Парниковый эффект. История открытия. Сущность явления.

     Парниковый эффект – это  задержка атмосферой Земли теплового излучения планеты. Он был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896 г. Парниковый эффект наблюдал любой из нас: в теплицах или парниках температура всегда выше, чем снаружи. То же самое наблюдается и в масштабах Земного шара: солнечная энергия, проходя через атмосферу, нагревает поверхность Земли, но излучаемая Землей тепловая энергии не может улетучиться обратно в космос, так как атмосфера Земли задерживает ее, действуя наподобие полиэтилена в парнике: она пропускает короткие световые волны от Солнца к Земле и задерживает длинные тепловые (или инфракрасные) волны, излучаемые поверхностью Земли. Возникает эффект парника из-за наличия в атмосфере Земли газов, которые обладают способностью задерживать длинные волны. Они получили название «парниковых» или «тепличных» газов.

     Парниковые газы присутствовали в атмосфере Земли в небольших количествах (около 0,1%) с момента ее образования. Этого количества было достаточно, чтобы поддерживать за счет парникового эффекта тепловой баланс планеты на уровне, пригодном для жизни. Это так называемый естественный парниковый эффект, не будь его, средняя температура поверхности Земли была бы на 30°С меньше, т.е. не +14° С, как сейчас, а -17° С. Естественный парниковый эффект ничем не грозит ни Земле, ни человечеству, поскольку общее количество парниковых газов поддерживалось на одном уровне за счет круговорота природы, более того, ему мы обязаны жизнью.  Но увеличение в атмосфере концентрации парниковых газов приводит к усилению парникового эффекта и нарушению теплового баланса Земли.  Именно это и произошло в последние два столетия развития цивилизации. Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн парниковых газов в год.

  (Материалы www.wikipedia.ru)

Внимание, эксперимент!

     Я решила сама смоделировать парниковый эффект, чтобы убедиться в существовании этого явления.

Оборудование:  две колбы с пробками,  два термометра.

Ход работы:

   1. В первой колбе я установила кусочек черного    матового картона, который закрыл примерно половину колбы внутри. Термометр в колбе находится в затемненной стороне от картонки.

    2. В другую колбу я положила алюминиевую фольгу точно так же, как установила черную картонку в предыдущей. Термометр также находится в затемненной стороне от фольги.

    3. Затем я поставила колбы друг возле друга на открытом солнце.

    4. Убедилась, что термометры стоят на затемненных сторонах колб.

 Я и мой руководитель Валюхова Нина Петровна

    Результат: Вскоре я убедилась, что температура поднимается (в моём случае она поднялась на 2°С) быстрее в колбе с черной картонкой.

    Вывод: В нашем случае чёрный картон был имитацией парниковых газов, т.е. поглощал ИФ-лучи лучевого спектра, что привело к увеличению температуры внутри колбы. Я экспериментально убедилась в действии парникового эффекта.

Из словаря юного химика.

Какие газы  называют  «парниковыми»?

   К наиболее известным и распространенным парниковым газам относятся углекислый газ (CO2), водяной пар (Н2О), метан (СН4) и веселящий газ, или закись азота (N2O). Это парниковые газы прямого действия. Большая часть их образуется в процессе сжигания органического топлива. Кроме того, есть еще две группы парниковых газов прямого действия, это галогеноуглероды и гексафторид серы (SF6). Их выбросы в атмосферу связаны с современными технологиями и промышленными процессами (электроника и холодильное оборудование). Их количество в атмосфере совсем ничтожно, но они их влияние на парниковый эффект (т.н. потенциал глобального потепления/ПГП), в десятки тысяч раз сильнее, чем  CO2.

    Углекислый газ – наиболее известный из парниковых газов. Естественными источниками СО2 являются вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов. Антропогенными источниками являются сжигание органического топлива (включая лесные пожары), а также целый ряд  промышленных процессов (например, производство цемента, стекла). Углекислый газ, по мнению большинства исследователей, несет основную ответственность за глобальное потепление, вызванное «парниковым эффектом». Концентрация CO2 за два века индустриализации выросла более чем на 30% и коррелируется с изменением среднемировой температуры.

    Водяной пар — основной парниковый газ, ответственный более чем за 60% естественного парникового эффекта. Антропогенное увеличение его концентрации в атмосфере пока не отмечалось. Однако увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, усиливает  испарение воды океана, что может привести к росту концентрации водяного пара в атмосфере и – к  усилению парникового эффекта. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, что уменьшает поступление энергии на Землю и, соответственно, снижает парниковый эффект.

    Метан - второй по значимости парниковый газ. Выделяется из-за утечки на  разработках месторождений каменного угля и природного газа, из трубопроводов, при горении биомассы, на свалках (как составная часть биогаза), а также метан образуется в результате гниения органических остатков при выращивании риса и т.п. Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 миллионов тонн метана в год Количество метана в атмосфере невелико, но его  потенциал глобального потепления (ПГП) в 21 раз сильнее, чем у СO2.

    Закись азота – третий по значимости парниковый газ: его воздействие в 310 раз сильнее, чем у СO2, но содержится в атмосфере он в очень небольших количествах, куда попадает в результате жизнедеятельности  растений и животных, а также  при производстве и применении минеральных удобрений, работе предприятий  химической промышленности.  

    Галогеноуглероды (гидрофторуглероды и перфторуглероды) - газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ. Используются в основном в холодильном оборудовании. Имеют исключительно высокие коэффициенты влияния на парниковый эффект: в 140-11700 раз выше, чем у СО2. Их эмиссии (выделение в окружающую среду) невелики, но быстро возрастают.

    Гексафторид серы – его  поступление в атмосферу связано с электроникой и производством изоляционных материалов. Пока оно невелико, но объем постоянно возрастает. Потенциал глобального потепления равен 23900 ед. 

Что такое глобальное потепление?

     Глобальное потепление - это постепенное увеличение средней температуры на нашей планете, вызванное повышением концентрации парниковых газов в атмосфере Земли.

        Как я узнала из научных источников, по данным прямых климатических наблюдений (изменение температур в течение последних двухсот лет) средние температуры на Земле повысились, и хотя причины такого повышения все ещё являются предметом дискуссий, но одной из них является антропогенный парниковый эффект.

                    Соотношение выбросов парниковых газов странами, наиболее активно    сжигающими нефть в 2000 году.

       Посмотрите на данную диаграмму, отражающую степень участия некоторых  стран в загрязнении атмосферы. Подобное антропогенное увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере нарушает естественный  тепловой баланс планеты, усиливает действие парникового  эффекта, и, как следствие, изменение среднегодовой температуры воздуха вызывает глобальное потепление  северного полушария за последние 1000 лет (отклонение от средних 1961-1990гг). Это процесс медленный и постепенный. Так, за последние 100 лет средняя температура Земли увеличилась всего на 1 градус Цельсия. Казалось бы, немного. Что же тогда вызывает тревогу мировой общественности и заставляет правительства многих стран принимать меры для уменьшения выбросов парниковых газов?

Во-первых, этого оказалось достаточно, чтобы вызвать таяние полярных льдов и повышение уровня мирового океана со всеми вытекающими  последствиями.

А во-вторых, некоторые процессы легче запустить, чем остановить. Например, в результате таяния вечномерзлых пород субарктики в атмосферу  попадает огромные количества метана, что еще больше усиливает парниковый эффект. А опреснение океана из-за таяния льдов  вызовет изменение теплого течения Гольфстрим, что скажется на климате Европы. Таким образом, глобальное потепление спровоцирует изменения, которые, в свою очередь, ускорят изменение климата. Мы запустили цепную реакцию…