Парниковый эффект. (часть 1-я)
Услышав в "сто-пятьсотый" раз, в какой-то передаче от неких горе-ученых, представителей официальной горе-науки, лютую антинаучную пургу о том, что такое парниковый эффект (далее - ПЭ) и как на него влияет углекислый газ, терпение мое переполнилось и я решил написать статью-ликбез на эту тему, что бы раз и навсегда «поставить точки над "и"»
Что же такое ПЭ по мнению горе-ученых?
ПЭ - это способность атмосферы задерживать часть теплового излучения поверхности планеты, что приводит к аккумуляции тепла её климатической системой.
Т.е. горе-ученые считают, что в аккумуляции тепла атмосферой принимает участие только тепловое излучение земной поверхности. Они видимо забыли, что существует другие виды теплопередачи, такие как теплопроводность и конвекция.
Более того, парниковые свойства атмосферы горе-ученые приписывают целиком тем газам, которые содержатся в атмосфере в количестве 1%.
Если описывать в двух словах, то горе-ученые считают, что видимая человеческим глазом часть солнечного света проходит, сквозь атмосферу не теряя своей энергии, затем поглощается земной поверхностью, а когда земная поверхность переизлучает свет уже в виде инфракрасного излучения (далее - ИИ), то тут уже атмосфера начинает его поглощать, причем поглощает исключительно благодаря тем самым газам, которые составляют 1% в атмосфере Земли.
Т.е. ни азот (78%), ни кислород (21%) не принимают, по мнению горе-ученых, в создании ПЭ ни какого участия. По крайней мере, они не причисляют вышеуказанные газы к числу парниковых.
Обсудим вышеприведенное понимание сути ПЭ.
Итак, первый тезис состоит в том, что атмосфера Земли не поглощает энергию солнечного света в видимой человеком части солнечного спектра.
Тот, кто читал статью "Похороны Теории Большого взрыва." , тот знает, что во взаимодействие с атомами атмосферы вступает весь спектр солнечно света, а следовательно энергию атомам, в той или иной степени, передают световые волны всего спектра, но для того, что бы нагляднее показать невежество и глупость горе-ученых, я приведу следующий пример.
Все мы, по крайней мере будучи детьми, пробовали посмотреть в ясный солнечный день на Солнце. Все прекрасно помнят, а кто не помнит, тот может попробовать, что заканчивалось это одинаково, через долю секунды мы зажмуривались ослепленные, вытирая выступающие слезы. Говоря проще, смотреть днем на Солнце не закрывая глаза темными очками, невозможно.
Однако, можно совершенно спокойно, без темных очков, смотреть на Солнце в момент вечернего заката, или утреннего восхода. Думаю не нужно кому-то доказывать, что это возможно потому, что в момент восхода-заката солнечный свет, в том числе и видимая часть его спектра, теряет большую часть своей энергии, проходя сквозь увеличенный в несколько раз слой атмосферного воздуха.
Таким образом, мы доказали, что видимая часть солнечного света, как и все прочие его части, проходя сквозь атмосферу, теряют часть своей энергии.
На этом предлагаю закончить разбор бредовых измышлений горе-научной братии на тему ПЭ и перейти к рассмотрению реальной картины этого явления на основе знания законов физики.
Когда говорят о ПЭ атмосферы, очень часто для сравнения приводят, в качестве примера, Луну. Это понятно, поскольку на Луне атмосферы практически нет, а тепла от Солнца она получает столько же, сколько и Земля, находясь от него примерно на таком же расстоянии.
Сравним температурные параметры Луны и Земли.
На Луне днем, под прямыми солнечными лучами, т.е. на экваторе, температура поверхности поднимается до +127°С, а ночью опускается до -173°С. В аналогичных условиях на Земле, т.е. так же на экваторе, где-нибудь в африканской пустыне, температура поверхности колеблется от +10°С ночью до +50°С днем.
Обратим внимание, что ПЭ действует двухфакторно, а именно:
- во-первых, увеличивается среднесуточная температура. На Луне она -23°, на Земле +30°;
- во-вторых, уменьшается амплитуда суточных колебаний температуры: от 300° на Луне, до 40° на Земле.
