מחבר אפקט החממה. מנגנון והשלכות אפקט החממה

לציוויליזציה המודרנית יש השפעה חזקה על הטבע. ככלל, זה שלילי. כריתת יערות, ניקוז ביצות ושחרור מתמיד של כמות עצומה של חומרים מזיקים לאוויר אינה רשימה מלאה של "מעלות" האנושות. רבים מאמינים כי אותה קטגוריה שייך אפקט החממה. האם זה באמת כך?

רקע היסטורי

אגב, מי היה המחבר של אפקט החממה (כלומר, מי גילה את התופעה)? מי תיאר לראשונה את התהליך וסיפר על השפעתו על הסביבה? רעיון דומה הופיע בשנת 1827 הרחוקה. המחבר של המאמר המדעי היה יוסף פורייה. בעבודתו הוא תיאר את המנגנונים של היווצרות האקלים על הפלנטה שלנו.

האופי יוצא הדופן של עבודה זו באותה תקופה היה כי פורייה שקל את תכונות האקלים הטמפרטורה של חגורות שונות של כדור הארץ. זה מי שהיה מחבר אפקט החממה, שהיה הראשון להסביר את החוויה של סוסורה.

הניסוי של סוסור

כדי להיות משוכנע במסקנותיו, השתמש המדען בחוויה של מ 'דה סוסורה, המשתמש בספינה מכוסה מבפנים בפיח, צווארו מכוסה בזכוכית. דה סאוסור קבע ניסוי, שבמהלכו מדד את הטמפרטורה בתוך ומחוץ לצנצנת. כמובן, זה גדל בהתמדה נפח פנימי. פורייה היה הראשון להסביר את התופעה על ידי פעולה בו זמנית של שני גורמים בעת ובעונה אחת: חסימת החום חילופי חדירות שונים של קירות כלי עבור קרני אור עם אורכי גל שונים.

המנגנון שלה הוא פשוט למדי: כאשר טמפרטורת פני השטח עולה, האור הנראה נספג, החום מתחיל להקרין. מאז החומר עובר באופן מושלם אור נראה, אבל כמעט לא לנהל חום, האחרון מצטבר בנפח הפנימי של כלי השיט. כפי שניתן לראות, מנגנון של אפקט החממה יכול בקלות להיות מוצדק על ידי כל אדם שלמד את הקורס הסטנדרטי של הפיזיקה בבית הספר. התופעה היא פשוטה למדי, אבל כמה צרות היא מביאה לכדור הארץ שלנו!

הופעת המונח

כדאי לדעת שג'וזף פורייה הוא מחבר אפקט החממה מבחינת התיאור הראשוני שלו בספרות. אבל מי המציא את המונח עצמו? למרבה הצער, אנחנו בהחלט לא תקבל תשובה לשאלה זו. בספרות מאוחרת יותר, התופעה, שהתגלתה על ידי פורייה, קיבלה את שמה המודרני. כיום, כל אקולוג מכיר את המונח "אפקט החממה".

אבל הגילוי העיקרי של פורייה היה הוכחה של הזהות האמיתית של האטמוספירה של כדור הארץ ושל זכוכית רגילה. במילים פשוטות, את האווירה של הפלנטה שלנו הוא חדיר לחלוטין לקרינת אור גלוי, אבל זה לא עובר את זה היטב בטווח אינפרא אדום. לאחר צבירת חום, כדור הארץ כמעט אינו נותן אותו. זה מי שהיה מחבר אפקט החממה. אבל למה זה מתרחש?

כן, תיארנו את המנגנון הפרימיטיבי של הופעתו, אך המדע המודרני הצליח להוכיח שבתנאים רגילים, קרני אינפרא אדום עדיין יכולות להתרחב באופן חופשי מעבר לאווירה הפלנטרית. איך זה קורה כי המנגנונים הטבעיים עבור התאמת "עונת חימום" להיכשל?

סיבות

באופן כללי, תיארנו אותם בפירוט מספיק בתחילת המאמר שלנו. הופעתה של תופעה זו מקלה על הגורמים הבאים:

• שריפה מתמשכת ו מוגזמת של דלקים מאובנים.
• מדי שנה נכנסים יותר ויותר כמויות של גזים תעשייתיים לאטמוספירה של הפלנטה.
• היערות נמצאים כל הזמן להיות לכרות, האזורים שלהם מופחתים בגלל שריפות והשפלה של שכבת הקרקע.
• תסיסה אנאירובית, שחרור מתאן מקרקעית האוקיינוסים.

