Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Климаттық эффект, планетаның атмосферасында жылуды ұстап, салқындаудың алдын келеді.
Climatic effect causing a planet's atmosphere to trap heat and prevent cooling
Парниктік эффект планетаның атмосферасында жылулық сәулеленудің планетадан кетуін тоқтатуға жеткілікті мөлшерде парниктік газдар болғанда пайда болады, бұл планетаның салқындауына және бетінде сұйық судың болуына кедергі келтіреді. Парниктік эффектінің қашып кету нұсқасы планетаның шығатын ұзын толқынды сәулеленуінің шегімен анықталады, ол атмосфераға судың булануының жоғары беттік температурасына байланысты асимптотикалық түрде жетеді, оның оптикалық тереңдігін арттырады. Бұл оң кері байланыс планетаның ұзын толқынды сәулелену арқылы салқындамайтынын (Стефан-Болцман заңы бойынша) және су буының сіңіру жолақтарынан тыс сәулеленуге мүмкіндік алғанша қызып отыратынын білдіреді. Қашып кету парниктік эффекті көбінесе су буын конденсацияланатын түр ретінде қарастырады. Су буы стратосфераға жетеді және гидродинамикалық қашып кету арқылы ғарышқа шығып кетеді, нәтижесінде құрғақ планета пайда болады. Бұл Венераның ерте тарихында болған болуы мүмкін. 2012 жылғы зерттеулер көрсеткендей, атмосфераға парниктік газдарды қосу арқылы Жерде толыққанды қашып кету парниктік эффектін тудырудың мүмкін еместігін дәлелдейді. Алайда, авторлар "ыстық және ылғалды атмосфераның динамикасы, термодинамикасы, радиациялық берілуі және бұлт физикасы туралы біліміміздің жетілмегендігін" және "сондықтан адамның әрекеттері толық қашып кетуге алып келмесе де, кем дегенде қазіргіге қарағанда әлдеқайда жылы климаттық жағдайға өту мүмкіндігін толығымен жоққа шығара алмаймыз" деп ескертті. 2013 жылғы мақала "парниктік эффект теориялық тұрғыдан парниктік күштің артуымен туындауы мүмкін" деген тұжырым жасады, бірақ "антропогендік эмиссиялар жеткіліксіз болуы мүмкін". Жердегі Венера сияқты жағдайлар үшін ұзақ мерзімді күш қажет, бұл Күннің жарықтығы ондаған пайызға артуын талап етеді, бұл бірнеше миллиард жылды алады. Жерде Күннің жарықтығы арта түскен сайын, шамамен 2 миллиард жыл ішінде қашып кету парниктік эффекті күтілуде. Бұл терминді Калифорния Технологиялық институтының ғалымы Эндрю Ингерсолл Венера атмосферасының моделін сипаттаған мақаласында қолданған, ал Жерден шығатын инфрақызыл сәулеленудің шегі туралы алғашқы идеяны Джордж Симпсон 1927 жылы жариялаған. Кейіннен "қашып кету парниктік эффектісі" деп аталған физиканы Нагоя университетінің Макото Комабаяши зерттеді. Су буымен қаныққан стратосфераны ескере отырып, Комабаяши және Ингерсолл тәуелсіз түрде қашып кету парниктік күйін анықтайтын шығатын инфрақызыл сәулеленудің шегін есептеді. Бұл шек қазір олардың үлесін мойындау үшін "Комабаяши-Ингерсолл" шегі деп белгілі. Қашып кету парниктік эффекті көбінесе планетаның бетіндегі температураның әртүрлі мөлшерде алынған жұлдыз жарығымен қалай өзгеретінін қарастырады. Егер планета радиациялық тепе-теңдікте деп есептелсе, онда қашып кету парниктік күйі судың сұйық түрінде бола алмайтын тепе-теңдік күйі ретінде есептеледі. Радиациялық тепе-теңдікте планетаның шығатын ұзын толқынды сәулеленуі (OLR) келіп түсетін жұлдыздық ағысқа тең болуы керек. Стефан-Болцман заңы планетаның климаттық жүйесін тұрақтандыратын теріс кері байланыс мысалы болып табылады. Егер Жер көбірек күн сәулесін алса, ол уақытша тепе-теңдіксіздікке (сыртқа қарағанда көбірек энергия) және жылуға әкеледі. Алайда, Стефан-Болцман реакциясы осы ыстық планетаның көбірек энергия шығаратынын талап етеді, сондықтан жаңа радиациялық тепе-теңдікке жету мүмкін және температура жаңа, жоғары мәнінде сақталады. Радиациялық тепе-теңдікті ескере отырып, ұзын толқынды сәулеленудің қашып кету парниктік шектері планетаның қашып кету парниктік эффектін тудыру үшін алған жұлдыздық ағынның өсуіне сәйкес келеді. Планетаның шығатын ұзын толқынды сәулеленуінің екі шегі есептелді, олар қашып кету парниктік эффектісінің басталуына сәйкес келеді: Комабаяши-Ингерсолл шегі. Бұл анықтама бойынша, өмір сүруге жарамды аймақтың ішкі шегі (яғни планета сұйық суды ұстай алмай қалғанша жұлдызға ең жақын нүкте) шығатын ұзын толқынды сәулеленудің шегімен анықталады, одан кейін қашып кету парниктік процесі басталады (мысалы, Симпсон-Накаджима шегі). Бұл планетаның өз жұлдызынан қашықтығы планетаға келетін жұлдыздық ағынның мөлшерін анықтайды, бұл өз кезегінде планетадан ғарышқа қайта сәулеленетін ұзын толқынды