Парниковым эффектом называют способность коротковолновой солнечной радиации проходить через прозрачную среду (например, стекло парника или атмосферу), в то время как длинноволновая радиация, излучаемая нагреваемой солнечными лучами поверхностью, стеклом парника (или атмосферой) поглощается. Сванте Аррениус, впервые количественно оценивший повышение температуры Земли при удвоении количества углекислого газа в атмосфере, говорит, что открыл парниковый эффект Фурье: “Фурье утверждал, что атмосфера устроена, как стекло в парнике – потому что она пропускает легкие лучи Солнца (коротковолновую радиацию — profpr), но задерживает темные лучи, идущие от земли». А Википедия в статье “парниковый эффект” пишет: “Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет»”. «Записка о температурах земного шара и других планет», вышедшая в 1827-м году и близко повторяющая неизданную в английском переводе статью Фурье 1824-го года, цитируется часто. На самом деле, «Записка о температурах земного шара и других планет» посвящена теории климата Земли. Фурье подробно анализирует три источника тепла на поверхности Земли: солнечную радиацию, тепло «вечного пламени» в земных недрах и тепло межпланетного пространства. Флеминг приводит вот такую замечательную иллюстрацию физики климата, якобы из статьи Фурье — но в оригинале я ее на нашел, тем более, что написана была статья на французском, а картинка с английскими подписями. Фурье в нескольких местах делает комментарии, из которых можно предположить, что он описывал суть парникового эффекта. В одном месте он пишет о том, что атмосфера прозрачна для солнечных лучей, но гораздо менее прозрачна для “невидимого тепла” земли. Фурье говорит, что если бы воздух был твердым, то теплообмен в атмосфере был бы таким же, как и в гелиотермометре: проходящие через прозрачное стекло лучи солнца нагревают темную внутреннюю поверхность ящика, выстланного пробкой, а длинноволновое излучение нагретого дна стеклом задерживается — и излучается во все стороны, из-за чего температура внутри ящика повышается. Кстати, картинку гелиотермометра я нашел на сайте производителя солнечных печек. Я думаю, именно из-за этого «воздух был бы твердым» Флеминг и считает, что ссылка на Фурье как на первооткрывателя «перникового эффекта» неверна — ведь каждый историк науки знает, что воздух ну совсем не твердый. Однако потом Фурье прямо пишет о том, что измерения гелиотермометром «радиационной температуры» на разных высотах подтверждают существование подобного эффекта и в атмосфере. Сухой осадок таков. Верны или нет ссылки на статью, но получилось так, что первооткрывателем “парникового эффекта” считается Фурье. И еще. Атмосфера не похожа ни на огромный парник, ни на гелиотермометр в описанных Фурье опытах. Но для понимания этого понадобилось еще 80 лет. Кстати Фурье, между делом, как само собой разумеющееся, говорит о том, что человек изменяет климат. Статья Фурье 1827-го года (французский) Перевод 1837-го года оригинальной статьи Фурье 1824-го года в The American Journal of Science. This entry was originally posted at http://profpr.dreamwidth.org/301071.html. Please comment there using OpenID.
| |
В другом — подробно описывает устройство “гелиотермометра”, ящика, покрытого несколькими слоями стекла, с термометрами между слоями – думаю, отсюда Аррениус и взял идею для своей знаменитой ссылки на то, что атмосфера, по мнению Фурье, похожа на парник. 
Краткая история климатического кризиса — Первое российское медиа о климатическом кризисе
Ежедневно мы слышим об изменении климата. История изучения вопроса насчитывает не один век, но только в последние 30 лет международные организации и государства начали осознавать тяжесть проблемы и переходить к действиям.
Greenpeace восстанавливает хронологию событий.Первые шаги
Об изменении климата мы слышим в школах, университетах, по телевидению и в интернете. При этом даже в научных кругах остаются скептики. А что говорить об обывателях, мало заботящихся о том, что средняя температура на Земле стабильно растёт. Проблемой изменения климата учёные заинтересовались ещё в XVII веке. А век спустя была обнаружена связь между геологическими эпохами и изменением климата. Французский учёный Жорж-Луи Леклерк де Бюффон предположил, что Земля в первоначальном виде представляла раскалённый шар, который постепенно остывает, и это сказывается на климате. Шотландский естествоиспытатель Джеймс Геттон обнаружил следы ледников в местах слишком тёплых для них. Другие учёные писали, что ледники — возможная причина валунов в альпийских долинах.
Революционером в изучении климата стал Жозеф Фурье. В 1827 году француз открыл парниковый эффект, предположив, что атмосфера Земли сохраняет тепло.
