Парниковый эффект

Стекло обладает особым свойством пропускать инфракрасное излучение с более короткими длинами волн. Но стекло не пропускает инфракрасное излучение более длинных волн. Очень горячее тело, такое как солнце, излучает инфракрасное излучение с более короткой длиной волны или большей энергией. В то время как тело при низкой температуре излучает инфракрасное излучение большей длины волны или малой энергии. Это свойство стекла было использовано человеком при строительстве теплиц для защиты растений от сильных холодов.

Что такое эффект зеленого дома?

Инфракрасное излучение, испускаемое солнцем, имеет короткие волны и большую энергию. Это тепловое излучение легко проходит через оконные стекла и крышу теплицы. Такие предметы, как растения внутри дома, поглощают это тепловое излучение. Таким образом, температура воздуха внутри теплицы повышается за счет теплопроводности и конвекции.

Теплые объекты, такие как растения внутри теплицы, также излучают энергию в виде инфракрасного излучения с более длинными волнами и малой энергией. Это инфракрасное излучение с более длинными волнами внутри дома не пропускает стекло. Следовательно, внутренняя часть теплицы и размещенные в ней растения остаются теплыми. Это известно как Эффект Зеленого дома.

Таким образом, парниковый эффект определяется просто как нагревание атмосферы Земли из-за улавливания теплового излучения (инфракрасного излучения).

Парниковый эффект является следствием изменения λ _max в зависимости от температуры (т. е. закона Вина).

В теплице падающее солнечное излучение наиболее интенсивно при m = 4,83·10 м и легче проходит через стекло. Это излучение поглощает объекты внутри теплицы, которые, в свою очередь, повторно излучают излучение. Обычно температура в теплице составляет около 300 К, поэтому длина волны (λ _max ), соответствующая максимальной интенсивности излучения, определяется выражением

                                  λ_max  = b / T= 2.898 x 10^-3 mK T /300K = 96.6 x 10^-7 m. 

Эта длина волны лежит в инфракрасной части спектра излучения и плохо проходит через стекло. Теплица нагревается за счет улавливания инфракрасного излучения.

Парниковые газы

Земля — это огромная теплица, в которой стекло в искусственной оранжерее заменено атмосферой. Водяной пар и парниковые газы, такие как двуокись углерода (CO ₂ ), закись азота (N ₂ O), метан (CH ₄ ), хлорфторуглероды (CFC) и озон (O ₃ ) в тропосфере являются хорошими поглотителями инфракрасного излучения. . Солнечный свет легче проходит через атмосферу по сравнению с инфракрасным излучением. В связи с этим повышается температура земной поверхности.

Последствия парникового эффекта

• Повышение температуры: парниковый эффект нагревает поверхность земли и атмосферу. Человеческая деятельность (например, транспорт, промышленность и т. д.) увеличила выбросы парниковых газов, что привело к повышению средней температуры земли на 0,3–0,6 °C в этом столетии. Было подсчитано, что если такая деятельность продолжится, то через 50-60 лет температура повысится на 1–3°C.
• Глобальное потепление: Глобальное потепление из-за парникового эффекта приводит к серьезным изменениям климата, которые опасны для выживания людей и животных. Прибрежные районы будут затоплены, а пустыни расширятся. Поэтому необходимо приложить усилия, чтобы уменьшить глобальное потепление для выживания человеческой жизни.
• Истощение озонового слоя: Озоновый слой находится в верхних слоях стратосферы, он защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца. С истощением озонового слоя происходит проникновение вредных ультрафиолетовых лучей на поверхность земли, что приводит к раку кожи, а также может изменить климат.

Примеры эффекта парникового дома

1. В салоне автомобиля, припаркованного на солнце, с закрытыми окнами становится очень жарко из-за парникового эффекта.

2. Комнаты дома в холодных странах, окна которых закрыты и на них падает солнечный свет, нагреваются за счет парникового эффекта.

3. Солнечные плиты и солнечные печи нагреваются за счет парникового эффекта.

Как атмосфера Земли представляет собой огромную оранжерею?

Атмосфера земли действует как теплица. Водяной пар и двуокись углерода в атмосфере являются хорошими поглотителями инфракрасного излучения с более длинными волнами, чем инфракрасного излучения с более короткими длинами волн. Солнечное излучение (видимые лучи, инфракрасное излучение с меньшей длиной волны и ультрафиолетовое излучение) легко проходит через атмосферу. Тепловое излучение, проходящее через атмосферу, поглощается земной поверхностью и различными объектами, такими как растения, вода и камни.

Таким образом, повышается температура воздуха и земной поверхности. Земная поверхность и различные предметы на ней излучают инфракрасное излучение (т. е. тепловое излучение) более длинных волн. Это инфракрасное излучение с большей длиной волны поглощается водяными парами и углекислым газом в атмосфере. За счет этих поглощенных тепловых излучений происходит потепление земной атмосферы (рис. 1).

Предотвращение парникового эффекта

1. Избегайте использования пластика: следует свести к минимуму использование полиэтилена и пластика для упаковки, поэтому перерабатывайте и повторно используйте бытовые отходы.

2. Посадить дерево: нужно посадить и деревья, чтобы уменьшить выброс углекислого газа в атмосферу.

3. Избегайте переменного тока. Следует избегать переменного тока, насколько это возможно.

4. Использование велосипеда: на короткие расстояния следует использовать велосипеды, использование меньшего количества автомобилей и велосипедов уменьшит сжигание топлива, что является одной из основных причин глобального потепления.

Примеры проблем

Задача 1: Назовите пять парниковых газов.

Решение:

Carbon dioxide (CO₂), nitrous oxide (N₂O), methane (CH₄), chlorofluorocarbon (CFC) and Ozone (O₃).

Задача 2: Назовите два последствия парникового эффекта.

Решение:

    1. Global Warming: The global warming due to green house effect leads to major climate changes, which are dangerous to the survival human and animal life. Coastal areas will be submerged and desert areas will expand. Therefore, efforts must be made decrease the global warming for the survival of human life.

    2. Ozone Layer Depletion: Ozone Layer is found in the upper regions of the stratosphere it protects us from harmful ultraviolet rays from the sun. With the depletion of the ozone layer entry of the harmful UV rays takes place to the earth’s surface which leads to skin cancer and can also change the climate.

Проблема 3: Какова роль парникового эффекта в изменении климата?

Решение:

Green house effect increasing the temperature of the earth surface which is reducing the percentage of the rain.

Задача 4: Напишите два примера парникового эффекта.

Решение:

1. The interior of a car parked in sunshine with its windows closed becomes very hot due to green house effect.

2. Rooms of a house in cold countries whose windows are closed and sunlight falls on them become warm due to green house effect.

Задача 7: Какое инфракрасное излучение, поглощаемое Землей, больше или меньше?

Решение:

 Earth is good absorbers of infra-red radiation of longer wavelengths than that of the infra-red radiation of shorter wavelengths.