сәулеленудің мөлшерін анықтайды. Өмір сүруге жарамды аймақтың ішкі шегін есептеу Симпсон-Накаджима немесе ылғалды парниктік шегін есептеу үшін қолданылатын модельге күшті түрде байланысты. Термалды сәулелену шектерінің әртүрлі есептелген мәндеріне алып келген, қазіргі және дәлірек HITEMP дерекқорын пайдалану. Планеталық айналу және жергілікті су араласу қатынастары, сондай-ақ бұлтты кері байланыстар сияқты әсерлерді ескеретін үш өлшемді климаттық модельдерді пайдалану арқылы дәлірек есептеулер жасалды. Термалды сәулелену шектерін есептеуде бұлттардың әсері әлі де даулы (әсіресе, су бұлттары оң немесе теріс кері байланыс әсерін көрсетеді ме). Бұл жағдайда, ерте Венера шығатын термалды сәулелену Симпсон-Накаджима шегінен төмен, бірақ ылғалды парниктік шегінен жоғары болса, жаһандық мұхитқа ие болуы мүмкін. Венера Күнмен күшті қыздырылғандықтан, су буы атмосферада жоғары көтеріліп, ультракүлгін сәулелермен сутегі мен оттегіге бөлінеді. Сутегі атмосферадан қашып кетеді, ал оттек қайта бірігіп, планета бетіндегі темірмен байланысады, бұл оны тұрақтанған қақпақ планетасына айналдырады. Көміртегі диоксиді, қазіргі Венера атмосферасындағы басты парниктік газ, көміртегінің айналымының Жерге қарағанда нашарлығына байланысты үлкен концентрацияға ие, онда вулканнан шығатын көміртегі диоксиді геологиялық уақыт шкаласында карбонат-силикат циклі арқылы Жерге батып, жауын-шашынға байланысты.
A runaway greenhouse effect will occur when a planet's atmosphere contains greenhouse gas in an amount sufficient to block thermal radiation from leaving the planet, preventing the planet from cooling and from having liquid water on its surface. A runaway version of the greenhouse effect can be defined by a limit on a planet's outgoing longwave radiation which is asymptotically reached due to higher surface temperatures evaporating water into the atmosphere, increasing its optical depth. This positive feedback means the planet cannot cool down through longwave radiation (via the Stefan–Boltzmann law) and continues to heat up until it can radiate outside of the absorption bands of the water vapour. The runaway greenhouse effect is often formulated with water vapour as the condensable species. The water vapour reaches the stratosphere and escapes into space via hydrodynamic escape, resulting in a desiccated planet. This likely happened in the early history of Venus. Research in 2012 found that almost all lines of evidence indicate that it is unlikely to be possible to trigger a full runaway greenhouse on Earth, merely by adding greenhouse gases to the atmosphere. However, the authors cautioned that "our understanding of the dynamics, thermodynamics, radiative transfer and cloud physics of hot and steamy atmospheres is weak", and that we "cannot therefore completely rule out the possibility that human actions might cause a transition, if not to full runaway, then at least to a much warmer climate state than the present one". A 2013 article concluded that runaway greenhouse "could in theory be triggered by increased greenhouse forcing", but that "anthropogenic emissions are probably insufficient". Venus like conditions on Earth require a large long term forcing that is unlikely to occur until the sun brightens by some tens of percents, which will take a few billion years. Earth is expected to experience a runaway greenhouse effect "in about 2 billion years as solar luminosity increases". ]]While the term was coined by Caltech scientist Andrew Ingersoll in a paper that described a model of the atmosphere of Venus, the initial idea of a limit on terrestrial outgoing infrared radiation was published by George Simpson in 1927. The physics relevant to the, later termed, runaway greenhouse effect was explored by Makoto Komabayashi at Nagoya university. Assuming a water vapor saturated stratosphere, Komabayashi and Ingersoll independently calculated the limit on outgoing infrared radiation that defines the runaway greenhouse state. The limit is now known as the Komabayashi–Ingersoll limit to recognize their contributions. The runaway greenhouse effect is often formulated in terms of how the surface temperature of a planet changes with differing amounts of received starlight. If the planet is assumed to be in radiative equilibrium, then the runaway greenhouse state is calculated as the equilibrium state at which water cannot exist in liquid form. In radiative