Итак, земная поверхность теплее лунной. Обусловлено это тем фактором, что энергия, получаемая и Землей, и Луной с одинаковой скоростью (300 тыс. км/с), теряется Луной гораздо быстрее. Луна теряет всю полученную от Солнца энергию только посредством излучения, т.е. с той же скоростью, что и получает (300 тыс. км/с). На Земле же вся, полученная от Солнца энергия, возвращаясь в космос, делится на две части: одна - это инфракрасное излучение (далее - ИИ), которое покидает Землю так же быстро, как и на Луне, а другая, транспортируется туда же, т.е. в космос, но уже посредством теплопроводности, передаваясь от одной молекулы воздуха к другой.
Скорость передачи энергии при помощи теплопроводности несоразмеримо мала по сравнению со скоростью излучения. К примеру, скорость движения молекул атмосферных газов при температуре 20°С колеблется в интервале 0,4-0,5 км/с, т.е. примерно в миллион раз медленнее скорости любого излучения.
Именно по-этому среднесуточная температура поверхности на Земле выше, чем на Луне. Энергия как бы аккумулируется внутри теплового движения молекул атмосферы.
Таким образом, суть ПЭ - это замедление передачи энергии, от нагретой Солнцем поверхности Земли, в космос. Замедление создается при помощи теплопроводности, а ИИ здесь ни при чем.
Что бы нагляднее представить себе процесс теплопроводности, разберем его на атомарном уровне.
Большинство людей представляют взаимодействие атомов вещества, как механическое столкновение, в результате которого энергия от одного атома передается другому, что-то вроде столкновения бильярдных шаров. На самом деле, атомы вещества, независимо от того в каком агрегатном состоянии оно находится, ни когда не соприкасаются друг с другом, а передают энергию посредством силового взаимодействия электрических полей электронных оболочек атомов. Вся материя вокруг нас, и мы в том числе, построена на таком взаимодействии.
У электронных оболочек есть несколько энергетических уровней. Поглощение атомом энергии солнечного света приводит к тому, что его электроны перескакивают с более низкого уровня на более высокий. Атом увеличивается в размерах.
Такова природа теплового расширения вещества.
Когда же атом излучает свет, т.е. теряет энергию, происходит возвращение электронов на более низкую орбиту. Вещество сжимается, охлаждаясь.
Если поверхность твердого тела (далее - ТТ) имеет ту же температуру, что и окружающий его воздух, атомы воздуха, подлетают к атомам ТТ с одной скоростью, отталкиваются от них и летят назад с той же самой скоростью.
В результате температура воздуха не меняется.
А теперь давайте представим, что в момент подлета атома воздуха к атому ТТ, на него (атом ТТ) упал солнечный свет. Атом ТТ поглотил солнечную энергию и электроны в его оболочке перескочили с нижнего уровня на верхний. Расстояние между атомом ТТ и подлетевшим в этот момент атомом воздуха резко сократилось и, как следствие, многократно увеличилась сила электрического взаимодействия. Атом воздуха получает дополнительный импульс и летит в обратном направлении уже с большей скоростью. Далее следует цепь столкновений с такими же атомами воздуха и передача им, полученной от нагретого, ТТ энергии.
Таким образом происходит передача энергии от ТТ, нагретого солнечным светом, в атмосферу. Затем энергия, так же, от атома к атому (от молекулы к молекуле), транспортируется из нижних слоев атмосферы в верхние, и в конце концов излучается в космос.
На всем этом пути атомы воздуха не прекращают терять кинетическую энергию посредством ИИ, которое, так же, как на Луне, мгновенно (300 тыс. км/с) покидает земную атмосферу. Так что, ИИ скорее ослабляет ПЭ атмосферы, чем его создает.
Помните, что делают в домашних термосах для того, что бы замедлить остывание его горячего содержимого?
Правильно, наносят на внутреннюю поверхность колбы зеркальное покрытие, что бы ИИ, отражалось от него и не выходило в окружающее пространство.
Вышеприведенный пример доказывает тот факт, что ИИ не создает, а ослабляет ПЭ.
