21 веке глобальный парниковый эффект является одной из самых актуальных экологических проблем, которые стоят сегодня перед нашей планетой. Суть парникового эффекта заключается в том, что солнечное тепло задерживается возле поверхности нашей планеты в форме оранжерейных газов. Возникновение парникового эффекта обусловлено попаданием в атмосферу промышленных газов.

Парниковый эффект заключается в повышении температуры нижних слоёв атмосферы Земли в сравнении с эффективной температурой, а именно температурой теплового излучения планеты, регистрируемого из космоса. Первые упоминания об этом явлении появились еще в 1827 году. Тогда Жозеф Фурье высказал предположение о том, что оптические характеристики атмосферы Земли аналогичны характеристикам стекла, уровень прозрачности которого в инфракрасном диапазоне ниже, чем в оптическом. При поглощении видимого света, температура поверхности повышается и излучает тепловое (инфракрасное) излучение, и так как для теплового излучения атмосфера не так прозрачна, то тепло собирается у поверхности планеты.
Тот факт, что атмосфера способна не пропускать тепловое излучение вызван присутствием в ней парниковых газов. Главные парниковые газы — это водяной пар, углекислый газ, метан и озон. На протяжении последних десятилетий концентрация парниковых газов в атмосфере сильно увеличилась. Главной причиной ученые считают человеческую деятельность.
Вследствие регулярного роста среднегодовых температур в конце восьмидесятых годов прошлого века появилось опасение, что глобальное потепление, вызванное человеческой деятельностью, уже происходит.

Влияние парникового эффекта

К положительным последствиям парникового эффекта можно отнести дополнительный «подогрев» поверхности нашей планеты, вследствие которого появилась жизнь на этой планете. Если бы не было этого явления, то среднегодовое значение температур воздуха около земной поверхности не превышало бы 18С.
Парниковый эффект возник вследствие огромного количества водяного пара и углекислого газа, попадающих в атмосферу планеты на протяжении сотен миллионов лет в результате крайне высокой вулканической активности. Высокая концентрация углекислого газа, которая в тысячи раз превышает сегодняшнюю, являлась причиной «сверхпарникового» эффекта. Такое явление приближало температуру воды в Мировом океане к точке кипения. Однако через некоторое время на планете появилась зеленая растительность, которая активно поглощала углекислый газ из земной атмосферы. По этой причине парниковый эффект начал снижаться. Со временем установилось некое равновесие, позволяющее среднегодовой температуре держаться на отметке +15С.
Однако индустриальная деятельность человека привела к тому, что в атмосферу начало снова попадать большое количество диоксида углерода и прочих парниковых газов. Ученые проанализировали данные с 1906 по 2005 год и пришил к выводу, что среднегодовая температура увеличилась на 0,74 градуса, и в ближайшие годы будет достигать примерно 0,2 градуса за десятилетие.
Результаты парникового эффекта:

повышение температуры
изменение частоты и объемов осадков
таяние ледников
повышение уровня моря
угроза биологическому разнообразию
гибель посевов
пересыхание источников пресной воды
повышение испаряемости воды в океанах
разложение соединений воды и метана, расположенные около полюсов
замедление течений, к примеру, Гольфстрима, вследствие чего резко похолодает в Арктике
уменьшение размеров тропических лесов
расширение области обитания тропических микроорганизмов.

Последствия парникового эффекта

Чем же так опасен парниковый эффект? Главная опасность парникового эффекта заключается в вызываемых им изменениях климата. Учёные считают, что усиление парникового эффекта станет причиной увеличения рисков для здоровья всего человечества, прежде всего, представителей малообеспеченных слоев населения. Уменьшение выпуска продуктов питания, которое станет последствием гибели посевов и уничтожения пастбищ засухой или наоборот затоплениями, неизбежно приведет к нехватке продуктов. Кроме этого, повышенная температура воздуха вызывает обострение сердечных и сосудистых заболеваний, а также органов дыхания.
Также рост температуры воздуха может стать причиной расширения ареала обитания видов животных, которые являются переносчиками опасных болезней. Из-за этого, к примеру, энцефалитные клещи и малярийные комары могут переселиться в места, где у людей отсутствует иммунитет к переносимым заболеваниям.

