Кіріспе

Атмосфералық құбылыс планеталық салқындатуды тудырады. Анти парниктік эффект – бұл аспан денесінің күнінен энергияны дененің жоғарғы атмосферасы сіңіріп немесе шашыратып, сол энергияның бетке жетуіне кедергі келтіріп, беттік салқындатуға әкелетін процесс – парниктік эффекттің керісі. Егер жоғарғы атмосфера барлық күн сәулесін сіңіріп, инфрақызыл (жылу) энергиясына қатысты мөлдір болса, беттік температура 16%-ға төмендеп, елеулі салқындатуға себеп болар еді. Бұл әсер Сатурнның Титан серігінде табылды. Титанның стратосферасындағы органикалық аэрозоль бөлшектерінен тұратын тұман бір мезгілде күн сәулесін сіңіріп, Титан бетінен шығатын инфрақызыл энергияға мөлдір болады. Бұл бетке жететін күн энергиясын азайтып, инфрақызыл энергияның қашуына мүмкіндік береді, соның салдарынан Титанның беті салқындайды. Титанның парниктік және анти парниктік эффектілері бір-бірімен бәсекелеседі. Парниктік эффект Титанды 21 К-қа жылытады, ал анти парниктік эффект 9 К-қа салқындатады, сондықтан жалқы жылыну 12 К-қа тең (= 21 К – 9 К). Архея эонында Жерде осындай тұман болған және анти парниктік эффект тудырған деген болжам бар. Бұл тұман ерте Жердің климатын реттеуге және тұрақтандыруға көмектескен болуы мүмкін. Ядролық жауын-шашын,

Энергиялық баланс

Антижасыл үй эффектісінің планетаға немесе үлкен айға оның жұлдызы энергияның сыртқы көзі ретінде қалай әсер ететінін түсіну үшін, Жер үшін жасалынатындай энергия бюджеті есептелуі мүмкін. Жүйенің әрбір компоненті үшін энергия сақталу принципін сақтау және тұрақты температураны ұстау үшін кіріс энергиясы шығыс энергиясына тең болуы керек. Егер бір энергия көзі екіншісінен артық болса, энергия тепе-теңдігі бұзылады және дененің температурасы тепе-теңдікті қайта орнату үшін өзгереді. Энергия балансын есептеу кезінде электромагниттік спектрдің барлық диапазонындағы энергия көздерін ескеру қажет. Мысалы, Жерде Күннен келетін қысқа толқынды сәулелену мен жер бетінен және атмосферадан шығатын ұзақ толқынды сәулелену арасында тепе-теңдік орнатылады. Компоненттің энергия балансын анықтағаннан кейін температураны есептеуге болады.

Үшпалға қарсы идеалдық әсер

Ең шекті жағдайда, планетаның жоғарғы атмосферасында кеңістікке кері шағылыспаған барлық күн сәулесін сіңіретін, бірақ инфрақызыл ұзын толқынды сәулелерге дерлік өткізетін тұман бар деп есептейік. Кирхофф заңына сәйкес, тұман инфрақызыл сәулеленуді жақсы сіңірмейтін болғандықтан, инфрақызыл сәулеленуді жақсы шығармайды және спектрдің осы бөлігінде кеңістікке де, планета бетіне де аз мөлшерде сәулелендіреді. Стефан-Болцман заңы бойынша, планета бетінің температурасының төртінші дәрежесіне пропорционал энергия шығарады. Беттегі энергия тепе-теңдігі мынадай: мұнда – Стефан-Болцман тұрақтысы, – бет температурасы, ал – жоғарғы атмосферадағы тұманнан шығатын ұзын толқынды сәулелену. Тұман бұл ұзын толқынды сәулеленуді жақсы сіңірмейтін болғандықтан, оның кеңістікке толығымен өтіп кететінін болжауға болады. Келіп түсетін күн энергиясы планета атмосферасының жүйесіне кірмейтін болғандықтан, ғарышқа шағылысы арқылы жоғалған энергия мөлшерін ескеру үшін төмендетілуі керек. Жоғарғы атмосферадағы энергия тепе-теңдігі мынадай: мұнда – келіп түсетін күн энергиясының ағыны, – планеталық альбедо (яғни, шағылыстыру қабілеті), ал – тиімді орташа сәулелену температурасы. Келіп түсетін күн ағыны бүкіл планета бойынша уақыт және кеңістіктік орташа есепке алу үшін төртке бөлінеді, ал – тұман сіңіретін күн энергиясының үлесі. Екінші теңдеуде –ды –мен алмастырсақ, мынаны аламыз: және қатынас тең немесе 0,84. Бұл бет температурасы тиімді орташа сәулелену температурасынан 16%-ға төмендейді дегенді білдіреді, бұл әлеуетті маңызды салқындату әсері. Бұл терминнің қазіргі қолданылуы емес, ол күн сәулесінің жоғары биіктікте сіңірілуіне байланысты беттік салқындауға баса назар аударады.