Итак мы выяснили, что ПЭ создается одним из видов теплопередачи, называемым теплопроводностью, а тепловое излучение не усиливает, а ослабляет ПЭ.
Более того, если бы не существовало такого вида теплопередачи, как конвекция, действие ПЭ было бы гораздо более сильным. У поверхности Земли воздух разогревался бы ни чуть не слабее, чем поверхность Луны, а на полюсах температура понижалась бы так, что углекислый газ становился льдом. Правда горячим воздух был бы только вблизи поверхности, а на высоте примерно 100 м было бы так же холодно, как, в условиях реальной атмосферы, на высоте 10 км.
Забавно! Вода в реках закипала бы от жары, а для того, что бы подняться на не слишком высокий холм надо было бы одеватся в одежду полярника.
Но все это не происходит по одной простой причине: в природе существует такой вид теплопередачи, как конвекция. Благодаря ей воздух в атмосфере перемешивается и на Земле можно более или менее сносно существовать почти везде.
Но это еще не все, благодаря конвекции свойства ПЭ становятся совершенно независимы от того, из каких газов состоит атмосфера. Действительно, разные газы передают тепло, посредством теплопроводности, с разной скоростью, но конвекция нивелирует это разнообразие, т.к. благодаря ей теплопередача в атомсфере осуществляется с гораздо большей скоростью, на фоне которой скорость теплопроводности несравнимо мала.
Теперь давайте подумаем, а зависит ли ПЭ от общей массы атмосферных газов? Например, если атмосфера Земли вдруг станет в два раза массивнее, окажет ли это какое-то влияние на ПЭ, и какое именно?
Если масса атмосферы увеличится, то соответствующим образом увеличится вес атмосферного столба находящегося над поверхностью Земли. Следовательно, увеличится приповерхностное давление воздуха, а значит увеличится количество молекул, взаимодействующих с поверхностью Земли в единицу времени, а это неизбежно приведет к тому, что теплопередача, за счет теплопроводности, увеличится. Атмосфера получит больше энергии от поверхности Земли, а чем большая доля полученной от Солнца энергии окажется аккумулированной в виде теплового движения молекул атмосферы, тем ПЭ усилится.
Обратный эффект будет наблюдаться, если масса атмосферных газов уменьшится.
Вроде бы все логично.
Интересно, а что происходит с атмосферой, когда человечество начинает активно сжигать уголь и углеводороды?
При сжигании угля О2 соединяется с углеродом и получается СО2, т.е. вместо одной молекулы кислорода образуется одна молекула углекислого газа.
В результате - общее количество атмосферных газов не меняется, а значит сжигание угля ни как не влияет на ПЭ.
Несколько другая картина наблюдается при сжигании углеводородов.
В составе молекулы углеводородов на одну молекулу углерода приходится, в среднем, две молекулы водорода.
При сжигании углеводородов углерод, как и в случае с чистым углем, образует молекулу СО2, а два атома водорода образуют молекулу воды - Н2О.
В результате реакции окисления расходуется две молекулы О2, а образуется одна молекула СО2 и две молекулы Н2О.
На первый взгляд кажется, что вместо двух молекул О2 образуется три молекулы (СО2 + 2Н2О). Общая масса атмосферных газов увеличивается, что должно привести к усилению ПЭ.
О ужас! Неужели же горе-ученые, хоть и случайно, но оказались правы, и сжигание углеводородов действительно усиливает ПЭ?
Нет, и на этот раз им не повезло.
Дело в том, что если СО2 может накапливаться и накапливается в атмосфере, то количество водяных паров примерно постоянно. Образовавшийся, в результате сжигания углеводородов, лишний водяной пар тут же конденсируется либо в виде воды, либо в виде льда. Следовательно, при сжигагнии углеводородов, на каждые две модекулы О2, изымаемые из атмосферы, в атмосфере остается только одна молекула СО2, а значит, сжигание углеводородов приводит не к увеличению,а к уменьшению общей массы атмосферных газов.
Таким образом, сжигание углеводородов приводит не к усилению, а к ослаблению ПЭ.
Прекрасно, но почему же все-таки ПЭ усиливается, причем в последнее время с ускорением?