Фурье подозревал , что человек ответствен за повышение температуры — «прогресс человеческих обществ и действие природных сил могут изменять поверхности, распределение воды и движение воздуха». Физик Клод Пуйе видел причину сохранения тепла в водяном паре и углекислом газе, а американка Ньютон Фут стала первой, кто доказал это в ходе экспериментов. Окончательно закрепил идею существования парниковых газов Джон Тиндаль. Он исследовал поглощение теплового излучения в газах и обнаружил, что водяной пар, метан и углекислый газ задерживают излучение.
Осознание
В 1896 году швед Сванте Аррениус стал первым, кто выдвинул тезис, что выбросы углекислого газа от сжигания ископаемого топлива и других процессов могут вызвать в будущем глобальное потепление. Однако, из-за низких выбросов в конце XIX века, учёный предположил, что такие изменения займут тысячи лет. К его идеям вернулись только к середине XX века.
Сванте АррениусВ конце 1960-х советский климатолог Михаил Будыко разработал теорию климата, повлиявшую на современные взгляды о глобальном потеплении.
Учёный доказал неизбежность антропогенного влияния на климат и роста средней температуры, ограничив возможность кардинальных изменений столетним периодом. В июне 1988 года профессор факультета экологии Колумбийского университета Джеймс Хансен выступил перед конгрессом США, где рассказал об угрозе изменения климата и призвал действовать незамедлительно. Это стало отправной точкой борьбы против глобального потепления. В том же году на Всемирной конференции по изменению атмосферы в Торонто учёные пришли к выводу, что необходимо снизить выбросы парниковых газов к 2005 году на 20%.
Принятие
С 1988 года основной научной организацией, изучающей вопросы изменения климата, является Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), созданная ООН. В своих регулярных докладах группа синтезирует наилучшее доступное на сегодня научное знание о рисках и последствиях изменения климата, а также возможных сценариях дальнейшего изменения климата в зависимости от выбранного пути сокращения выбросов парниковых газов.
На основании этих данных страны и международные организации принимают решения и разрабатывают стратегии действий.
Работа МГЭИК влияет на повестку Рамочной конвенции ООН об изменении климата — основного международного договора по изменению климата, подписанного в 1992 году. Тогда на саммите ООН в Рио-де-Жанейро впервые обсудили политику по сокращению парниковых газов. За базовый взяли 1990 год, чтобы от него рассчитывать будущие сокращения. Принятый в 1997 году в Киото протокол к конвенции обязал страны сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов с 2008 по 2012 в сравнении с базовым годом. Тогда же появились квоты на разрешённые выбросы и рынок зелёных финансов. Если страна или отдельное предприятие сокращает выбросы и подтверждает это независимым аудитом, то сохранённые квоты можно продать.
В 2015 году страны мира приняли 17 Целей устойчивого развития: среди них борьба с изменением климата, сохранение морских экосистем и экосистем суши, ответственное производство и потребление, недорогостоящая и чистая энергия.
Опасные превышения
Атмосфера Земли — это тонкий слой газов, и часть из них — парниковые. Они задерживают тепловое излучение, что делает Землю комфортным местом для жизни: без парниковых газов средняя температура на планете была бы около -18 °C. Но проблема в том, что с начала индустриальной революции человечество нарушило баланс и существенно увеличило концентрации парниковых газов в атмосфере: углекислого газа — на 47%, метана — на 159%, закиси азота — на 23%.
Углекислый газ занимает первое место по вкладу в потепление планеты сегодня, и его концентрация достигла рекордного уровня, как минимум, за последние 800 тыс. лет — в первую очередь из-за выбросов от сжигания угля, нефти и газа, производства цемента, уничтожения лесов. Метан является вторым по важности парниковым газом, и к его антропогенным источникам относятся животноводство, рисоводство, добыча ископаемого топлива, свалки и сжигание биомассы.
Согласие
Анализ данных за 40 лет ещё раз подтвердил , что основной причиной климатического кризиса является деятельность человека. Учёные говорят, что это знание достигло «золотого стандарта» научных данных, степень уверенности приближается к 99,99% и существует только один шанс на миллион, что продолжающееся изменение климата вызвано чем-то другим.
Американское научное общество, объединяющее 18 ассоциаций, ещё в 2009 году писало : «Наблюдения показывают изменение климата, а строгие научные исследования говорят, что парниковые газы, выделяемые в результате деятельности человека — основной их фактор».
Американский геофизический союз и вовсе нивелирует возможность альтернатив: «Основываясь на обширных научных данных, весьма вероятно, что человеческая деятельность, особенно выбросы парниковых газов, — основная причина наблюдаемого с середины XX века потепления.
