Czym jest efekt cieplarniany?

Ziemia posiada atmosferę o grubości ponad 1000 kilometrów. Atmosfera zawiera masy powietrza, które zatrzymują i magazynują ciepło pochodzące ze słońca pod postacią promieniowania podczerwonego. Podwyższenie temperatury powierzchni Ziemi będące skutkiem zatrzymywania energii słonecznej przez gazy cieplarniane nazywane jest efektem cieplarnianym lub "szklarniowym", a także globalnym ociepleniem.

Jak powstaje efekt cieplarniany?

Mechanizm powstawania efektu cieplarnianego przedstawiłem na zamieszczonym obok schemacie.
Znaczna część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm) jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego (promieniowanie długofalowe o długości fali od 4 do 80 mm). Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną. Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca.
Dzięki ochronie atmosfery przed wychłodzeniem Ziemi średnia temperatura powietrza wynosi ok. +15°C. Gdyby atmosfera nie zawierała gazów cieplarnianych, nagrzana powierzchnia Ziemi wypromieniowywałaby swą energię w przestrzeń kosmiczną, dlatego średnia temperatura powietrza byłaby równa ok. -17°C.
Dopóki człowiek nie zanieczyszczał środowiska w tak znacznym stopniu, jak ma to miejsce obecnie, główną rolę w pochłanianiu ciepła odbitego od powierzchni Ziemi pełniła para wodna. Jednak od kilkudziesięciu już lat na skutek działalności człowieka szybko wzrasta rola pozostałych gazów cieplarnianych.

Czym są gazy cieplarniane?

Gazy cieplarniane są lotnymi substancjami chemicznymi występującymi w atmosferze, których budowa fizyko-chemiczna pozwala na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie jej do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego.
Spośród ponad 30 dotychczas zidentyfikowanych gazów cieplarnianych w poniższej tabeli umieściłem 5 najważniejszych ze względu na udział w efekcie cieplarnianym oraz zdolność do pochłaniania promieniowania podczerwonego w porównaniu do dwutlenku węgla.

Nazwa gazu	Udział w efekcie cieplarnianym	Efektywność pochłaniania promieniowania podczerwonego w porównaniu do CO₂
dwutlenek węgla(CO₂)	50%	1
metan (CH₄)	18%	30
freony	14%	10-20000
ozon (O₃)	12%	2000
tlenki azotu (NO_x)	6%	150

W powstawaniu efektu cieplarnianego najważniejszą rolę odgrywa dwutlenek węgla, którego udział wynosi 50%. Tak wysoki udział CO₂ w efekcie cieplarnianym, mimo najmniejszej efektywności pochłaniania promieniowania podczerwonego jest możliwy dzięki jego wysokiej zawartości w atmosferze - ok. 0,03% (zaw. objętościowa). Rola dwutlenku węgla w efekcie cieplarnianym wciąż wzrasta, co jest skutkiem działalności człowieka: emisja CO₂ związana z przemysłem, połączona z gwałtownym zmniejszaniem się powierzchni terenów zalesionych. Oblicza się, że globalna emisja CO₂ wynosi ok. 1011 t/rok. W obecnym stuleciu stężenie tego gazu wzrosło od ok. 270 ppm na początku XX w. do 360 ppm w latach 80.
Wysoki udział w powstawaniu efektu cieplarnianego ma również metan (CH₄) - 18%. Gaz ten powstaje i jest emitowany do atmosfery w wyniku licznych reakcji beztlenowego rozkładu szczątków roślin i zwierząt oraz beztlenowego rozkładu odchodów zwierzęcych. Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego, dlatego też jego znaczne ilości są uwalniane do atmosfery wraz z wydobywanym węglem kamiennym i ropą naftową.
Freony, przeciwieństwie do pozostałych gazów, które umieściłem na powyższym wykresie, nie powstają w sposób naturalny. Powstają one jedynie w wyniku reakcji chemicznych przeprowadzonych przez człowieka (działanie fluorowodorem na halogenopochodne metanu lub etanu w obecności katalizatora - pięciochlorku antymonu) i stosowane są w chłodnictwie oraz (obecnie coraz rzadziej) do produkcji aerozoli. Freony są szczególnie niebezpiecznymi gazami, nie tylko ze względu na bardzo małą aktywność chemiczną, czego skutkiem jest duża trwałość. W porównaniu do dwutlenku węgla freony odznaczają się od 10 do 20000 razy większą efektywnością w pochłanianiu promieniowania podczerwonego. Należy także zauważyć, że freony powodują rozkład ozonu (O₃) na tlen (O₂), czego skutkiem jest powstanie tzw. dziury ozonowej.
Udział ozonu w powstawaniu efektu cieplarnianego wynosi 12%. Powstaje w sposób naturalny - z tlenu pod wpływem wyładowań atmosferycznych lub promieniowania ultrafioletowego. Ozon występuje w dolnych warstwach atmosfery w małych ilościach (ok. 2 · 10-5 g/dm³). Jego zawartość jest znacznie większa w górnych warstwach atmosfery (w ozonosferze). Chroni tam wszystkie żywe organizmy na Ziemi przed promieniowaniem ultrafioletowym.
Najmniejszą rolę w powstawaniu efektu cieplarnianego spośród gazów wymienionych w powyższej tabeli i zamieszczonych na wykresie odgrywają tlenki azotu - 6%. Do środowiska dostają się głównie wraz ze spalinami samochodów oraz razem z azotowymi nawozami sztucznymi. Najbardziej efektywnym tlenkiem jest N₂O (150 razy efektywniejszy od dwutlenku węgla), jednak jego zawartość w atmosferze jest równa ok. 10-6%.

Na skutek działalności człowieka zawartość gazów cieplarnianych w atmosferze systematycznie wzrasta, co prowadzi do pogłębiania się efektu cieplarnianego. Powinniśmy zastanowić się, jakie będą konsekwencje ocieplenia klimatu na Ziemi. Czy może nam grozić katastrofa ekologiczna?

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
wykład 1 Czym jest prawo
w1 czym jest psychologia
Czym zajmuje sie ekonomia podstawowe problemy ekonomiczne
Odprowadzanie ciepła z podespołów komputera
O czym jest medycyna rodzinna
wentylacja i rekuperacja ciepła
Wymiana Ciepla
Straty ciepla pomieszczen k
Efekt Cieplarniany
Instalacja urządzeń grzewczych i wymienników ciepła
III filar czyli o czym warto wiedziec oszczedzajac tcm75 28875
8089 urok lagodnego ciepla
hybrydowy wymiennik ciepła
PROJ ZAS CIEPLA
Czym jest śmierć, matura, praca + bibliografia
Czym różni się skrzynia VW 095 od 096, automatyczne skrzynie
Czym jest współpraca bauczyciela z rodzicami

więcej podobnych podstron

Czym jest�ekt cieplarniany

Jak powstaje efekt cieplarniany?

Czym są gazy cieplarniane?

Nazwa gazu

Udział w efekcie cieplarnianym

Efektywność pochłaniania promieniowania podczerwonego w porównaniu do CO2

dwutlenek węgla(CO2)

50%

1

metan (CH4)

18%

30

freony

14%

10-20000

ozon (O3)

12%

2000

tlenki azotu (NOx)

6%

150

Udział w efekcie
cieplarnianym

Efektywność pochłaniania promieniowania podczerwonego w porównaniu do CO₂

dwutlenek węgla(CO₂)

metan (CH₄)

ozon (O₃)

tlenki azotu (NO_x)