Что поможет спасти планету?

Ученые уверенны, что борьба с усилением парникового эффекта должна предполагать такие мероприятия:

уменьшение использования ископаемых источников энергии, таких как уголь, нефть и газ
более эффективное использование энергетических ресурсов
распространение энергосберегающих технологий
использование альтернативных источников энергетики, а именно возобновляемых
использование хладагентов и вспенивателей, которые содержат низкий (нулевой) потенциал глобального потепления
лесовосстановительные работы, направленные на природное поглощение углекислого газа из атмосферы
отказ от машин с бензиновым или дизельным мотором в пользу электрокаров.

В тоже время, даже полномасштабное внедрение перечисленных мероприятий вряд ли в полной мере компенсирует вред, который наносится природе вследствие антропогенного действия. По этой причине можно говорить только о минимизации последствий.
Первая международная конференция, на которой обсуждалась данная угроза, состоялась в середине 70х годов в Торонто. Тогда, эксперты пришли к выводу, парниковый эффект на Земле находится по значимости на втором месте после ядерной угрозы.
Не только настоящий мужчина обязан посадить дерево - это должен сделать каждый человек! Самым главным в решении этой проблемы является не закрывать на нее глаза. Может быть сегодня людям не заметен вред от парникового эффекта, однако наши дети и внуки его точно ощутят на себе. Необходимо уменьшать объемы сжигания угля и нефти, беречь природную растительность планеты. Все этой нужно для того, чтобы планеты Земля существовала и после нас.

В последние десятилетие словосочетание «парниковый эффект» практически не сходит ни с экранов телевидения, ни со страниц газет. Учебные программы сразу по нескольким дисциплинам предусматривают его тщательное изучение, причем практически всегда указывается его негативное значение для климата нашей планеты. Однако это явление на самом деле намного более многогранно, чем это преподносится обывателю.

Без парникового эффекта жизнь на нашей планете была бы под вопросом

Можно начать с того, что парниковый эффект на нашей планете существовал на протяжении всей ее истории. Такое явление просто-напросто неизбежно для тех небесных тел, у которых, как и у Земли, присутствует устойчивая атмосфера. Без него, например, Мировой океан давно бы замерз, а высшие формы жизни вообще не появились бы. Ученые уже давно научно доказали, что если бы в нашей атмосфере отсутствовал углекислый газ, наличие которого является необходимой оставляющей процесса возникновения парникового эффекта, то температура на планете колебалась бы в пределах -20 0 С, так что речь о возникновении жизни вообще бы не шла.

Причины и сущность парникового эффекта

Отвечая на вопрос: "Что такое парниковый эффект?", в первую очередь следует отметить, что свое название данное физическое явление получило по аналогии с теми процессами, которые происходят в теплице у садоводов. Внутри нее, независимо от времени года, всегда на несколько градусов теплее, чем в окружающем пространстве. Все дело в том, что растения поглощают видимые солнечные лучи, которые абсолютно свободно проходят и через стекло, и через полиэтилен, и вообще практически через любое препятствие. После этого сами растения также начинают излучать энергию, однако уже в инфракрасном диапазоне, лучи которого уже не могут свободно преодолевать то же стекло, поэтому возникает парниковый эффект. Причины этого явления, таким образом, лежат именно в дисбалансе между спектром видимых солнечных лучей и теми излучениями, которые отдают во внешнюю среду растения и другие предметы.

Физическая основа парникового эффекта

Что касается нашей планеты в целом, то парниковый эффект здесь возникает из-за наличия устойчивой атмосферы. Чтобы поддерживать свой температурный баланс, Земля должна отдавать столько же энергии, сколько она получает от Солнца. Однако наличие в атмосфере углекислого газа и воды, которые поглощают инфракрасные лучи, выполняя, таким образом, роль стекла в теплице, вызывает образование так называемых парниковых газов, часть из которых возвращается обратно к Земле. Эти газы создают "эффект одеяла", повышая температуру у поверхности планеты.

