Парников ефект и парникови газове

В това видео ще говорим за парниковия ефект и парниковите газове, които го причиняват. Нека започнем с нещо лесно. Какво би се случило, ако Земята нямаше атмосфера? Имаш Слънцето, което е на около 93 милиона мили. (приблизително 150 млн. км.) То изпраща електромагнитна радиация към повърхността на Земята. Ние всъщност получаваме много малка част от общата електромагнитна радиация от Слънцето. Това нагрява повърхността на Земята. Винаги ме е удивлявал фактът, че всичко, което има температура, излъчва електромагнитна радиация. То излъчва част от тази енергия, губи част от тази енергия под формата на електромагнитна радиация. Земната повърхност би излъчила електромагнитна радиация, която щеше да отиде в Космоса. А сега да си представим, че има земна атмосфера. По-точно ще разгледаме долната част на атмосферата, която започва от земната повърхност и стига до около 10 - 18 км. височина – това е т.нар. тропосфера. Тропосферата съдържа различни газообразни вещества – въглероден диоксид, водни пари, метан. Съдържа още азотен оксид и хлорофлуоровъглеводороди. Не е нужно да знаеш химичните формули на всички тези вещества, но интересното за тези газове, които са в тропосферата, е, че могат да абсорбират част от тези електромагнитни вълни, които повърхността на Земята излъчва. Част от тази енергия ще стигне до Космоса, но част от тази енергия ще бъде абсорбирана от тези молекули, от тези газове, а после те ще излъчат част от нея обратно към Земята. И затова се нарича парников ефект, понеже цялата тази енергия, която би могла да бъде изпратена в Космоса, ако нямаше атмосфера, сега се задържа в нея. Част от нея бива реабсорбирана от атмосферата, която после я изпраща обратно надолу към повърхността и този процес може да продължава безспир. Можеш да си представиш, че това е като улавяне на част от тази енергия. Парниковият ефект и парниковите газове – тези, които споменах – често биват свързани с причинените от човека климатични промени и глобално затопляне. И това е вярно, но е важно да осъзнаем, че парниковият ефект е благоприятен до някаква степен, за да може Земята да бъде обитаема. Без парникови газове повърхността на Земята би била с температура около -18 градуса по Целзий, което е 0 градуса по Фаренхайт, а това е много, много студено спрямо средните стойности сега, които са 15 градуса по Целзий, или 59 градуса по Фаренхайт. Разбира се, това са средни температури, но 15 градуса е хубав хладен ден, а не мразовит като -18 градуса. Разбира се, това са средни стойности, те варират според сезона и местоположението. Но това ни показва, тези парникови газове са нужни, за да може Земята да бъде сравнително топла. Възниква проблем, когато концентрацията на тези парникови газове излезе от равновесие, стане необичайно висока. И всъщност изглежда това се случва. На тази диаграма виждаме нивата на въглероден диоксид в миналото. За повишаването на концентрацията на парниковите газове разбираме с помощта на проби от лед и скали и от събраните геоложки данни за това колко въглероден диоксид е имало през последните 800 000 години. 800 000 години е много дълъг период от време. Съвременните хора съществуват само от около 200 000 или 300 000 години. Тук виждаме, че концентрацията на въглероден диоксид е варирала между 200 частици на милион и около 300 частици на милион, поне в тази част на диаграмата. Но в съвремието сме отишли доста по-надалеч. Съдържанието на СО2 е почти двойно спрямо тази средна стойност. И това са най-високите нива от последните 3 милиона години. Важно е да осъзнаем, че въглеродният диоксид съставя малък процент от атмосферата. Всички тези парникови газове съставят малка част. 78% от тропосферата е азот, 21% е кислород, последният 1% съдържа аргон, водни пари, въглероден диоксид, метан. Въпреки че това е малко количество, когато концентрацията се увеличи драстично, това може да има огромен ефект. Може да си кажеш, че нивата са били такива преди приблизително три милиона години и може би това е някакъв цикъл, който е естествен за Земята. За да осъзнаем, че наистина е причинено от човека, трябва да разгледаме една такава диаграма. Тя ни показва две неща. Годишните емисии са в тази синя линия, тази синя крива, а общите емисии, или общата концентрация в атмосферата, понеже важен елемент е, че парниковите газове, като въглеродния диоксид, когато бъдат излъчени, не изчезват просто така... И виждаме, ако се върнем към времето преди индустриалната революция или ранните етапи на индустриалната революция, емисиите СО2 са били доста ниски, доста близки до нула, поне на тази скала тук. Може да е имало някакви ниски емисии на СО2, хората са палели огньове и печки, и т.н. Но когато в играта се е намесила индустриалната революция и сме започнали да използваме изкопаеми горива все повече, за да захранваме транспорта, фабриките и т.н., емисиите са се увеличили драстично. И това съвпада с увеличението на общата концентрация доста над средната стойност за тези 800 000 години. Важно е да помним, че парниковият ефект е необходим до определена степен, но проблемът е, че когато концентрацията на парникови газове като въглероден диоксид отиде над историческите средни стойности, това може с течение на времето да затопли Земята, а дори няколко градуса живачен стълб затопляне на Земята може да има огромни последствия за околната среда и за климата. Ще въведа още една идея. Въпреки че се нарича парников ефект, реалните парници не работят така. Парниковият ефект, както го описахме, се основава на идеята, че всичко получава инфрачервена радиация. Електромагнитната радиация бива реабсорбирана, а после се излъчва отново към земната повърхност и обратно. В един реален парник, изграден от стъкло, слънчевата светлина навлиза и затопля повърхността, а тя затопля въздуха в парника, а после на въздуха не се позволява да циркулира. Ако парникът има малка дупка някъде тук горе, горещият въздух ще може да излезе и да циркулира със студения въздух, но на въздуха не се позволява да се смесва и въздухът става все по-горещ. Оказва се, че стъклото може да пропусне електромагнитна радиация навън, за разлика от парниковите газове. Така че това е различен реален физически процес, но разбираш защо хората са създали тази метафора.