Ответ очевиден: видимо существует какой-то другой фактор, влияние которого намного существеннее сжигания ископаемых углеводородов.
Об этом факторе мы поговорим во второй части темы.
(Продолжение)
Что же такое ПЭ по мнению горе-ученых?
ПЭ - это способность атмосферы задерживать часть теплового излучения поверхности планеты, что приводит к аккумуляции тепла её климатической системой.
Т.е. горе-ученые считают, что в аккумуляции тепла атмосферой принимает участие только тепловое излучение земной поверхности. Они видимо забыли, что существует другие виды теплопередачи, такие как теплопроводность и конвекция.
Более того, парниковые свойства атмосферы горе-ученые приписывают целиком тем газам, которые содержатся в атмосфере в количестве 1%.
Если описывать в двух словах, то горе-ученые считают, что видимая человеческим глазом часть солнечного света проходит, сквозь атмосферу не теряя своей энергии, затем поглощается земной поверхностью, а когда земная поверхность переизлучает свет уже в виде инфракрасного излучения (далее - ИИ), то тут уже атмосфера начинает его поглощать, причем поглощает исключительно благодаря тем самым газам, которые составляют 1% в атмосфере Земли.
Т.е. ни азот (78%), ни кислород (21%) не принимают, по мнению горе-ученых, в создании ПЭ ни какого участия. По крайней мере, они не причисляют вышеуказанные газы к числу парниковых.
Обсудим вышеприведенное понимание сути ПЭ.
Итак, первый тезис состоит в том, что атмосфера Земли не поглощает энергию солнечного света в видимой человеком части солнечного спектра.
Тот, кто читал статью "Похороны Теории Большого взрыва." , тот знает, что во взаимодействие с атомами атмосферы вступает весь спектр солнечно света, а следовательно энергию атомам, в той или иной степени, передают световые волны всего спектра, но для того, что бы нагляднее показать невежество и глупость горе-ученых, я приведу следующий пример.
Все мы, по крайней мере будучи детьми, пробовали посмотреть в ясный солнечный день на Солнце. Все прекрасно помнят, а кто не помнит, тот может попробовать, что заканчивалось это одинаково, через долю секунды мы зажмуривались ослепленные, вытирая выступающие слезы. Говоря проще, смотреть днем на Солнце не закрывая глаза темными очками, невозможно.
Однако, можно совершенно спокойно, без темных очков, смотреть на Солнце в момент вечернего заката, или утреннего восхода. Думаю не нужно кому-то доказывать, что это возможно потому, что в момент восхода-заката солнечный свет, в том числе и видимая часть его спектра, теряет большую часть своей энергии, проходя сквозь увеличенный в несколько раз слой атмосферного воздуха.
Таким образом, мы доказали, что видимая часть солнечного света, как и все прочие его части, проходя сквозь атмосферу, теряют часть своей энергии.
На этом предлагаю закончить разбор бредовых измышлений горе-научной братии на тему ПЭ и перейти к рассмотрению реальной картины этого явления на основе знания законов физики.
Когда говорят о ПЭ атмосферы, очень часто для сравнения приводят, в качестве примера, Луну. Это понятно, поскольку на Луне атмосферы практически нет, а тепла от Солнца она получает столько же, сколько и Земля, находясь от него примерно на таком же расстоянии.
Сравним температурные параметры Луны и Земли.
На Луне днем, под прямыми солнечными лучами, т.е. на экваторе, температура поверхности поднимается до +127°С, а ночью опускается до -173°С. В аналогичных условиях на Земле, т.е. так же на экваторе, где-нибудь в африканской пустыне, температура поверхности колеблется от +10°С ночью до +50°С днем.
Обратим внимание, что ПЭ действует двухфакторно, а именно:
- во-первых, увеличивается среднесуточная температура. На Луне она -23°, на Земле +30°;
- во-вторых, уменьшается амплитуда суточных колебаний температуры: от 300° на Луне, до 40° на Земле.