Теріс парниктік әсермен салыстыру

Теріс парниктік әсер – планеталық емес, жергілікті салқындату тудыратын құбылыс. Антипарниктік әсер стратосферадағы жалпы температура инверсиясын қамтиды, ал теріс парниктік әсер тропосферадағы жергілікті температура инверсиясын қамтиды. Екі әсер де шығатын жылулық сәулеленуді арттырады – теріс парниктік әсерде жергілікті түрде, ал антипарниктік әсерде жаһандық түрде.

Титан туралы

Титанның стратосферасындағы органикалық тұман Жоғарыда сипатталған анти-парник эффектісінің идеалды жағдайында Титанға органикалық тұманның ең жоғары әсері (1 0,84) 82 К = 13 К құрайды. Бұл Титанда анықталған 9 К-тан жоғары. Органикалық тұман метанның фотолиз өнімдері мен нитрилдердің полимерленуі арқылы пайда болады, яғни бұл өнімдер ұзын тізбектер мен ірі молекулаларға бірігеді. Метаннан туындаған полимерлер полициклдік ароматты көмірсутектерден (ПАҚ) және полиацетиленнен тұруы мүмкін. Дегенмен, Титан атмосферасында бұл полимерлердің таралуы тік бойынан біркелкі емес. Нитрил және полиацетилен полимерлері атмосфераның жоғарғы қабаттарында, ал ПАҚ полимерлері стратосферада қалыптасады. Бұл гипотеза әлсіз жас Күн парадоксын шешуге жасалған әрекеттерден туындайды, онда бұрынғыда күн сәулесінің күші төмен болса да, сол кезде Жерде сұйық судың болуын түсіндіру қажет. Судың сұйық күйде қалуын түсіндіру үшін, парниктік газдар Жерді судың толығымен қатып қалмауы үшін жеткілікті түрде жылу ұстауға көмектескен деген болжам бар. Бір гипотеза бойынша, қосымша жылуға көмірқышқыл газы ғана жауапты болса, екінші гипотеза көмірқышқыл газы мен метанның қатысуын қарастырады. Бір модельде постбиотиктік Архея дәуірінде метанның мөлшері 1000 ppm немесе одан да жоғары болуы мүмкін екені, ал көмірқышқыл газының мөлшері 5000 ppm дейін төмендеуі мүмкін екені көрсетілді, бұл 2022 жылғы көрсеткіштен шамамен 12 есе көп. Алайда, метан мен көмірқышқыл газының осы 0,2 арақатынасында метанның фотолизінен түзілген өнімдер ұзын тізбекті молекулаларға полимерленуі мүмкін, олар бөлшектерге бірігіп, анти-парник эффектісін тудыратын органикалық тұманды құрайды.

Қазіргі

Жер атмосферасының қазіргі күйінде, парниктік әсерге қарсы әсердің бірнеше көзі бар. Стратосфералық озон және Жердің термосферасы, төмен жылу өткізбеу қабілеті мен жоғары температураларының арқасында, ішінара парниктік әсерге қарсы әсер тудырады деген ұсыныс бар. Бұл көздердің бәрі температуралық құрылымды қалыптастыруға ықпал етеді, онда ыстық жоғарғы қабат суық беткейге қарағанда биік орналасқан, бұл парниктік әсерге қарсы әсердің ерекшелігі болып табылады.

Басқа планеталарда

Марста атмосфераның жоғарғы қабатына шаңды көтеріп жүретін дауылдардың салдарынан әлсіз парник есесінің болуы туралы талқылаулар жүріп жатыр. Бұл әсердің куәлігі 1976-77 жылдары жасалған Viking 1 өлшемдерінен алынды, онда жаһандық дауылдан кейін жер бетіндегі орташа күндізгі температура 5 градус Цельсийге төмендеді. Компьютерлік модельдеулерді пайдалана отырып, экзопланеталардың жылулық құрылымына фотохимиялық тұманның әсері зерттелді. Бұл модельді ыстық Юпитерлерге қолданған ғалымдар HD 189733 b үшін тұманды қосу атмосфераның кеңеюіне алып келгенін анықтады, бұл электромагниттік спектрде байқалған тік транзит сигналын түсіндіруге көмектесті. Сондай-ақ, HD 209458 b үшін жасалған модель фотохимиялық тұманды және бұлттар сияқты нысандардың пайда болуын болжады.