Популярно о науке

Previous Entry Share Next Entry
О парниковом эффекте.
ahiin
Все мы, разумеется, регулярно сталкиваемся с термином "парниковый эффект" (английский вариант: "greenhouse effect", дословный перевод — "эффект теплицы"). По-видимому, именно благодаря этому, навязшему на зубах, названию, широко укоренилось заблуждение, что принципы работы теплицы и парникового эффекта одинаковы. В действительности, различий между ними ничуть не меньше, чем сходства.

Несколько упрощая, механизм парникового эффекта может быть описан следующим образом: электромагнитное излучение Солнца в видимом оптическом диапазоне успешно преодолевает прозрачную для него земную атмосферу и частично поглощается, частично отражается земной поверхностью. Которая, в результате, нагревается и, в свою очередь, сама становится источником электромагнитного излучения. Строго в соответствии с законом смещения Вина, большая часть излучаемой Землей энергии приходится на длинноволновую, инфракрасную зону спектра. Оно и понятно: даже крепко прогретые полуденные пески пустыни куда как холоднее поверхности Солнца. Однако, далеко убежать тепловому излучению не получается: благодаря наличию в атмосфере водяных паров, углекислого газа, метана и ряда других парниковых газов, для длинноволнового излучения атмосфера Земли малопрозрачна, выпускать его в космос отказывается и играет, таким образом, роль ловушки для солнечной радиации.

Схематически, на картинке, это выглядит следующим образом:
greenhouse_effect_shutterstock_ah_51986
Источник картинки — по клику.

Именно благодаря парниковому эффекту, наша планета тепла и уютна, а Венера — адски жарка и неприветлива.


Еще о парниковом эффекте можно почитать, например, тут.

Что же происходит в теплице?
Как и земная атмосфера, стекло (или пластиковая пленка, или иной прозрачный материал) пропускает без значительных потерь солнечный свет видимой части спектра, позволяя ему нагревать тепличный грунт. Однако, здесь аналогия и заканчивается. Теплый грунт начинает греть воздух, который, в свою очередь, начинает стремиться вверх и пытаться сбежать, унося полученное тепло с собой. Что и предотвращает стеклянная крыша, препятствующая конвективному теплообмену с окружающей средой. Да, оконное стекло, как и земная атмосфера, непрозрачно для инфракрасного излучения, однако на фоне конвекции этот эффект настолько мал, что его влияние пренебрежимо мало. В отличие от теплицы, окруженной воздухом, Земля как целое находится в вакууме и может терять тепло только в виде излучения, для нее механизм радиационной ловушки весьма существеннен.

Кстати, именно поэтому многие космические аппараты завернуты в светоотражающую фольгу: раз перегревшись под лучами Солнышка, в "ледяных глубинах космоса" не так-то просто остыть.

По-видимому, одним из первых, кто указал на принципиальные различия между парниковым эффектом и эффектом парника, был знаменитый американский физик-экспериментатор Роберт Вуд, опубликовавший в 1909 году статью в журнале Philosophical Magazine под названием "Note on the theory of the greenhouse". В своих экспериментах он использовал два одинаковых черных теплоизолированных короба, один из которых был накрыт стеклом, а другой - пластинкой галита (каменной соли). В отличие от оконного стекла, каменная соль охотно пропускает инфракрасное излучение, а значит не может играть роль радиационной ловушки. Внезапно, сначала температура в коробке под галитом оказалась даже выше, очевидно, в силу его более широкой полосы пропускания. Чтобы нивелировать этот эффект, солнечный свет пришлось фильтровать через дополнительный стеклянный экран. В итоге, температура в обоих коробках установилась на отметке 55°C, различаясь менее чем на градус. И это при том, что полоса пропускания галита такова, что подавляющая часть энергии теплового излучения сквозь него должна была пройти без малейших усилий, тогда как стекло для инфракрасного части спектра наглухо непрозрачно.

В заключение, замечу, что Роберт Вуд был крайне неординарной личностью, с весьма своеобразным чувством юмора. Я настоятельно, крайне настоятельно, рекомендую прочесть его биографию "Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории", написанную Вильямом Сибруком (тоже, кстати, тот еще кадр был!).