Итак, земная поверхность теплее лунной. Обусловлено это тем фактором, что энергия, получаемая и Землей, и Луной с одинаковой скоростью (300 тыс. км/с), теряется Луной гораздо быстрее. Луна теряет всю полученную от Солнца энергию только посредством излучения, т.е. с той же скоростью, что и получает (300 тыс. км/с). На Земле же вся, полученная от Солнца энергия, возвращаясь в космос, делится на две части: одна - это инфракрасное излучение (далее - ИИ), которое покидает Землю так же быстро, как и на Луне, а другая, транспортируется туда же, т.е. в космос, но уже посредством теплопроводности, передаваясь от одной молекулы воздуха к другой.
Скорость передачи энергии при помощи теплопроводности несоразмеримо мала по сравнению со скоростью излучения. К примеру, скорость движения молекул атмосферных газов при температуре 20°С колеблется в интервале 0,4-0,5 км/с, т.е. примерно в миллион раз медленнее скорости любого излучения.
Именно по-этому среднесуточная температура поверхности на Земле выше, чем на Луне. Энергия как бы аккумулируется внутри теплового движения молекул атмосферы.
Таким образом, суть ПЭ - это замедление передачи энергии, от нагретой Солнцем поверхности Земли, в космос. Замедление создается при помощи теплопроводности, а ИИ здесь ни при чем.
Что бы нагляднее представить себе процесс теплопроводности, разберем его на атомарном уровне.
Большинство людей представляют взаимодействие атомов вещества, как механическое столкновение, в результате которого энергия от одного атома передается другому, что-то вроде столкновения бильярдных шаров. На самом деле, атомы вещества, независимо от того в каком агрегатном состоянии оно находится, ни когда не соприкасаются друг с другом, а передают энергию посредством силового взаимодействия электрических полей электронных оболочек атомов. Вся материя вокруг нас, и мы в том числе, построена на таком взаимодействии.
У электронных оболочек есть несколько энергетических уровней. Поглощение атомом энергии солнечного света приводит к тому, что его электроны перескакивают с более низкого уровня на более высокий. Атом увеличивается в размерах.
Такова природа теплового расширения вещества.
Когда же атом излучает свет, т.е. теряет энергию, происходит возвращение электронов на более низкую орбиту. Вещество сжимается, охлаждаясь.
Если поверхность твердого тела (далее - ТТ) имеет ту же температуру, что и окружающий его воздух, атомы воздуха, подлетают к атомам ТТ с одной скоростью, отталкиваются от них и летят назад с той же самой скоростью.
В результате температура воздуха не меняется.
А теперь давайте представим, что в момент подлета атома воздуха к атому ТТ, на него (атом ТТ) упал солнечный свет. Атом ТТ поглотил солнечную энергию и электроны в его оболочке перескочили с нижнего уровня на верхний. Расстояние между атомом ТТ и подлетевшим в этот момент атомом воздуха резко сократилось и, как следствие, многократно увеличилась сила электрического взаимодействия. Атом воздуха получает дополнительный импульс и летит в обратном направлении уже с большей скоростью. Далее следует цепь столкновений с такими же атомами воздуха и передача им, полученной от нагретого, ТТ энергии.
Таким образом происходит передача энергии от ТТ, нагретого солнечным светом, в атмосферу. Затем энергия, так же, от атома к атому (от молекулы к молекуле), транспортируется из нижних слоев атмосферы в верхние, и в конце концов излучается в космос.
На всем этом пути атомы воздуха не прекращают терять кинетическую энергию посредством ИИ, которое, так же, как на Луне, мгновенно (300 тыс. км/с) покидает земную атмосферу. Так что, ИИ скорее ослабляет ПЭ атмосферы, чем его создает.
Помните, что делают в домашних термосах для того, что бы замедлить остывание его горячего содержимого?
Правильно, наносят на внутреннюю поверхность колбы зеркальное покрытие, что бы ИИ, отражалось от него и не выходило в окружающее пространство.
Вышеприведенный пример доказывает тот факт, что ИИ не создает, а ослабляет ПЭ.
Итак мы выяснили, что ПЭ создается одним из видов теплопередачи, называемым теплопроводностью, а тепловое излучение не усиливает, а ослабляет ПЭ.
