Похолодание, а не потепление

Итак, в 150 миллионах километров от Земли находится наша «печка» — Солнце, которая греет все вокруг с температурой около 6000 градусов Цельсия. Часть этого излучения доходит и до нашей планеты, далеко не все доходит до ее поверхности.

Атмосфера — это щит, который не пропускает часть солнечной энергии. Атмосферный щит отражает почти треть дошедшей до нас энергии обратно в космос. Если быть более точным — из дошедшей до Земли энергии в 342 ватта на квадратный метр атмосфера отражает 102 ватта и 240 ватт на квадратный метр проходят сквозь нее.

Но это еще не все, поскольку часть энергии, дошедшей до поверхности отражается обратно, еще раз проходит через атмосферу (опять с потерями), а часть отражается еще раз от атмосферы (на этот раз вниз) и возвращается к поверхности планеты. И все это многомного раз, примерно как шарик от пинг-понга, зажатый между двумя поверхностями. От этой «дополнительной» энергии, возвращенной к поверхности, температура планеты повышается.

Этот феномен — в упрощенном понимании «возврат атмосферой» к поверхности планеты части энергии, от нее отраженной, и называется парниковым эффектом.

Понятие это, на самом деле, неправильное, с научной точки зрения: этот эффект, на самом деле, не имеет ничего общего со знакомыми нам по огурцам-помидорам теплицам и парникам, где повышение температуры происходит по причине отсутствия конвекции (обмена теплого воздуха внутри теплицы и холодного снаружи). Но уж как назвали — пусть так и будет.

Понятие «парниковый эффект» было так сильно медиатизировано средствами массовой информации и политиками, что теперь поздно менять его на более правильное с точки зрения физики: радиационный форсаж.

В планетарном парниковом эффекте (феномене радиационного форсажа) основную роль играет способность земной поверхности отражать солнечные лучи и способность атмосферного экрана их пропускать (туда и обратно).

То есть если бы парникового эффекта не было, то земная поверхность, получив пропущенные атмосферой 240 ватт на квадратный метр, отражала бы их все обратно, но это не так.

Здесь самое место вспомнить, что такое альбедо. Альбедо — это и есть способность поверхности отражать часть солнечных лучей. Сточки зрения энергетического баланса — это та часть энергии, которая не используется для нагрева планеты Солнцем. Солнечное излучение отражается по-разному атмосферой, сушей, лесами и океаном. Чем альбедо выше, тем светлее нам кажется поверхность. Черная поверхность поглощает все лучи, падающие на нее, то есть альбедо равно нулю.

Альбедо Земли складывается из отражательной способности составляющих ее поверхность элементов. Все они, например из космоса, видятся более или менее светлыми. Те, что более светлые, имеют более высокое альбедо, более темные — более низкое. Например:

• Свежий снег — 95%

• Облака типа Cumulo-nimbus — 90%

• Старый снег и ледники — 60%

• Облака типа cirrus — 35%

• Песок, пустыни — 30%

• Растительность — 10%

• Океан, реки, озера, вода — 7%

Таким образом, для всей земной поверхности среднее альбедо сегодня — около 30 %, что говорит о том, что Земля оставляет у себя 70 % солнечного излучения.

Тут надо сделать небольшое, но очень важное уточнение: с точки зрения энергетики, неправильно брать в расчет только видимую часть спектра. Если Солнце с температурой поверхности в 6000 градусов Цельсия поливает нас ультрафиолетом и лучами из верхней части спектра (солнце — желтая звезда), то отраженное ему обратно Землей излучение на 60 % состоит из видимого излучения и 40 % (!) из инфракрасного, которое и является основным «нагревателем» нашего планетарного «парника». Также, кстати, важно понимать, что альбедо растительности (листьев и травы) — всего 10 % в видимом спектре (они темные), но достигает 60 % в инфракрасном. Тут, кстати, наблюдается еще один забавный и немного провокационный парадокс: чем больше растительности — тем больше планета отражает инфракрасного излучения… Леса вырубить — парниковый эффект может стать и меньше… Все гораздо сложнее, чем представляется.

Но вернемся к энергетическому балансу земной поверхности. Получив 240 ватт энергии на квадратный метр, Земля поглощает две трети и треть отражает. То есть 160 ватт «нагревает» каждый квадратный метр Земли, и 80 ватт уходит «в небо». Но, чтобы сохранить энергетический баланс, Земля должна «отдавать» космосу те же 240 ватт. Земля — не холодная планета, у нее горячее ядро, наполненное магмой. Поэтому Земля излучает не только отраженную энергию Солнца, но и имеет свое инфракрасное (мы это помним) излучение. Это излучение на поверхности планеты сегодня равно 300 ваттам на квадратный метр. То есть поверхность Земли получает 240 ватт, а отдает больше — 380 ватт. Из этих 380 ватт через атмосферу проходит менее половины— около 150. Все остальное— 130 ватт возвращается обратно к земной поверхности и нагревает ее. Иными словами — Земля сама себя греет. Эта «дополнительная энергия» и есть проявление радиационного форсажа, или парникового эффекта.