оккультист, физик, путешественник и каннибал... мда.

Изрядный человечище, ага.

классно написано ;)

доброе слово и кошке приятно, спасибо.

Теплица и парниковый эффект: найдите 10 отличий

Пользователь lj_editor сослался на вашу запись в своей записи «Теплица и парниковый эффект: найдите 10 отличий » в контексте: [...] пуляризатор науки объяснил, почему планету нельзя приравнивать к большой теплице. Читать далее [...]

О парниковом эффекте.

Пользователь emory6townsend сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте.» в контексте: [...] Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

О парниковом эффекте

Пользователь parydaq070 сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте» в контексте: [...] Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

Не мешало бы и указать на то ,что "всемирное потепление" вледствие парникового эффекта(от результатов деятельности человека)-это чушь собачья.Фейк Альберта Гора. Как и озоновая дыра от холодильного
фреона. Как и многие идеи "экологов"-которыми они морочат голову ради влияния и денег.

Edited at 2014-06-25 11:35 am (UTC)

О парниковом эффекте.

Пользователь happynasha сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте.» в контексте: [...] Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

Интересно было узнать данный факт, ведь всё не так просто, как кажется.

Да, Роберт Вуд, говорят был королем экспериментальной физики. Его эксперимент часто приводят, как опровержение антропогенного глобального потепления. Хотя сейчас серьезные ученые-климатологи не сомневаются, что глобальное потепление в последние 150 лет почти целиком связано с антропогенным СО2 и другими парниковыми газами.

О парниковом эффекте.

Пользователь cykularj сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте.» в контексте: [...] ю Вильямом Сибруком (тоже, кстати, тот еще кадр был!). Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

О парниковом эффекте.

Пользователь thepicard сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте.» в контексте: [...] Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

О парниковом эффекте.

Пользователь workroman сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте.» в контексте: [...] Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

О парниковом эффекте.

Пользователь nahezuu91 сослался на вашу запись в своей записи «О парниковом эффекте.» в контексте: [...] Оригинал взят у в О парниковом эффекте. [...]

Спасибо.

Вот в этом не уверен:
>оконное стекло... непрозрачно для инфракрасного излучения

Я сижу за окном, через стекло на меня падает солнце, мне от него тепло. Вы скажете, что это проходит видимая часть спектра, ок. Но есть и обратная картина - сядьте зимой у окна в футболке и вы почувствуете холод, хотя температура воздуха в комнате будет, положим +20, а окно намертво задраено. Это не сквозняк, это потери тепла излучением.

Если обычное оконное стекло не пропускает ИК, то зачем придумали i-стекло, k-стекло с металлическими включениями?

Давайте разбираться.
Вот, например, графики спектральной плотности. С одной стороны - это хорошая иллюстрация к идее статьи, с другой, в рамках вашего вопроса нас интересует кривая в правой части. Тепловое излучение Земли тут можно легко заменить на комнату, человеческое тело и т.п. +\- 100 градусов не играют роли в данном масштабе.
svoystva_okonnogo_stekla_150909

Теперь смотрим на кривую пропускания. Оконному стеклу соответствует кривая номер 3.
11291
Легко видеть, что ИК-излучение, характерное для земных температур - блокируется.

Совершенно верно интерпретируя причины нагревания под солнечными лучами, вы впадаете в соблазн ложной аналогии. Чтобы от окна дуло холодом, совершенно нет нужды, чтоб там были щели. Здесь опять-таки вступает в свои права конвекция. Схематично процесс изображен на следующей картинке:

2
Окну просто достаточно быть холоднее, чем помещение.

Что качается различных видов стекол, так это просто: стекла всякие важны, стекла разные нужны.
В приличной художественной галерее, например, картины закрывают вовсе не оконным стеклом, а болезненным компромиссом между желанием защитить шедевр от воздействия света с одной стороны, и желанием дать посетителям наслаждаться красотой картин без искажений.

а можно рассмотреть обратную страшилку - мегавулкан например или ядерную войнушку и последующую мегазиму?

В порядке живой очереди)

?

Log in

No account? Create an account