什么是温室效应?

作者:朱莉娅·雷顿&华·格拉比亚诺斯基

虽然温室效应使我们的地球比周围的空间更温暖,但它也使温度平衡失调。
虽然温室效应使我们的地球比周围的空间更温暖,但它也使温度平衡失调。
照片由美国能源部

我们经常在全球变暖的负面背景下听到“温室效应”——这就是为什么冰川冰川正在融化,气候模式正在发生危险的变化。但温室效应本身并不是一件坏事——它是我们生活中至关重要的积极部分地球的能量平衡。它使地球保持足够的温度,使生命得以生存。没有它,地球会感觉像火星.

这个过程因温室而得名,温室能为植物的生长保持温暖。这基本上是保持地球温暖宜人以维持生命的过程。我们大多数人在日常生活中经历的温室效应的一个例子是,当汽车停在室外时,车内的温度会升高太阳.

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你可能已经注意到,如果你的车在那里坐了一段时间,车内的温度总是比车外的温度高得多。太阳光线通过车窗进入车内。一些来自太阳的热量被座椅、仪表板、地毯和地垫吸收。当这些物体释放出这些热量时,它们不会全部散发出去通过窗户。一些被反射回来——座椅辐射的热量的波长与最初穿过窗户的太阳光的波长不同,窗户玻璃不会让那么多的波长通过。因此,一定量的能量进入,而较少的能量流出。结果是一个梯度车内温度升高。

地球的温室效应使地球比周围的空间要温暖得多。在这篇文章中,我们将了解这是如何发生的,并了解维持地球能量平衡所涉及的内容。我们还将了解发生了什么,使这种平衡失去了平衡。

以太阳中的汽车为例,我们可以把地球大气层看作一个巨大的球形车窗。

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吸热

气候是一个地区长期的平均天气状况。
气候是一个地区长期的平均天气状况。

太阳的射线击中了地面地球的在大气层和地球表面,大约70%的能量留在地球上,被陆地、海洋、植物和其他东西吸收。其余的30%被反射到太空中,雪场和其他反射面[来源:国家航空和航天局].但即使是通过的70%也不会永远留在地球上(否则地球会变成一个燃烧的火球)。地球周围吸收太阳热量的东西最终会以不同的波长将部分热量(辐射)辐射回来,就像汽车座椅和仪表板一样。

这种吸收辐射的过程使地球保持辐射平衡:太阳辐射不断地撞击地球,使地球变暖;温暖的地球将一部分辐射发射回太空,使地球冷却。地球吸收的太阳辐射越多,释放的辐射就越多。

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释放出的辐射中的一部分进入太空,其余部分在撞击大气中的某些物质,如二氧化碳、甲烷气体和水蒸气——汽车车窗时,最终被反射回地球因为通过大气输入的能量比输出的能量要多。这就是保持地球温暖的温室效应。

如果地球上没有温室效应,它可能看起来很像火星。火星没有足够厚的大气层将热量反射回地球,所以那里非常冷。

因此,温室效应实际上是一件好事。与大多数好事一样,适度是关键。我们经常将温室效应与环境破坏联系在一起的原因是,自工业革命以来,温室效应已经失去平衡:地球大气层吸收了太多的热量。

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吸热过多

过多的人造二氧化碳使温室效应失去平衡。
过多的人造二氧化碳使温室效应失去平衡。

科学家估计,如果没有大气层,地球表面世界将比现在低54华氏度(30摄氏度)[来源:国家航空和航天局]。这将使温度达到约5华氏度(-15摄氏度);作为比较,表面火星温度约为-9.4华氏度(-23摄氏度)[来源:埃勒特].

换句话说,如果没有地球的大气层和它所提供的温室效应,我们将陷入困境。但事实证明,过度活跃的温室效应也会导致类似的灾难性后果。由于大气中有太多吸收热量的温室气体,太多的辐射被捕获,导致地球温度超过其理想温度。

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基本上,地球无法排出足够的热量来保持自身的凉爽,这导致了所谓的“全球变暖”,这就是温室效应。

问题主要在于二氧化碳(CO)浓度的增加2.)在大气中2.(除水蒸气外)是最主要的温室气体。

在地球的自然状态下2.主要通过植物生命的活动来维持水平的平衡。但是随着人类开始燃烧越来越多的一氧化碳2.-随着化石燃料的释放,二氧化碳的含量已经失去平衡。我们排放了太多的二氧化碳2.在18世纪末工业革命之前,二氧化碳的浓度2.大气中的浓度约为百万分之280(ppm)。在20世纪中期,这个数字是300 ppm,而在21世纪初,我们的水平约为360 ppm[来源:国家航空和航天局].

这一上升导致了地球温度上升1.8华氏度(1摄氏度)——在你意识到科学家预测气温上升2摄氏度会带来可怕的、不可逆转的全球影响之前,这似乎不是很多,包括冰盖融化、海平面上升以及随之而来的气候变化泛滥的极端气候模式和野生动物栖息地的广泛破坏[来源:时代].

在协议中,如京都议定书,世界已经开始采取行动,试图遏制这种日益加剧的温室效应。这些努力是否能成功避免灾难,还是证明力度太小太晚,还有待观察。

有关温室效应、全球变暖和相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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更多信息

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更多伟大的链接

  • 全球变暖美国宇航局地球观测站。http://earthobservatory.nasa.gov/Experiments/PlanetEarthScience/GlobalWarming/GW.php
  • 温室效应。超物理。http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/grnhse.html
  • 皮尔斯,弗雷德。“即时专家:气候变化”,《新科学家》。2006年9月1日。http://www.newscientist.com/article/dn9903-instant-expert-climate-change.html

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