18.4. Парниковый эффект

Количественной характеристикой парникового эффекта является разность между средней поверхностной температурой атмосферы и её эффективной температурой , т.е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Таблица 18.1 позволяет сравнить величину парникового эффекта в атмосферах планет ближайших соседок Земли. Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащими газы, поглощающие излучение в инфракрасной области спектра, и пропорционален плотности атмосферы.

Для понимания сущности парникового эффекта в атмосфере необходимо сначала разобраться со спектральным составом солнечного излучения и способами его попадания в разные области газовой оболочки нашей планеты. На рис. 18.2 схематически представлен радиационно-тепловой баланс в атмосфере.

Основной состав падающего солнечного излучения это:

• видимый свет и ближний инфракрасный диапазон (с длиной волны 400÷1500 нм), составляет 75% энергии солнечного излучения;

• ультрафиолетовое излучение (λ > 300 нм).

После взаимодействия падающего излучения с земной поверхностью и её нагревания часть его преобразуется с появлением спектра частот в дальнем инфракрасном (ИК) диапазоне (λ = 8 ÷ 28 мкм).

Таблица. 18.1.

Планета	Давление атмосферы у поверхности планеты, атм
Венера	90	231	735	504
Земля	1	249	288	39
Луна	0			0
Марс	0,006	210	218	8

Отраженное видимое и УФ-излучение уходят в космос, в то время как часть дальней ИК-составляющей при определенных условиях задерживается атмосферой, что и приводит к повышению температуры в нижних слоях тропосферы.

Рис. 18.2.

Сущность парникового эффекта

Если в атмосфере планеты присутствуют молекулы, обладающие колебательными степенями свободы уже при 0º , то они поглощают энергию переизлученного поверхностью планеты радиационного потока в ИК-диапазоне, поскольку диапазон частот механических колебаний атомов совпадает с диапазоном инфракрасного излучения

Преобразование энергии электромагнитного излучения ИК-диапазона в тепловую энергию колебаний таких молекул приводит к повышению температуры атмосферы в области их концентрации:

В этом и заключается сущность парникового эффекта.

Парниковые газы

У двухатомных молекул колебательные движения появляются при очень высоких температурах (~10³ ). Поэтому они не могут создавать парниковый эффект. К парниковым газам относятся: и любые другие молекулы с числом атомов больше двух.

Вследствие парникового эффекта температура поверхности Земли поддерживается достаточно высокой и благоприятной для существования разнообразных форм органической жизни