Парниковый эффект на Венере

Из вышесказанного можно сделать вывод, что парниковый эффект характерен не только для Земли, но и для всех планет и других небесных тел, обладающих устойчивой атмосферой. И действительно, проведенные учеными исследования показали, что, например, у поверхности Венеры данное явление имеет гораздо более выраженный характер, что связано, в первую очередь, с тем, что ее воздушная оболочка практически на сто процентов состоит из углекислого газа.

Земли в результате воздействия хозяйственной деятельности человека. Особую тревогу вызывает увеличение концентрации парниковых газов в , которое приводит к нагреванию поверхности Земли и нижней атмосферы и, возможно, является одной из основных причин наблюдаемого в последние десятилетия потепления климата.

Наиболее Значимый природный парниковый газ - водяной пар Н20. Он поглощает и излучает длинноволновую инфракрасную радиацию в диапазоне длин волн 4,5 - 80 мкм. Влияние водяного пара на парниковый эффект является определяющим и создается преимущественно полосой поглощения 5 - 7,5 мкм. Тем не менее, часть излучения поверхности Земли в областях спектра 3 - 5 мкм и 8 - 12 мкм, называемых окнами прозрачности, уходит сквозь атмосферу в мировое пространство. Парниковый эффект водяного пара усиливается полосами поглощения углекислого газа, который попадает в атмосферу в результате вулканической деятельности, естественного круговорота углерода в природе, гниения органических веществ в почве при нагревании, а также человеческий деятельности, главным образом вследствие сжигания ископаемого топлива (угля, нефти, газа) и уничтожения лесов.

Помимо углекислого газа в атмосфере увеличивается содержание таких парниковых газов, как метан, закись азота и тропосферный озон. Метан поступает в атмосферу из болот и глубоких трещин в земной коре. Увеличению его концентрации способствуют развитие сельскохозяйственного производства (особенно расширение обильно орошаемых рисовых полей), увеличение поголовья скота, сжигание биомассы и добыча природного газа. Концентрацию закиси азота увеличивают использование азотных удобрений, выбросы самолетов, а также процессы окисления. Озон в тропосфере увеличивается в результате химических реакций под действием солнечных лучей между углеводородами и окислами азота, образовавшимися вследствие сжигания ископаемого топлива Концентрация этих газов возрастает быстрее, чем концентрация углекислого газа, и в будущем их относительный вклад в парниковый эффект атмосферы может увеличиться. Росту атмосферы способствует также увеличение концентрации сильно поглощающего аэрозоля индустриального происхождения (сажа) с радиусом частиц 0,001 - 0,05 мкм. Увеличение в содержания парниковых газов и аэрозолей может значительно повысить глобальную температуру и вызвать другие климатические изменения, экологические и социальные последствия которых пока трудно предсказать.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

И глобальное потепление – связанные понятия, знакомые сегодня каждому человеку. Рассмотрим что такое парниковый эффект, причины и последствия данного явления.

Это глобальная проблема человечества, уменьшением последствий которой должен заниматься каждый человек. Явление подразумевает под собой увеличение температуры, наблюдаемое в нижних слоях атмосферы. Последствия достаточно внушительны, но главным можно назвать появление парниковых газов в избыточных объемах в атмосфере. Все это привело к тому, что появились реальные предпосылки для возникновения глобального потепления.

Парниковые газы: как они действуют

Не всегда понятно, чем опасен парниковый эффект. Первый, кто выделил принципы этого явления и объяснил их, это Жозеф Фурье, который попробовал разобраться в особенностях образования климата. Ученый рассмотрел и факторы, способные изменить климат мира и даже тепловой баланс в общем. Жозеф установил, что активными участниками процесса являются , препятствуя прохождению инфракрасных лучей. Исходя из степени воздействия можно выделить такие виды газов:

метан
углекислый газ
водяной пар

За повышение влаги в топосфере отвечает водяной пар, поэтому он считается главным среди газов, обеспечивая максимальный вклад в рост температуры. Усиление парникового эффекта объясняется окисью и фреонами азота. Остальные газы представлены в атмосфере в малых концентрациях, благодаря чему их влияние несущественно.

