Ян (ahiin) wrote,
Ян
ahiin

Categories:

О парниковом эффекте.

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!).
Tags: opus, климатология, ликбез, физика
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 37 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →