Skleníkový efekt

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

'''Skleníkový efekt''' je proces, při kterém [[atmosféra]] způsobuje ohřívání [[planeta|planety]] tím, že snadno propouští [[sluneční záření]], ale [[tepelné záření]] o větších vlnových délkách zpětně vyzařované z povrchu planety účinně [[Absorpce světla|absorbuje]] a brání tak jeho okamžitému úniku do prostoru. [[Mars (planeta)|Mars]], [[Venuše (planeta)|Venuše]] a ostatní nebeská tělesa s [[atmosféra|atmosférou]] (jako například [[Titan (měsíc)|Titan]]) také vykazují skleníkový efekt, pro zjednodušení se však zbytek tohoto článku vztahuje především k [[Země|Zemi]]. Skleníkový efekt se vyskytuje přirozeně na Zemi téměř od jejího vzniku. Bez výskytu skleníkových plynů by průměrná teplota při povrchu Země (určovaná jen radiační bilancí) byla −18&nbsp;°C.<ref name="natr51az52">{{Citace monografie | příjmení = Nátr | jméno = Lubomír | titul = Země jako skleník: Proč se bát CO₂? | vydavatel = Academia | edice = Průhledy | místo = Praha | rok = 2006 | isbn = 80-200-1362-8 | kapitola = Je Země také skleník? | strany = 51–52 }}</ref> Skleníkový efekt je nezbytným předpokladem života na Zemi.<ref>Fabian, P.: Leben im Treibhaus. Unser Klimasystem - und was wir daraus machen. Springer-Verlag, New York 2002</ref> [[Antropogenní]] skleníkový efekt je označení pro příspěvek lidské činnosti k skleníkovému efektu. Je způsoben spalováním fosilních paliv, kácením lesů a globálními změnami krajiny. Antropogenní skleníkový efekt přispívá ke [[globální oteplování|globálnímu oteplování]]. Přestože většina vědců považuje vliv lidského konání na klima za prokázaný, je předmětem sporu míra tohoto vlivu. == Princip == [[Soubor:Schema sklenikovy efekt.gif|thumb|Schéma skleníkového efektu]] [[Země]] zachycuje přibližně půl miliardtiny [[sluneční záření|slunečního záření]], což přepočteno na energii činí zhruba 1,8×10¹⁷&nbsp;[[watt|W]] (tj. 180 tisíc terawattů, kde terawatt lze vyjádřit jako bilion wattů nebo milion megawattů).<ref>[http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=1948&h=13&pl=49 Slunce a jeho energie] Josip Kleczek [[Astronomický ústav AV ČR]]</ref> Tato hodnota více než 10&nbsp;000 krát převyšuje energetický [[výkon]] lidských aktivit. [[Sluneční energie]] dopadající na Zemi musí být dlouhodobě vyrovnána celkovému množství energie vyzařovanému Zemí, jinak by se [[teplota]] na ní zvyšovala nade všechny meze. Záření opouštějící Zemi nabývá dvou forem: odražené sluneční záření a [[tepelné záření]]. Odražené sluneční záření činí 30 % z celkového zemského záření: v průměru 6 % přijímaného slunečního záření je odraženo atmosférou, 20 % je odraženo [[oblak]]y a další 4 % odráží zemský povrch. Zbývajících 70 % přicházejícího slunečního záření je pohlceno: 16 % [[atmosféra|atmosférou]] (včetně téměř kompletní [[Absorpce světla|absorpce]] krátkovlnného ultrafialového záření [[stratosféra|stratosférickou]], [[ozónová vrstva|ozónovou vrstvou]], 3 % mraky a 51 % souší a [[oceán]]y. Tato absorbovaná energie ohřívá atmosféru, oceány i souš. Podobně jako [[Slunce]] vydává Země [[tepelné záření]] jako [[černé těleso]]. Ale protože zemský povrch je mnohem chladnější než sluneční (287&nbsp;K versus 5&nbsp;780&nbsp;K), pak podle [[Wienův posunovací zákon|Wienova posunovacího zákona]] musí Země vyzařovat svou tepelnou energii na mnohem delších vlnových délkách než Slunce. Zatímco sluneční záření nabývá vrcholu na viditelných délkách zhruba 500&nbsp;[[nanometr]]ů, vrchol zemského záření je v dlouhovlnném [[infračervené záření|infračerveném záření]] o délce kolem 10&nbsp;[[mikrometr]]ů. Zemská atmosféra je převážně transparentní pro viditelné a krátké infračervené vlnové délky, nikoliv však pro záření o vlnové délce kolem 10&nbsp;mikrometrů. Jen asi 6 % z celkové zemského vyzařování do vesmíru je přímé tepelné záření z povrchu. Atmosféra absorbuje 71 % povrchového tepelného záření dříve, než může uniknout do prostoru. Atmosféra sama se chová jako černé těleso v dlouhovlnné infračervené oblasti spektra a v této oblasti také tepelnou energii vyzařuje. Zemská atmosféra a mraky jsou zdrojem 91,4 % dlouhovlnného infračerveného záření a 64 % celkových zemských emisí ve všech vlnových délkách. Atmosféra a mraky získávají tuto energii z přímo absorbované sluneční energie, z pohlceného tepelného záření z povrchu, z tepla přineseného [[konvekční proudění|konvekčním prouděním]] a z [[Kapalnění|kondenzace]] vodních par. Protože atmosféra tak dobře absorbuje dlouhovlnné infračervené záření, účinně vytváří jednocestnou přikrývku nad zemským povrchem. Viditelné a téměř viditelné záření ze Slunce se snadno dostává skrz, ale tepelné záření z povrchu se obtížně dostává ven. Následkem toho se zemský povrch zahřívá. Energie záření vyzařovaného povrchem se zvyšuje podle [[Stefan-Boltzmannův zákon|Stefan-Boltzmannova zákona]], dokud nevykompenzuje pohlcování atmosférou a neustaví se nová rovnováha teploty. Jakákoliv změna složení zemské atmosféry, která brání nebo podpoří přenos dlouhovlnného infračerveného záření naruší tuto rovnováhu a zemský povrch se bude zahřívat nebo ochlazovat, dokud se nedosáhne nové teplotní rovnováhy. Následkem skleníkového efektu jsou průměrné teploty povrchu značně vyšší, než by byly, kdyby byla teplota zemského povrchu určena pouze zemským [[albedo|albedem]] a vlastnostmi povrchu jakožto černého tělesa. Bez výskytu přirozených skleníkových plynů by průměrná teplota při povrchu Země (určená výpočtem z radiační bilance) byla −18&nbsp;°C.<ref name="natr51az52">{{Citace monografie | příjmení = Nátr | jméno = Lubomír | titul = Země jako skleník: Proč se bát CO₂? | vydavatel = Academia | edice = Průhledy | místo = Praha | rok = 2006 | isbn = 80-200-1362-8 | kapitola = Je Země také skleník? | strany = 51–52 }}</ref> Země skutečně nejúčinněji vyzařuje infračervené záření z atmosférických vrstev o teplotě průměrně −19&nbsp;°C, což odpovídá výšce zhruba 5 km.<ref>{{Citace elektronické monografie | korporace = Intergovernmental Panel on Climate Change | odkaz na korporaci = Mezivládní panel pro změny klimatu | titul = Climate Change 2001: The Scientific Basis | url = http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg1/index.htm | datum vydání = 2001 | datum přístupu = 2009-02-23 | vydavatel = Cambridge Univesity Press | místo = Cambridge | kapitola = 1.2.1 Natural Forcing of the Climate System | strany = 90 | jazyk = anglicky }}</ref> Vysvětlení skleníkového efektu bývá často zjednodušováno prohlašováním, že jeho mechanismus je stejný jako mechanismus zahřívání skleníků, je to však nesprávné přílišné zjednodušení, jak je v tomto článku vysvětleno dále. == Omezující faktory == Úroveň skleníkového efektu závisí primárně na koncentraci [[skleníkový plyn|skleníkových plynů]] v planetární atmosféře. Atmosféra [[Venuše (planeta)|Venuše]] bohatá na [[oxid uhličitý]] vytváří extrémně silný skleníkový efekt zvedající teplotu povrchu až za bod tání [[olovo|olova]], zvyšování teploty povrchu atmosférou [[Země]] umožňuje její obyvatelnost, naproti tomu u planety [[Mars (planeta)|Mars]] je skleníkový efekt řídké atmosféry pouze minimální. Při vytváření modelu skleníkového efektu atmosféry planety je třeba vzít v úvahu také [[interakce|interakci]] s dalšími procesy vytvářejícími [[zpětná vazba|zpětnovazební cykly]]. Venuše je tak silně zahřívána Sluncem, že její [[voda]] zmizela a [[oxid uhličitý]] není znovu absorbován planetární kůrou. Následkem toho skleníkový efekt výrazně zintenzivněl pozitivní zpětnou vazbou. Na Zemi existuje významná [[hydrosféra]] a [[biosféra]] reagující na vyšší teploty rychlejším pohlcováním oxidu uhličitého (v geologickém měřítku — časové měřítko, ve kterém oceán a biosféra odstraňují výkyvy CO₂, se pohybuje v několika stovkách let). Přítomnost tekuté vody tedy limituje zvyšování skleníkového efektu negativní zpětnou vazbou. Předpokládá se, že tyto poměry trvají už po mnoho stovek miliónů let, protože jinak pokud by vlivem zvyšování teploty stárnoucího Slunce došlo k překonání tohoto regulačního efektu, byl by život na Zemi už dávno zničen. == Skleníkové plyny == [[Voda|Vodní páry]] (H<SUB>2</SUB>O) způsobují asi 60 % zemského přirozeného skleníkového efektu. Ostatní plyny ovlivňující tento efekt jsou [[oxid uhličitý]] (CO<SUB>2</SUB>) (kolem 26 %), [[methan]] (CH<SUB>4</SUB>), [[oxid dusný]] (N<SUB>2</SUB>O) a [[Ozon|ozón]] (O<SUB>3</SUB>) (asi 8 %). Souhrnně tyto plyny nazýváme [[skleníkový plyn|skleníkovými plyny]]. Vlnové délky světla absorbovaného plyny lze určit pomocí [[kvantová mechanika|kvantové mechaniky]] podle vlastností [[molekula|molekul]] různých plynů. Je prakticky pravidlem, že heteronukleární dvou-, tří- a víceatomové molekuly plynů silně absorbují v infračervené oblasti, zatímco homonukleární dvouatomové molekuly ne. To je důvodem, proč H₂O a CO₂ jsou skleníkovými plyny, zatímco hlavní složky atmosféry (N₂ a O₂) ne. == Skutečné skleníky == Pojem ''skleníkový efekt'' použil jako první francouzský vědec J. B. J. Fourier. Pochází od skleníků užívaných v [[Zahradnictví (obor)|zahradnictví]], nejedná se však o příliš přesné pojmenování, neboť skleníky pracují na jiném principu: skleník je vybudován ze [[sklo|skla]]; ohřívá se přímo, neboť Slunce ohřívá zemi okolo něj, od ní se ohřívá vzduch nad ní a sklo brání ohřátému vzduchu stoupat a uniknout pryč. To lze snadno ukázat otevřením malého okna poblíž střechy skleníku: teplota znatelně poklesne. Bylo to také demonstrováno při Woodově experimentu v roce [[1909]]. Skleníky tedy fungují díky bránění ''[[konvekční proudění|konvekčnímu proudění]]''; naproti tomu skleníkový efekt brání ''unikání záření'', nikoliv konvekčnímu proudění - zjednodušeně řečeno, má tendenci propouštět přímé, „tvrdé“ sluneční záření a částečně inhibovat zpětně odražené, „měkčí“ záření v infračervené části spektra. == Efekty různých plynů == Je obtížné oddělit procentní příspěvky jednotlivých plynů ke skleníkovému efektu, protože pohlcované infračervené spektrum různých plynů se překrývá. Nicméně lze spočítat procenta z pohlceného záření a zjistit: {|class="wikitable" ! Odstraněné složky !! % z pohlceného záření |- | Všechny | align="right" | 0 |- | H₂O, CO₂, O₃ | align="right" | 50 |- | H₂O | align="right" | 64 |- | Mraky | align="right" | 86 |- | CO₂ | align="right" | 88 |- | O₃ | align="right" | 97 |- | Žádná | align="right" | 100 |} (Zdroj: ''Ramanathan and Coakley'', ''Rev. Geophys and Space Phys.'', 16 465 (1978)) === Efekt vodních par === [[Vodní páry]] nejvíce přispívají k zemskému skleníkovému efektu. Vliv vodních par se liší podle místní koncentrace, směsi s jinými plyny, [[frekvence]] světla, odlišného chování v různých vrstvách atmosféry a podle toho, zda se uplatňuje pozitivní nebo negativní zpětná vazba. Vysoká vlhkost způsobuje formování oblačnosti, která silně ovlivňuje teplotu, ale odlišným způsobem než vodní páry. IPCC TAR (2001; kapitola 2.5.3) hlásí, že navzdory nerovnoměrným vlivům a rozdílům při získávání kvalitních dat lze říci, že obsah vodních par se v průběhu [[20. století]] všeobecně zvýšil. Odhady procentního množství zemského skleníkového efektu způsobeného vodními parami od různých autorů se značně liší: * 36 % (tabulka nahoře) * 60-70 %<ref>http://www.pbs.org/wgbh/nova/ice/greenhouse.html - ''Greenhouse - Green Planet''</ref> Včetně mraků předpokládá tabulka nahoře 50 %. V bezmračném případě předpokládá [[IPCC]] 1990, strana 47-48 zhruba 60-70 %, zatímco ''Baliunas & Soon'' 88 %, uvažujíce pouze H₂O a CO₂. V teoretickém případě, kdy by se v atmosféře nenacházely jiné skleníkové plyny, odhaduje [[Richard S. Lindzen|Richard Lindzen]] 98 %<ref>''Global warming: the origin and nature of the alleged scientific consensus''. nakladatelství Regulation, vydáno na jaře 1992, strana 87-98 http://eaps.mit.edu/faculty/lindzen/153_Regulation.pdf, anglicky</ref>. Vodní páry v [[troposféra|troposféře]], na rozdíl od dobře známých skleníkových plynů jako CO₂, jsou vzhledem ke [[Podnebí|klimatu]] v podstatě pasívní: pobyt vodních par v atmosféře je krátký (asi týden), takže výkyvy v obsahu vodních par se poměrně rychle vyrovnávají. Naproti tomu, životní cykly CO₂, methanu, atd. jsou dlouhé (stovky let) a proto výkyvy oproti normálu přetrvávají. Jestliže se tedy, v reakci na teplotní výkyv způsobený zvýšením obsahu CO₂, zvýší obsah vodních par, pozorujeme (limitovanou) pozitivní zpětnou vazbu a vyšší teploty. V reakci na zvýšený výskyt vodních par by mělo dojít v atmosféře k nové rovnováze díky zvýšené tvorbě oblačnosti způsobující ochlazování díky zvýšené odrazivosti a odstraňování vodních par z atmosféry deštěm. Zdá se, že [[Kondenzační stopa|kondenzační stopy]] vysoko letících letadel občas způsobující formování oblačnosti mírně ovlivňují místní počasí. == Souvislost s globálním oteplováním == Již koncem 19. století vypočítal švédský badatel [[Swante Arrhenius]], který za své chemické objevy získal v roce 1903 Nobelovu cenu, že kdyby se koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zdvojnásobila, její teplota by se mohla zvednout až o 5&nbsp;°C a odvodil souvislost mezi jeho poklesy a výskytem dob ledových.<ref>Lundegårdh, H.: Der Kreislauf der Kohlensäure in der Natur. Gustav Fischer, Jena 1924</ref> Od 70. let, s růstem ekologického povědomí, se skutečnost, zda antropogenní skleníkový efekt má skutečně vliv na globální oteplování nebo ne, stalo předmětem sporů. Dnes se vědci shodují, že zvyšující se skleníkový efekt způsobený větším podílem CO₂ a jiných plynů významně přispívá k současnému [[globální oteplování|globálnímu oteplování]].<ref>http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html - kapitola 3</ref> Proběhlo několik mezinárodních konferencí, na kterých bylo přijato usnesení, že za globálním oteplováním stojí člověk<ref>http://zpravy.idnes.cz/zprava-osn-o-globalnim-klimatu-ma-sokovat-svet-fqy-/vedatech.asp?c=A070129_152327_zahranicni_anv</ref>. == Související články == * [[Skleníkový plyn|Skleníkové plyny]] * [[Globální oteplování]] * [[Globální stmívání]] * [[Fosilní palivo|Fosilní paliva]] * [[Kjótský protokol]] == Reference == <references/> == Literatura == * (anglicky) Kiehl, J.T., a Trenberth, K. (1997). Celkový průměrný roční energetický rozpočet Země (''Earth's annual mean global energy budget''), ''Bulletin of the American Meteorological Society'' '''78''' (2), 197–208. * (anglicky) Wood, R.W. (1909). Poznámky k teorii skleníku (''Note on the Theory of the Greenhouse''), ''Philosophical Magazine'' '''17''', p319–320. [http://web.archive.org/web/20040708223329/http://www.wmc.care4free.net/sci/wood_rw.1909.html text je dostupný i online] == Externí odkazy == * (anglicky) [http://marine.rutgers.edu/mrs/education/class/yuri/erb.html Earth Radiation Budget] * [http://www.astro.cz/cz/news/show.php?id=1383 Globální oteplování a vymírání biologických druhů], Česká astronomická společnost * [[Bedřich Moldan]]: [http://www.czp.cuni.cz/osoby/Moldan/Publikace/t108.htm Globální změna klimatu], [[Centrum pro otázky životního prostředí|Centrum pro otázky životního prostředí UK]] {{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Ekologie]] [[Kategorie:Meteorologie]] [[Kategorie:Atmosféra]] [[Kategorie:Planetární inženýrství]]

Návrat na stránku „Skleníkový efekt“.