equilibrium, a planet's outgoing longwave radiation (OLR) must balance the incoming stellar flux. The Stefan–Boltzmann law is an example of a negative feedback that stabilizes a planet's climate system. If the Earth received more sunlight it would result in a temporary disequilibrium (more energy in than out) and result in warming. However, because the Stefan–Boltzmann response mandates that this hotter planet emits more energy, eventually a new radiation balance can be reached and the temperature will be maintained at its new, higher value. Assuming radiative equilibrium, runaway greenhouse limits on outgoing longwave radiation correspond to limits on the increase in stellar flux received by a planet to trigger the runaway greenhouse effect. Two limits on a planet's outgoing longwave radiation have been calculated that correspond with the onset of the runaway greenhouse effect: the Komabayashi–Ingersoll limit Under this definition, the inner edge of the habitable zone (i. e., the closest point to a star that a planet can be until it can no longer sustain liquid water) is determined by the outgoing longwave radiation limit beyond which the runaway greenhouse process occurs (e. g., the Simpson–Nakajima limit). This is because a planet's distance from its host star determines the amount of stellar flux the planet receives, which in turn determines the amount of outgoing longwave radiation the planet radiates back to space. Calculating the inner edge of the habitable zone is strongly dependent on the model used to calculate the Simpson–Nakajima or moist greenhouse limit. use the more current and accurate HITEMP database, which has led to different calculated values of thermal radiation limits. More accurate calculations have been done using three dimensional climate models that take into account effects such as planetary rotation and local water mixing ratios as well as cloud feedbacks. The effect of clouds on calculating thermal radiation limits is still in debate (specifically, whether or not water clouds present a positive or negative feedback effect). In this scenario, early Venus may have had a global ocean if the outgoing thermal radiation was below the Simpson–Nakajima limit but above the moist greenhouse limit. Venus is sufficiently strongly heated by the Sun that water vapor can rise much higher in the atmosphere and be split into hydrogen and oxygen by ultraviolet light. The hydrogen can then escape from the atmosphere while the oxygen recombines or bonds to iron on the planet's surface. meaning it would be a stagnant lid planet. Carbon dioxide, the dominant greenhouse gas in the current Venusian atmosphere, owes its larger concentration to the weakness of carbon recycling as compared to Earth, where the carbon dioxide emitted from volcanoes is efficiently subducted into the Earth by plate tectonics on geologic time scales through the carbonate–silicate cycle, which requires precipitation to function.
Жер
Атмосфералық көмірқышқыл газы деңгейінің парниктік эффектіге тигізетін әсері жөніндегі алғашқы зерттеулер Жерді парниктік эффектінің шегінен шығару үшін көмірқышқыл газының өте көп мөлшері қажет екенін көрсетті. Климат ғалымы Джон Хоутон 2005 жылы "[Венерадағыдай] Жерде парниктік эффектің қашып кетуі мүмкін емес" деп жазды. Алайда, климаттанушы Джеймс Хансен "Менің немерелерімнің дауылдары" (2009) еңбегінде көмірді жағу және мұнай құмдарын өндіру Жерде парниктік эффектінің қашып кетуіне әкелетінін мәлімдеді. 2013 жылы климаттық модельдерде су буының әсерін қайта бағалау, Джеймс Хансеннің болжамын іске асыру үшін Жер қабығындағы барлық мұнай, көмір және табиғи газды жағудан шығарылатын CO2 мөлшерінен он есе көп қажет екенін көрсетті. Толық үш өлшемді модельдер көрсеткендей, ылғалды парниктік эффектінің беткі температурадағы шегі бір өлшемді модельдердегіден жоғары, сондықтан ылғалды парниктік эффектіні бастау үшін бір өлшемді модельдерге қарағанда көмірқышқыл газының көбірек мөлшері қажет. немесе Палеоцен-Эоцен термиялық максимумы. Сонымен қатар, соңғы 500 миллион жылдың 80% -ында Жердің жылыжай эффектісінің нәтижесінде жылыжай жағдайында болғанына сенімді, онда планетада құрлықтағы мұздықтар болмаған, көмірқышқыл газы және басқа жылыжай газдарының (мысалы, су буы және метан) деңгейі жоғары болған, ал теңіз бетінің температурасы (SST) тропиктерде 40°C (104°F) -тан полярлық аймақтарда 16°C (65°F) дейін ауысқан.