אתה צריך לדעת כי הראשי "עברינים", אשר מפעילה את מנגנון אפקט החממה, הם חמישה גזים הבאים:

• דו תחמוצת הפחמן הדו-חמצני, הוא גם פחמן דו-חמצני. אפקט החממה של 50% מסופק על חשבונו.
• תרכובות פחמן של כלור ופלואור (25%).
• דו תחמוצת החנקן (8%). גז רעיל, בזבוז אופייני של כימיים מאובזרים היטב תעשיות מתכות.
• קרקע ברמת האוזון (7%). למרות התפקיד המכריע שלה בהגנה על כדור הארץ מפני קרינה אולטרה סגולה מוגזמת, זה יכול לתרום לשמירת החום על פני השטח שלה.
• כ -10% מתאן.

מאיפה באים הגזים האלה? מה השפעתם?

- דו תחמוצת הפחמן. זה בכמויות גדולות שמגיע לאווירה כאשר אדם שורף דלקים מאובנים. כשליש מהרמה העודפת (מעל הטבעית) נובעת מכך שאדם הורס ביעילות ביערות. אותה פונקציה מתבצעת על ידי תהליך מואץ ללא הרף של המדבור של אדמות פורייה.

כל זה אומר הפחתת כמות הצמחייה שיכולה לספוג ביעילות פחמן דו חמצני, אשר במובנים רבים מגרה את אפקט החממה. הסיבות והתוצאות של תופעה זו קשורות זו בזו: מדי שנה כמות הפחמן הדו-חמצני הנפלטת לאטמוספרה גדלה בכ -0.5%, מה שממריץ הן את הצטברות נוספת של החום העודף והן את תהליכי הצמחייה של הצמחייה על פני כדור הארץ.

- כלורופלורוקרבון. כפי שכבר אמרנו, תרכובות אלה מספקות אפקט החממה של 25%. הסיבות וההשלכות של תופעה זו נחקרו במשך זמן רב. באטמוספרה, הם מופיעים בשל הייצור התעשייתי, במיוחד מיושן. חומרים מסוכנים ורעילים מכילים חומרים אלה בכמויות אדירות, ואמצעים למניעת דליפתם בבירור אינם נותנים את התוצאה הצפויה. ההשלכות של הופעתם הן עוד יותר נוראות:

• ראשית, הם רעילים ביותר לבני אדם ובעלי חיים, ועל הצומח, השכונה עם תרכובות פלואוריד כלור אינו מועיל מאוד.
• שנית, חומרים אלה יכולים להאיץ באופן משמעותי את התפתחות אפקט החממה.
• שלישית, הם הורסים את שכבת האוזון, אשר מגן על הפלנטה שלנו מפני קרינה אולטרה סגולה אגרסיבית.

- מתאן. אחד הגזים החשובים ביותר, התוכן המוגבה של אשר באטמוספירה מרמז על המונח "אפקט החממה". אנחנו צריכים לדעת כי רק מאה שנים, הנפח שלו באטמוספירה של כדור הארץ הוכפל. בעיקרון, עיקר זה מגיע ממקורות טבעיים למדי:

• שדות אורז באסיה.
• בעלי חיים מתחמי.
• מערכות ניקוי ביוב ביתי של התנחלויות גדולות.
• כאשר decaying ו decomposing חומר אורגני במעמקים של ביצות, במזבלה.

ישנם דיווחים כי פליטות של כמויות גדולות של מתאן שמקורם במעמקי האוקיינוס העולמי. אולי התופעה הזאת מוסברת על ידי הפעילות החיונית של מושבות חיידקים גדולות, אשר מתאן הוא תוצר הלוואי העיקרי של חילוף החומרים.

יש להדגיש במיוחד את ה"תרומה "לפיתוח השפעת החממה מצד מפעלי הנפט: כמות ניכרת של גז זה נפלטה לאטמוספרה כתוצר לוואי. בנוסף, הסרט ההולך ומתרחב של מוצרי נפט על פני האוקיינוס העולמי גם תורם לפירוק מואץ של חומר אורגני, אשר מלווה פליטת מתאן.

- תחמוצת החנקן. בכמויות גדולות נוצר במהלך תעשיות כימיות רבות. מסוכן לא רק להשתתפות הפעילה ביותר במנגנון החממה. העניין הוא שכאשר בשילוב עם מים אטמוספריים חומר זה יוצר את החומצה החנקתית האמיתית ביותר, אפילו בריכוז חלש. זה מכאן כי כל הגשמים חומצה להתחיל , אשר יש השפעה שלילית מאוד על הבריאות של אנשים.

