1.3 Парниковый эффект

Под образным выражением "парниковый эффект" подразумевается следующее геофизическое явление. Солнечная радиация, падающая на Землю, трансформируется. 30 % ее отражается в космическое пространство, остальные 70 % поглощаются поверхностью суши и океана. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается обратно в космос в виде инфракрасных лучей. При этом чистая атмосфера прозрачна для инфракрасных лучей, а атмосфера, содержащая пары воды, углекислый газ и некоторые другие газы поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему воздух нагревается. Парниковые газы выполняют функцию стеклянного покрытия поверхности земли в парнике. Аналогичное явление возникает в автомобиле, оставленном на солнце (рисунок 2).

Естественный парниковый эффект создает прирост средней температуры Земли на 30 °С. Это значит, что если бы парникового эффекта не было, то средняя температура Земли, составляющая сейчас 15 °С, понизилась бы до -15 °С. Всю Землю сковало бы льдом. И, наоборот, если содержание газов, вызывающих парниковый эффект, увеличится - на Земле станет еще теплее.

В природной биосфере содержание углекислого газа в воздухе регулируется так, что его поступление равняется удалению В настоящее время люди нарушают это равновесие. За миллионы лет в недрах Земли накопилось огромное количество ископаемого органического вещества - угля, нефти, газа и т п - которое служит основным энергетическим сырьем. В результате сжигания топлива в атмосферу поступают дополнительные порции углекислого газа. Именно этот процесс рассматривается как тенденция, которая может привести к глобальному потеплению климата. Ожидается, что в середине XXI века количество углекислого газа в атмосфере удвоится. Температура повысится в умеренных широтах на 2-3 ⁰С, на полюсах – более чем на 10 ^оС. Потепление вызовет таяние полярных льдов. В океан дополнительно поступит такое количество воды, что его уровень поднимется почти на 100 м; будут затоплены обширные приморские низменности и расположенные на берегах морей города, в которых проживает подавляющее большинство населения планеты и сосредоточен основной промышленный потенциал.

Различия температуры на полюсах и экваторе – основная движущая сила циркуляции атмосферы.

Рисунок 2 - Парниковый эффект, по Б. Небел

Автомобиль или парник нагреваются на солнце, так как световая энергия, проникающая внутрь через стекло, поглощается и превращается в тепловую, т. е. в инфракрасное излучение, не проходящее через стекло. Когда теплота таким образом улавливается, температура поднимается. Аналогично нагревается атмосфера Земли: свет сквозь нее проникает, а-инфракрасное излучение поглощается парниковыми газами. Чем выше концентрация этих газов, тем сильнее нагревается атмосфера.

Рисунок. 3 - Озоновый экран, по Б. Небел:

а - озон (О₃) в стратосфере поглощает ультрафиолетовые (УФ) лучи Солнца; без такой защиты они уничтожили бы практически всю жизнь на планете;

б -озон формируется в стратосфере, когда под воздействием УФ-лучей молекулы кислорода распадаются на свободные атомы, которые могут присоединяться к другим его молекулам

Более сильное потепление на полюсах приведет ее ослаблению. Это изменит всю картину циркуляции и связанный с ней перенос теплоты и влаги, что повлечет за собой глобальное изменение климата. В большинстве районов, характеризующихся сейчас жарким и сухим климатом, количество атмосферных осадков увеличится, в умеренном поясе станет суше.

Лабораторная работа 3

Моделирование механизма «парникового эффекта»

Оборудование

Прозрачная пластмассовая коробка или аквариум; песок (почва); пульверизатор с водой; термометр; лампа накаливания.

Выполнение работы

1. Насыпают на дно прозрачной пластмассовой коробки или небольшого аквариума темный грунт (песок или почву) слоем 2—3 см. Увлажняют песок или почву водой из пульверизатора.

2. Устанавливают в грунт термометр на картонной подставке шариком вверх. Накроют коробку прозрачной крышкой. Устанавливают лампу в 20—30 см над сосудом таким образом, чтобы свет падал на шарик термометра.

3. Выключают лампу, дают температуре установиться на уровне комнатной. Отмечают значение комнатной температуры. Оставляют крышку на сосуде, включают лампу и фиксируют значение температуры по термометру через каждую минуту в течение 20 минут.

4. Выключают лампу, дают температуре упасть до комнатной. Снова увлажняют грунт водой и повторяют эксперимент, снимают крышку с сосуда.

Повторяют все этапы работы, заменяя темный грунт светлым.

Обработка результатов и выводы

Результаты эксперимента заносят в таблицу и строют график в координатах «температура — время».

Время, мин	Температура, оС
	Темный грунт		Светлый грунт
	Без крышки	С крышкой	Без крышки	С крышкой
1
2
…
20

Сделать вывод на основании полученных результатов.

Список рекомендуемой литературы

1. Н.Ф. Реймерс Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы) – Москва: журнал «Россия молодая», 1994-367с..

2. Б.М.Миркин, Л.Г.Наумова: Основы общей экологии. -Москва: Университетская книга, 2005. -240с.:ил

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000.

4. В.И. Коробкин, Л.В. Передельский: Экология. –Ростов н/Д:изд-во «Феникс», 2003.-576с.

5. К.М. Петров: Общая экология. –СПб: Химия, 1998.-352с.,ил.

6. С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина Практикум по экологии: учебное пособие/ Под ред С.В. Алексеева – М.: АО МДС, 1996.- 192 с.