Явные причины глобального потепления

Глобальное потепление и парниковый эффект — понятия взаимосвязанные. Тепличный или парниковый эффект и его воздействие представлено коротковолновыми излучениями Солнца, проникающими в атмосферу Земли из-за того, что в ней содержится углекислый газ. В результате тепловое излучение Земли, называемое длинноволновым, задерживается. Упорядоченные действия вызовут длительный нагрев атмосферы.

Явление основывается на росте глобальной температуры Земли, способствуя изменению теплового баланса. Этот процесс становится результатом того, что в атмосфере происходит накапливание парниковых газов, которые и обуславливают последствия парникового эффекта.

Причины возникновения парникового эффекта достаточно разнообразны. Какова основная из них? Это промышленные газы. Другими словами, деятельность человека имеет негативные результаты, приводя к изменению климата. Такой деятельностью является:

использование остатков топлива
транспортные выбросы
лесные пожары
функционирование всевозможных предприятий

Парниковый эффект возникает во многом из-за того, что человек занимается уничтожением лесов, а лес является основным поглотителем углекислого газа.

Среди других причин появления проблемы в атмосфере можно выделить следующие:

Использование в промышленности разнообразных горючих полезных ископаемых, которые сжигаются, выделяя большое количество вредных соединений.
Активное использование транспорта повышает выделение выхлопных газов. Они не только загрязняют воздух, но и усиливают действие явления.
Лесные пожары. Эта проблема является важной, так как в последнее время она приводит к серьезному уничтожению лесов.
Рост населения. Это повышает спрос на одежду, продукты питания, дома, способствуя увеличению предприятий и, как результат, более интенсивному загрязнению планеты.
Использование удобрений и агрохимии, которые содержат вредные вещества, а также выделяют азот.
Горение или разложение мусора. В результате повышается количество парниковых газов в атмосфере.

Парниковый эффект и различные изменения климата – два неразрывно связанных понятия. Смены в климатических условиях нашей планеты становятся основными последствиями. Специалисты отмечают, что температура воздуха возрастает с каждым годом и не только в парниках. Водные источники испаряются быстрее, уменьшая водные просторы планеты. Ученые уверены, что всего спустя два века появится реальная опасность – уровень воды понизится и «высыхание» водных ресурсов может действительно произойти.

На самом деле проблемы биосферы, в частности, уменьшение количества водоемов на нашей планете – это только одна сторона проблемы. Вторая – начинают таять ледники. Это, в свою очередь, наоборот приведет к повышению уровня Мирового океана. Как результат, берега островов и континентов могут быть затоплены. Уже сегодня можно отметить большее количество затоплений прибрежных районов и потопов, которые ежегодно увеличиваются, негативно влияя на окружающую среду.

Повышение температуры на нашей планете отразится на всех территориях, негативно влияя не только на биосферу. Для засушливых территорий проблема станет наиболее явной, так как сегодня при малом количестве осадков они являются не совсем приемлемыми для жизни. Повышение температуры приведет к тому, что жить на них для людей будет невозможно вовсе. Проблемой станет и гибель урожаев из-за климатических условий, что приведет к нехватке продуктов питания и вымиранию живых организмов.

Последствия для человеческого здоровья

Некоторые люди ошибочно полагают, что глобальное потепление никак не отражается на их здоровье. На самом деле вред достаточно внушителен, он напоминает собой «бомбу замедленного действия». Ученые полагают, что основные последствия для человеческого здоровья будут заметны спустя десятилетия. Опасность заключается в том, что изменить что-либо будет уже невозможно.

Такие заболевания имеют свойство быстро распространяться в географическом плане. Именно поэтому им будут подвержены люди по всему миру. Переносчиками инфекций могут стать различные насекомые и животные, которые будут продвигаться на север из-за повышения температуры воздуха в их привычном месте обитания, а также в связи с повышением парниковых газов.

Что делать при аномальной жаре

В настоящее время глобальное потепление, которое вызывает парниковый эффект, уже отразилось на жизни людей в определенных местностях. В результате чего люди должны изменять привычный образ жизни, а также учитывать ряд советов от специалистов, чтобы сохранить собственное здоровье.

Можно отметить, что несколько десятков лет назад средняя летняя температура находилась в диапазоне от +22 до +27°C. Сейчас она достигает уже диапазона от +35 до +38°C. Это вызывает постоянные головные боли, тепловые и солнечные удары, а также некоторые другие проблемы – обезвоживание организма, проблемы с сердцем и сосудами. Опасность появления инсульта также вызвана изменениями в климате.

По возможности необходимо уменьшить физические нагрузки, так как они обезвоживают организм.
Передвижения по улице необходимо сократить до минимальных, чтобы исключить солнечные и тепловые удары.
Важно повысить объем употребляемой питьевой воды. В сутки нормой для человека считается 2-3 литра.
При нахождении вне помещения солнечных лучей лучше избегать.
Если нет шанса спрятаться от солнца, следует носить шляпы или кепки.
В летнее время большую часть дня следует находиться в помещении с прохладной температурой.

Способы минимизации действия парникового эффекта

Для человечества важно, чтобы глобальное потепление и парниковый эффект не вредили. Для этого нужно избавиться от источников появления парниковых газов. Это позволит несколько минимизировать негативное влияние парникового эффекта на биосферу и планету в целом. Следует понимать, что начать менять жизнь планеты в лучшую сторону может и один человек, поэтому не стоит переносить ответственность на других людей.

Первое, что следует сделать – прекратить уничтожение лесов.
Также следует высаживать новые кустарники и деревья, которые поглощают вредный углекислый газ.
Транспорт – неотъемлемая составляющая жизни современного человека, но, если перейти на электромобили, можно сократить количество выхлопных газов. Также можно использовать и альтернативные виды транспорта, к примеру, велосипеды, которые безопасны для атмосферы и биосферы, для экологии планеты в целом.

Необходимо привлекать к этой проблеме внимание общественности. Каждый человек должен стараться делать то, что в его силах, чтобы уменьшить скопление парниковых газов, и, как результат, позаботиться о благоприятном климате нашей планеты.

Усиление парникового эффекта приведет к тому, что появится необходимость для экосистем, людей и живых организмов в целом приспосабливаться к изменениям климата. Разумеется, проще всего постараться предотвратить катастрофу глобального потепления, к примеру, сократить и урегулировать выброс на земле.

Для дальнейшего развития человечества и сохранения биосферы важно разработать методы, которые позволят сократить негативное влияние на атмосферу. Для этого сегодня специалисты изучают парниковый эффект и изменение климата, его различные причины и последствия, разрабатывая план действий населения земного шара.

Говоря о парниковом эффекте, сразу представляется большая теплица, ласковые лучики солнца, проникающие сквозь стекло, ярко-зеленые грядки и достаточно высокая температура внутри, когда на улице еще правит зима. Да, это действительно так, наиболее наглядно этот процесс можно сравнить с тем, что происходит в парнике. Только в роли стекла представлены парниковые газы, которых много в атмосфере, они пропускают и удерживают тепло в нижних воздушных слоях, обеспечивая рост растений и жизнь людей. Сегодня, все чаще, парниковый эффект называют экологическим термином, ставшим катастрофой. Таким образом, природа взывает о помощи, а если ничего не предпринимать, у человечества останется всего 300 лет до неизбежного конца света. Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда, без него невозможно нормальное существование живых организмов и растений, да и комфортным климатом мы обязаны именно ему. Проблема в том, что пагубная деятельность человека приняла такие масштабы, которые уже не могут проходить без следа, затрагивая глобальные, необратимые изменения в экологии. А чтобы выжить, населению нашей Планеты нужна такая же глобальная солидарность в решении этого серьезного вопроса.

Сущность парникового эффекта, его причины и последствия

Жизнедеятельность человечества, сжигание миллионов тонн топлива, усиленное потребление энергии, увеличение автопарка, значительный рост количества отходов, объемов производств и так далее, ведет к усилению концентрации парниковых газов в земной атмосфере. Статистика показывает, что за последние двести лет в воздухе углекислого газа стало на 25% больше, за всю геологическую историю такого еще не было. Таким образом, над Землей образуется своеобразный газовый колпак, который задерживает обратное тепловое излучение, возвращая его обратно и приводя к климатическому дисбалансу. С ростом средней температуры у поверхности Земли, возрастает и количество осадков. Вспомните, что на стекле в оранжерее или парнике всегда выступает конденсат, в естественной природе это происходит аналогично. Точно вычислить все губительные последствия этого невозможно, но ясно одно, человек затеял опасную игру с природой, нужно срочно одуматься, чтобы предотвратить экологическую катастрофу.