Никаких альтернативных объяснений, подтверждаемых убедительными доказательствами, не существует».
Российские учёные согласны со своими зарубежными коллегами: в докладе Росгидромета 2014 года подчеркивается, что «…наблюдаемые изменения климата вызваны в первую очередь увеличением концентраций атмосферных парниковых газов вследствие хозяйственной деятельности человека». Аналогичный вывод и в докладе «Об экологическом развитии Российской̆ Федерации в интересах будущих поколений», выпущенном в Кремле в 2016 году: «Установлено, что влияние человека — доминирующая причина глобального потепления. Потепление, в основном, обусловлено ростом концентрации парниковых газов в атмосфере».
МГЭИК считает, что «Влияние человека на климатическую систему очевидно, а современные антропогенные выбросы парниковых газов являются самыми большими в истории. Недавние изменения климата оказали широко распространённые воздействия на антропогенные и природные системы».
Парниковое будущее
Сегодняшний масштаб глобальных усилий по снижению влияния на климат и адаптации к его последствиям пока даже не приближает нас к тому, что необходимо для избежания колоссального будущего ущерба человеческой цивилизации и природе.
Кажется, что реальные климатические изменения не так заметны и катастрофичны, как какие-то другие проблемы — но это пока. Рост средней температуры на 1,5 °C приведёт к поднятию уровня моря, экономическим, политическим и социальным последствиям. Изменение климата может увеличить миграцию, окислить Мировой океан и сделать его менее пригодным для жизни обитателей. Огромные территории Земли ожидает засуха и сокращение плодородных земель, что приведёт к продовольственному кризису. Ряд стран столкнётся с голодом и ростом инфекционных заболеваний. Увеличатся расходы государств на борьбу с последствиями климатических изменений — уже к 2050 году страны будут тратить ежегодно до $27 трлн.
Рост уровня моря может привести к переселению до 2 млрд людей в этом веке. Особенно пострадают развивающиеся страны, население которых зависит от близости к морю. Вспомним землетрясение в Индийском океане 26 декабря 2004 года, вызвавшее разрушительное цунами, когда погибло до 300 тыс. человек. Таяние ледников не приведёт к односекундной гибели тысяч людей, но увеличит миграцию и сопутствующие проблемы.
Специалисты Всемирного банка прогнозируют, что уже к 2050 году страны Южной Азии ощутят кризис урожайности и доступа к чистой пресной воде.
Единственный шанс
Волшебной палочки, в одночасье преобразующей то, что копилось веками, нет. Влияние на климат оказывают различные сферы нашей жизни, а значит изменить нужно всё. С одной стороны, выбросы нужно сокращать во всех секторах: в энергетике, промышленности, лесном и сельском хозяйстве, обращении с отходами. С другой стороны, действовать должны все: государство, бизнес, люди. Если в какой-то из сфер прогресса не будет, шансы стабилизировать климат становятся минимальными. Следите за обновлениями на нашем сайте, чтобы узнать больше о том, как вы можете повлиять на ситуацию.
Таймлайн
Написал: Степан Давиденко, журналист
Редактура: Полина Каркина, Олеся Викулова
27 июля 2020 г.
Поделиться
Познакомьтесь с женщиной, впервые обнаружившей парниковый эффект
Юнис Фут продемонстрировала теплоудерживающие свойства углекислого газа на научной конференции в 1856 году.
Новые оцифрованные записи показывают, что
Ирландскому физику Джону Тиндаллу обычно приписывают открытие парникового эффекта, лежащего в основе науки об изменении климата.
Начиная с 1859 года, он опубликовал серию исследований о том, как парниковые газы, включая углекислый газ, улавливают тепло в атмосфере Земли.
Недавно оцифрованная копия Американского журнала науки и искусства предполагает, что его опередила женщина.
Он включает презентацию Юнис Фут на крупной научной конференции США в 1856 году. Она описывает наполнение стеклянных банок водяным паром, углекислым газом и воздухом и сравнивает, насколько они нагреваются на солнце.
«Наивысший эффект солнечных лучей, как я обнаружила, проявляется в углекислом газе», — пишет она, используя современный термин для обозначения двуокиси углерода.
«Ресивер, содержащий газ, сам сильно нагрелся — очень ощутимо больше, чем другой, — и после извлечения он во много раз дольше охлаждался».
Еженедельный брифинг: Подпишитесь на новости о климатической политике
Далее она предполагает, что концентрация углекислого газа в воздухе может влиять на глобальную температуру.
«Атмосфера из этого газа придала бы нашей земле высокую температуру; и если, как предполагают некоторые, в какой-то период своей истории воздух смешивался с ним в большей пропорции, чем в настоящее время, то с необходимостью должно было произойти повышение температуры как от его собственного действия, так и от увеличения веса».