Более того, если бы не существовало такого вида теплопередачи, как конвекция, действие ПЭ было бы гораздо более сильным. У поверхности Земли воздух разогревался бы ни чуть не слабее, чем поверхность Луны, а на полюсах температура понижалась бы так, что углекислый газ становился льдом. Правда горячим воздух был бы только вблизи поверхности, а на высоте примерно 100 м было бы так же холодно, как, в условиях реальной атмосферы, на высоте 10 км.
Забавно! Вода в реках закипала бы от жары, а для того, что бы подняться на не слишком высокий холм надо было бы одеватся в одежду полярника.
Но все это не происходит по одной простой причине: в природе существует такой вид теплопередачи, как конвекция. Благодаря ей воздух в атмосфере перемешивается и на Земле можно более или менее сносно существовать почти везде.
Но это еще не все, благодаря конвекции свойства ПЭ становятся совершенно независимы от того, из каких газов состоит атмосфера. Действительно, разные газы передают тепло, посредством теплопроводности, с разной скоростью, но конвекция нивелирует это разнообразие, т.к. благодаря ей теплопередача в атомсфере осуществляется с гораздо большей скоростью, на фоне которой скорость теплопроводности несравнимо мала.
Теперь давайте подумаем, а зависит ли ПЭ от общей массы атмосферных газов? Например, если атмосфера Земли вдруг станет в два раза массивнее, окажет ли это какое-то влияние на ПЭ, и какое именно?
Если масса атмосферы увеличится, то соответствующим образом увеличится вес атмосферного столба находящегося над поверхностью Земли. Следовательно, увеличится приповерхностное давление воздуха, а значит увеличится количество молекул, взаимодействующих с поверхностью Земли в единицу времени, а это неизбежно приведет к тому, что теплопередача, за счет теплопроводности, увеличится. Атмосфера получит больше энергии от поверхности Земли, а чем большая доля полученной от Солнца энергии окажется аккумулированной в виде теплового движения молекул атмосферы, тем ПЭ усилится.
Обратный эффект будет наблюдаться, если масса атмосферных газов уменьшится.
Вроде бы все логично.
Интересно, а что происходит с атмосферой, когда человечество начинает активно сжигать уголь и углеводороды?
При сжигании угля О2 соединяется с углеродом и получается СО2, т.е. вместо одной молекулы кислорода образуется одна молекула углекислого газа.
В результате - общее количество атмосферных газов не меняется, а значит сжигание угля ни как не влияет на ПЭ.
Несколько другая картина наблюдается при сжигании углеводородов.
В составе молекулы углеводородов на одну молекулу углерода приходится, в среднем, две молекулы водорода.
При сжигании углеводородов углерод, как и в случае с чистым углем, образует молекулу СО2, а два атома водорода образуют молекулу воды - Н2О.
В результате реакции окисления расходуется две молекулы О2, а образуется одна молекула СО2 и две молекулы Н2О.
На первый взгляд кажется, что вместо двух молекул О2 образуется три молекулы (СО2 + 2Н2О). Общая масса атмосферных газов увеличивается, что должно привести к усилению ПЭ.
О ужас! Неужели же горе-ученые, хоть и случайно, но оказались правы, и сжигание углеводородов действительно усиливает ПЭ?
Нет, и на этот раз им не повезло.
Дело в том, что если СО2 может накапливаться и накапливается в атмосфере, то количество водяных паров примерно постоянно. Образовавшийся, в результате сжигания углеводородов, лишний водяной пар тут же конденсируется либо в виде воды, либо в виде льда. Следовательно, при сжигагнии углеводородов, на каждые две модекулы О2, изымаемые из атмосферы, в атмосфере остается только одна молекула СО2, а значит, сжигание углеводородов приводит не к увеличению,а к уменьшению общей массы атмосферных газов.
Таким образом, сжигание углеводородов приводит не к усилению, а к ослаблению ПЭ.
Прекрасно, но почему же все-таки ПЭ усиливается, причем в последнее время с ускорением?
Ответ очевиден: видимо существует какой-то другой фактор, влияние которого намного существеннее сжигания ископаемых углеводородов.
Об этом факторе мы поговорим во второй части темы.
(Продолжение)