К причинам, вызывающим обострение парникового эффекта в атмосфере, относят:
- хозяйственную деятельность, которая меняет газовый состав и вызывает запыленность нижних воздушных слоев Земли;
- сжигание углеродосодержащих видов топлива, уголь, нефть и газ;
- выхлопные газы автомобильных двигателей;
- функционирование теплоэлектростанций;
- сельское хозяйство, связанное с излишним гниением и переизбытком удобрений, значительным приростом поголовья скота;
- добычу природных ископаемых;
- выброс отходов быта и промышленных производств;
- вырубку лесов.

Удивительно, но факт, что воздух уже перестал быть возобновляемым природным ресурсом, каковым оставался до начала интенсивной человеческой деятельности.

Последствия парникового эффекта

Самым опасным последствием парникового эффекта считается глобальное потепление, которое ведет к нарушению теплового баланса на Планете в целом. Уже сегодня каждый из нас ощутил среднее увеличение температуры на себе, феноменальная жара в летние месяцы и внезапные оттепели в середине зимы, это пугающий феномен, как следствие глобального загрязнения атмосферы. А засухи, кислотные дожди, суховеи, смерчи, ураганы и другие стихийные катаклизмы, в наши дни стали страшной нормой жизни. Данные ученых свидетельствуют о далеко не утешающих прогнозах, каждый год температура возрастает почти на один градус, а то и больше. В связи с этим усиливаются тропические ливни, растут границы засушливых территорий и пустынь, начинается бурное таяние ледников, исчезают площади вечной мерзлоты и значительно сокращаются территории тайги. А это значит, что резко снизятся урожаи, обжитые площади затопятся водой, многие животные не смогут приспособиться к быстро меняющимся условиям, поднимется уровень Мирового океана и изменится общий водно-солевой баланс. Страшно, но нынешнее поколение может оказаться свидетелями самого быстрого потепления на Планете Земля. Но, как показывает мировая практика, для некоторых уголков глобальное потепление несет и положительный эффект, давая возможность развиваться сельскому хозяйству и скотоводству, эта ничтожная польза теряется на фоне массового отрицательного воздействия. Вокруг парникового эффекта бушуют дебаты, проводятся исследования и испытания, люди ищут пути снижения его губительного влияния.

Современные способы решения проблемы

Выход из сложившейся ситуации один: изыскать новый вид топлива, либо в корне поменять технологию использования существующих разновидностей топливных ресурсов. Уголь и нефть при сгорании выделяют на 60% больше диоксида углерода, активного парникового газа, чем любое другое топливо для производства единицы энергии.

Что нужно сделать, чтобы убежать от угрозы парникового эффекта:
- сократить потребление ископаемого топлива, особенно угля, нефти и природного газа;
- использовать специальные фильтры и катализаторы для удаления диоксида углерода из всех выбросов в атмосферу;
- повысить энергетический КПД теплоэлектростанций за счет использования скрытых экологичных резервов;
- увеличить использование альтернативных источников энергии, ветра, солнца и так далее;
- прекратить вырубку зеленых насаждений и наладить целенаправленное озеленение;
- остановить всеобщее загрязнение Планеты.

Сейчас идет активное обсуждение таких мер снижения антропогенного воздействия, как регулярное удаление углекислого газа из атмосферы, путем использования высокотехнологичных устройств, сжижать и нагнетать его в воды Мирового океана, тем самым приблизиться к естественной циркуляции. Пути решения проблемы есть, главное, взяться за это всем вместе, населению, правительству и подрастающему поколению, и провести огромную, но такую полезную, работу по очищению матушки-Земли. Пора прекратить потребительское отношение и начать вкладывать силы и время в свое будущее, светлую жизнь следующих поколений, пришло время отдавать природе то, что мы у нее регулярно забираем. Нет, сомнения, что гениальное и предприимчивое человечество справится и с этой, очень сложной и ответственной, задачей.