תרחישים תיאורטיים של הפרעות אקלימיות עולמיות

אז מה ההשלכות הגלובליות של אפקט החממה? קשה לומר זאת, שכן המדענים רחוקים ממסקנה חד-משמעית. נכון לעכשיו, ישנם מספר תרחישים. כדי לפתח מודלים ממוחשבים נלקחים בחשבון גורמים רבים ושונים שיכולים להאיץ או להאט את התפתחות אפקט החממה. בואו נסתכל על זרזים של תהליך זה:

• בידוד של הגזים שתוארו לעיל בשל הפעילות הטכנוגנית של האדם.
• פליטת CO ₂ עקב פירוק תרמי של פחמימנים טבעיים. מעניין לדעת כי קרום של הפלנטה שלנו מכיל פחמן דו חמצני 50,000 פעמים יותר מאשר במרחב האווירי. כמובן, זהו חד תחמוצת הפחמן כימית.
• מאז ההשפעות העיקריות של אפקט החממה הם עלייה בטמפרטורת המים והאוויר על פני כדור הארץ, ההתאדות של לחות מפני השטח של הימים והאוקיינוסים הוא הגביר. כתוצאה מכך, חדירות של האטמוספירה לקרינה אינפרא אדום הוא אפילו יותר גרוע.
• האוקיינוסים מכילים כ -140 טריליון טון של דו תחמוצת הפחמן, אשר, כמו טמפרטורת המים עולה, גם מתחיל להיות משוחרר אינטנסיבי לאטמוספרה, תורם להתפתחות דינמית יותר של תהליך החממה.
• נפילה רפלקטיבית של הפלנטה, מה שמוביל הצטברות מואצת של חום על ידי האטמוספירה שלה. זה הקל על ידי הקרחונים הממיסים ואת המדבור של הקרקע.

אילו גורמים מאטים את התפתחות אפקט החממה?

ההנחה היא שהזרם החם העיקרי - זרם המפרץ - הולך ומתדרדר. בעתיד, זה יגרום לירידה משמעותית בטמפרטורה, אשר להאט את ההשפעה של הצטברות של גזי החממה. בנוסף, עבור כל דרגה של התחממות כללית, שטח כיסוי ענן על פני השטח של כדור הארץ גדל ב -0.5% בערך, מה שגורם לירידה משמעותית בכמות החום שמקבל כדור הארץ מהחלל.

שימו לב: המהות של אפקט החממה היא להגדיל את הטמפרטורה הכללית של פני כדור הארץ. כמובן, אין דבר טוב בזה, אבל דווקא אלה גורמים לעתים קרובות כדי להקל על ההשלכות של התוצאות של תופעה זו. בעיקרון, זו הסיבה מדענים רבים מאמינים כי עצם הנושא של ההתחממות הגלובלית שייך לקטגוריה של תופעות טבעיות לגמרי שקרו באופן קבוע לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ.

ככל התנודתיות, כך משקעים שנתיים יותר הופך. זה גורם הן לשיקום של ביצות ואת הצמיחה המואצת של הצומח, אשר אחראי על סילוק עודף פחמן דו חמצני באטמוספירה של כדור הארץ. כמו כן צפוי כי כמות המשקעים המוגברת בעתיד תתרום להרחבה משמעותית של שטח הים הטרופי הרדוד.

אלמוגים, אשר הם מאכלסים, הם utilizers החשוב ביותר של פחמן דו חמצני. להיות מחויב כימית, זה הולך לבנות את השלד שלהם. לבסוף, אם האנושות מפחית את קצב כריתת יערות אפילו מעט, ואז האזור שלהם יתאושש די מהר, שכן פחמן דו חמצני זהה הוא ממריץ מצוין עבור התפשטות הצמחים. אז מה ההשלכות האפשריות של אפקט החממה?

התרחישים העיקריים של העתיד של הפלנטה שלנו

במקרה הראשון, המדענים מציעים כי ההתחממות הגלובלית תתרחש באיטיות מספקת. ולנקודת מבט זו יש תומכים רבים. הם מאמינים כי האוקיינוס העולמי, שהוא ענק אנרגיה מצבר, יוכלו לספוג עודף חום במשך זמן רב. אולי, זה לא יהיה אחד המילניום לפני האקלים על הפלנטה באמת משתנה באופן קיצוני.

