Siltumnīcas efekts

Enerģijas plūsmas Zemes atmosfērā

Siltumnīcas efekts ir planētas atmosfēras zemāko slāņu temperatūras paaugstināšanās, salīdzinot ar planētas siltuma starojumu, kas novērojams no kosmosa (efektīvo temperatūru).

Vēsture

Siltumnīcas efekta mehānismu pirmo reizi apskatīja 1827. gadā Žozefs Furjē rakstā "Piezīmes par zemeslodes un citu planētu temperatūrām". Šajā rakstā apskatīti dažādi faktori, kas ietekmē Zemes kopējo siltuma balansu (Saules siltums, Zemes iekšējais siltums, atdzišana izstarošanas rezultātā u.c.), kā arī atmosfēras ietekme. Furjē analizēja mēģinājumu ar trauku, kas pārklāts ar stiklu un izlikts Saules gaismā. Temperatūras paaugstināšanos šādā traukā Furjē izskaidroja ar konvektīvās siltumpārneses bloķēšanu (stikls neļauj sajaukties uzsilušajam gaisam iekšpusē ar vēso gaisu ārpusē) un stikla dažādo caurspīdību redzamajā un infrasarkanajā diapazonā. Tieši pēdējo faktoru vēlāk sāka dēvēt par siltumnīcas efektu — virsma sasilst no gaismas, ko laiž cauri stikls un sāk izstarot infrasarkanos starus, bet tie netiek cauri stiklam un uzsilda gaisu zem stikla. Furjē postulēja, ka Zemes atmosfēra var uzvesties līdzīgi stiklam.

1896. gadā zviedru fizikālķīmiķis Svante Arrēniuss izanalizēja amerikāņu astronoma Semjuela Lenglija datus par dažādā augstumā virs horizonta esoša Mēness starojumu infrasarkanajā diapazonā, lai noteiktu Zemes atmosfēras absorbēto siltuma starojuma daudzumu. Viņš aprēķināja ūdens tvaiku un ogļskābās gāzes infrasarkanā starojuma absorbcijas koeficientus, kā arī novērtēja Zemes atmosfēras temperatūras izmaiņas atkarībā no CO₂ koncentrācijas. Arrēniuss izvirzīja hipotēzi, ka CO₂ daudzuma samazināšanās atmosfērā var būt ledus laikmetu iestāšanās cēlonis.

1909. gadā fiziķis Roberts Vuds aprakstīja eksperimentu, kas, pēc fiziķa domām, apgāž siltumnīcas efekta izskaidrojumu. Viņš novietoja saules staros divas vienādas kastītes, no kurām viena bija pārsegta ar stiklu, bet otra ar līdzīgu akmeņsāls plāksnīti. Tā kā sāls brīvi laiž cauri IS starojumu, temperatūrai otrajā kastītē vajadzēja būt zemākai, tomēr temperatūras tajās bija gandrīz vienādas. Vuds secināja, ka galvenā nozīme siltumnīcas efektā ir mehāniskai konvekcijas bloķēšanai. Tomēr šis eksperiments tika kritizēts, jo šādus datus nevar brīvi ekstrapolēt uz Zemes atmosfēru.

Siltumnīcas gāzes

No Zemes atmosfērā esošajām gāzēm vislielāko ieguldījumu siltumnīcas efektā dod ūdens tvaiki, mazāk ogļskābā gāze, metāns un ozons.

CO₂ (ogļskābā gāze) ir smagāka par gaisu. Gaisa vidējā molmasa ir 29,8 g/mol, bet ogļskābās gāzes — 44 g/mol. Tas ir, ogļskābā gāze ir 1,47 reizes smagāka par gaisu. Ogļskābā gāze no dažādiem procesiem, kas notiek uz Zemes virsmas, atmosfēras augšējos slāņos nokļūst maz.^{[nepieciešama atsauce]} Tādēļ fosilais kurināmais uz zemes virsmas pagaidām maz ietekmē siltumnīcas efekta rašanos. Bet to nevar teikt par intensīvi lietoto lidmašīnu floti. Tās, lidojot 10 km augstumā, izraisa galveno siltumnīcas efektu, jo CO2 no fosilā kurināmā ar izplūdes gāzēm izdalās 10 km augstumā. Ogļskābās gāzes daudzums pieauga no 0,0315% 1958. gadā līdz 0,036% 2000. gadā, 2013. gadā tas pārsniedza 0,04% robežu.

Skatīt arī

• Siltumnīcas gāze

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Siltumnīcas efekts.

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• Zinātniskās fantastikas enciklopēdijas raksts (angliski)
• Science Explained: Greenhouse effect in a bottle (angliski)

Atsauces

6.Rīgas Tehniskā universitate Enerģētikas institūts J.Barkāns En e r ģ ij a s r a ž o š a n a Elektrisko tīklu, sistēma un automatizācijas specialitāšu studentiem 2001.g.