Early investigations on the effect of atmospheric carbon dioxide levels on the runaway greenhouse limit found that it would take orders of magnitude higher amounts of carbon dioxide to take the Earth to a runaway greenhouse state. Climate scientist John Houghton wrote in 2005 that "[there] is no possibility of [Venus's] runaway greenhouse conditions occurring on the Earth". However, climatologist James Hansen stated in Storms of My Grandchildren (2009) that burning coal and mining oil sands will result in runaway greenhouse on Earth. A re evaluation in 2013 of the effect of water vapor in the climate models showed that James Hansen's outcome would require ten times the amount of CO2 we could release from burning all the oil, coal, and natural gas in Earth's crust. Full three dimensional models have shown that the moist greenhouse limit on surface temperature is higher than that found in one dimensional models and thus would require a higher amount of carbon dioxide to initiate a moist greenhouse than in one dimensional models. or Paleocene–Eocene Thermal Maximum. Additionally, during 80% of the latest 500 million years, the Earth is believed to have been in a greenhouse state due to the greenhouse effect, when there were no continental glaciers on the planet, the levels of carbon dioxide and other greenhouse gases (such as water vapor and methane) were high, and sea surface temperatures (SSTs) ranged from 40 °C (104 °F) in the tropics to 16 °C (65 °F) in the polar regions.
Қашықтағы болашақ
Ғалымдардың көпшілігі ұзақ мерзімде парниктік эффектінің қатарынан шығуына болады деп санайды, себебі Күн қартайған сайын бірте-бірте жарқырай түседі және Жердегі барлық тіршіліктің жойылуына себеп болады. Күннің жарықтығы шамамен бір миллиард жылдан кейін 10%-ға артқанда, Жердің беткі температурасы (албедо жеткілікті деңгейде артпаса) көтеріліп, Жердің температурасы тез өсіп, мұхиттары қайнап, нәтижесінде бүгінгі Венера сияқты, жылыжай планетаға айналады. Қазіргі уақыттағы жоғалу қарқыны шамамен 1 миллион жылда 1 миллиметр мұхит суы. Бұл тропосфераның жоғарғы қабатының суық тұзақ ретінде әрекет етуіне байланысты, ол Жердің суын қазіргі уақытта ғарышқа толығымен жоғалтуына кедері келтіреді, тіпті адамның әрекетінен туындаған жаһандық жылынуға қарамастан (осы себепті климаттың өзгеруі жақын арада ауа райының қалыптан тыс құбылыстарын одан бетерлетеді, себебі жылы атмосфера көбірек ылғалды сіңіре алады, және жаһандық жылынуға қарамастан, суық тұзақ қазіргі атмосфераның су буының ғарышқа жылдам жоғалуына мүмкіндік бермейтіндей суық болып қалады). Бұл мұздықтар мен полярлық мұздың еруінен туындаған, қазіргі уақытта теңіз деңгейінің көтерілуі сияқты, теңіз деңгейінің қысқа мерзімді өзгерістерімен салыстырғанда көлеңкеде қалады. Дегенмен, жылдамдық күн жылыған сайын бірте-бірте үдеп, ақырында әр 1000 жылда 1 миллиметрге жетеді, нәтижесінде атмосфера осылай ыстыққа дейін қыздырылып, суық тұзақ одан да жоғары жылжып, ақырында судың ғарышқа жоғалуына кедері келтірмейді.
Most scientists believe that a runaway greenhouse effect is inevitable in the long term, as the Sun gradually becomes more luminous as it ages, and will spell the end of all life on Earth. As the Sun becomes 10% brighter about one billion years from now, the surface temperature of Earth will reach (unless Albedo is increased sufficiently), causing the temperature of Earth to rise rapidly and its oceans to boil away until it becomes a greenhouse planet, similar to Venus today. The current loss rate is approximately one millimeter of ocean per million years. This is due to the colder upper layer of the troposphere acting as a cold trap currently preventing Earth from permanently losing its water to space at present, even with manmade global warming (this is also the reason why climate change is only going to make extreme weather events worse in the near term, as a warmer atmosphere can hold more moisture, as even with global warming, the cold trap ensures that the current atmosphere will still be too cold to allow water vapor to be rapidly lost to space). This is being overshadowed by shorter term changes in sea level, such as the currently rising sea level due to the melting of glaciers and polar ice. However, the rate is gradually accelerating, as the sun gets warmer, to perhaps as fast as one millimeter every 1000 years, by ultimately making the atmosphere so hot that the cold trap is pushed even higher up until it eventually fails to prevent the water from being lost to space.