קבוצת המדענים השנייה, לעומת זאת, תומכת בגרסה מהירה יחסית של שינויים קטסטרופליים. בעיה זו של אפקט החממה היא עכשיו מאוד פופולרי, הוא נדון כמעט בכל קונגרס מדעי. למרבה הצער, יש מספיק ראיות לתיאוריה זו. הוא האמין כי במהלך מאה השנים האחרונות הריכוז של דו תחמוצת הפחמן גדל ב 20-24% לפחות, ואת כמות מתאן באטמוספרה גדל לחלוטין ב -100%. בתרחיש הפסימי ביותר, הוא האמין כי הטמפרטורה של כדור הארץ עד סוף המאה הזאת עשוי בהחלט לעלות שיא 6.4 ° C.

לכן, במקרה זה, אפקט החממה באטמוספירה של כדור הארץ יגרום פשוט לצרות קטלניות עבור כל תושבי אזורי החוף.

עלייה חדה ברמת האוקיינוס העולמי

העובדה היא כי אנומליות טמפרטורה כאלה כרוך עם עלייה חדה כמעט בלתי צפויה ברמה של האוקיינוס העולמי. לדוגמה, מ 1995 עד 2005. נתון זה היה 4 ס"מ, אם כי המדענים התחרו אחד עם השני כי זה לא היה שווה לחכות לעלייה מעל כמה סנטימטרים. אם הכל ימשיך באותו קצב, עד סוף המאה ה -21 רמת האוקיינוס העולמי יהיה לפחות 88-100 ס"מ גבוה יותר מאשר קצב הנוכחי. בינתיים, כ -100 מיליון אנשים על הפלנטה שלנו חיים רק בסביבות 87-88 ס"מ מעל פני האוקיינוס.

הפחתת רפלקטיביות של פני השטח של כדור הארץ

כאשר כתבנו על אפקט החממה, המאמר הזכיר שוב ושוב כי הוא מגרה ירידה נוספת של רפלקטיביות של פני כדור הארץ, בהנחיית יערות ומדבור.

מדענים רבים מעידים כי מכסה הקרח על הקטבים יכול להפחית את הטמפרטורה הכללית של כדור הארץ על ידי לפחות שתי מעלות, והקרח המכסה את פני המים הקוטביים, מעכב מאוד את פליטת דו תחמוצת הפחמן ומתאן לאוויר. בנוסף, באזור של מכסה הקרח הקוטב אין בדרך כלל אדי מים, אשר מגרה באופן משמעותי את אפקט החממה העולמי.

כל זה ישפיע על מחזור המים העולמי עד כדי כך שתדירות הטורנדו, המפלצתית בכוחם ההרסני של סופות הוריקן וסופות טורנדו, תגדל מספר פעמים, דבר שיגרום לכך שאנשים לא יוכלו לחיות אפילו באותם שטחים רחוקים מאוד מחופי האוקיינוסים. למרבה הצער, חלוקה מחדש של מים תוביל לתופעה הפוכה. היום, בצורות הם בעיה של 10% של כדור הארץ, ובעתיד את מספר אזורים כאלה עשויים לגדול ל 35-40% בבת אחת. זה סיכוי עצוב למין האנושי.

עבור המדינה שלנו, התחזית במקרה זה היא הרבה יותר חיובית. קלימטולוגים מאמינים כי רוב השטח של רוסיה יהיה מתאים למדי לחקלאות רגילה, האקלים יהיה הרבה יותר רך. כמובן, רוב אזורי החוף (ויש לנו הרבה מהם) יהיה פשוט המבול.

התרחיש השלישי מניח כי תקופה קצרה של עליית טמפרטורה יוחלף קירור העולמי. כבר דיברנו על ההאטה של זרם המפרץ, על ההשלכות. תארו לעצמכם כי זרם חם זה יפסיק לחלוטין ... כמובן, לפני האירועים המתוארים בסרט "היום שאחרי מחר", זה לא יבוא, אבל על הפלנטה זה בהחלט יהיה הרבה יותר קר. אבל לא לזמן רב.

כמה מתמטיקאים לדבוק בתיאוריה (המודל, כמובן), לפיה אפקט החממה על כדור הארץ יוביל לכך של 20-30 שנים האקלים באירופה לא יהיה חם יותר מאשר במדינה שלנו. הם גם מניחים כי לאחר מכן התחממות תמשיך, תרחיש של אשר מתואר בחלופה השנייה.

מסקנה

מה שזה לא יהיה, אבל טוב בתחזיות המדענים הוא לא כל כך הרבה. נותר רק לקוות שכוכב הלכת שלנו הוא מנגנון מורכב ומושלם יותר מכפי שאנו מדמיינים. אולי אפשר יהיה למנוע תוצאות כה עצובות.