Вау, @KHayhoe! Не знал, что Юнис Фут определила CO2 как парниковый газ в 1856 году, за несколько лет до Тиндалла: https://t.co/QNaY89866c
— Эд Хокинс (@ed_hawkins) 1 сентября 2016 г.
Климатолог и специалист по связям с общественностью Кэтрин Хейхо нашла вклад Фута после того, как коллега спросил, почему в истории дисциплины не было женщин.
Заинтересовавшись, Хейхо связалась с местными историками и потомками Фут через веб-сайт семейной истории, чтобы попытаться найти ее фотографию или дополнительную информацию.
Результаты Фута не были окончательными, говорит Хейхо, из-за слишком большого количества неконтролируемых факторов в эксперименте. Она не могла предвидеть, что уровень CO2 в атмосфере вырастет с 290 частей на миллион в то время до 400 частей на миллион, что спровоцирует глобальный кризис.
Тем не менее, ее гипотеза была дальновидной, и версия ее эксперимента сегодня используется для обучения старшеклассников.
«В этом была доля удачи, — говорит Хейхо, — но я думаю, это удивительно, что она соединила точки и пришла к выводу, что последующая наука подтвердила свою правоту».
Отчет: Морские слоны участвуют в исследовании антарктического морского льда
Хейхо не первый, кто возродил наследие Фута. В 2011 году независимый исследователь Рэймонд Соренсен опубликовал статью в журнале AAPG Search and Discovery.
Он полагался на отчет наблюдателя о презентации Фут, не имея доступа к ее собственным словам. Отчет Дэвида Уэллса в Ежегоднике научных открытий за 1856 год намекает на то, насколько необычным было появление женщины на таком собрании.
В нем указано: «Проф. Затем Генри прочитал статью миссис Юнис Фут, предварив ее несколькими словами о том, что наука не принадлежит ни к какой стране и ни к какому полу. Сфера женщины охватывает не только красивое и полезное, но и истинное».
Юнис Фут, урожденная Ньютон, вряд ли получила бы такую возможность без поддержки своего мужа Элиши Фут. Судя по соответствующей статье, представленной Елисеем на той же конференции, похоже, что супружеская пара работала вместе.
Они фигурируют в «Дороге к водопаду Сенека», рассказе о движении за права женщин того времени. Элиша был судьей, специализирующимся на патентном праве, и, по словам автора Джудит Веллман, сам запатентовал несколько изобретений, в том числе коньки, сушильную машину и машину для жатки и связывания.
Юнис запатентовала «наполнитель для подошв сапог и ботинок» в 1860 году.
Отчет: У изменения климата теперь есть дата начала расследование. Его публикации более обширны и включают точную количественную оценку того, насколько разные газы поглощают инфракрасное излучение — «лучистое тепло» — от солнца.
«За исключением знаменитых мемуаров М. Пуйе о солнечном излучении через атмосферу, ничего, насколько мне известно, не было опубликовано о передаче лучистого тепла через газообразные тела», — написал он, представляя свою первоначальную результаты Лондонскому королевскому обществу в 1859 году, как цитирует Соренсен.
«Что касается действия других газов на теплоту, то, насколько мне известно, у нас нет ни одного эксперимента».
Может быть сложно оценить претензии на приоритет в науке, говорит Соренсен, особенно если работа не является общественным достоянием.
Но он добавляет: «Очевидно, что Юнис Фут заслуживает похвалы за то, что она была новатором в теме CO2 и его потенциального воздействия на глобальное потепление климата».
Кто открыл парниковый эффект?
18 мая 1859 года ирландский физик Джон Тиндалл написал в своем дневнике: «Этот вопрос полностью в моих руках». Это не загадочная записка. Всего за девять дней до этого он установил свой сложный и умный новый аппарат в Королевском институте в Лондоне, чтобы попытаться обнаружить поглощение тепла газами. Теперь он сделал это. И насколько он знал, никто не делал этого до него.
Вскоре Тиндаль установил, что углекислый газ и водяной пар входят в число газов, поглощающих тепло, а также что они излучают тепло, что является физической основой парникового эффекта. Сделав эти открытия, Тиндаль заложил основу для нашего современного понимания парникового эффекта, изменения климата, метеорологии и погоды.
Но «открыл» ли он парниковый эффект? И был ли он первым?
Ну и да и нет. На оба вопроса.
«Парниковый эффект» является причиной того, что наша планета теплее, чем без атмосферы. Это делает Землю пригодной для жизни.
Его работа в принципе проста. Тепло, исходящее от Солнца, излучается с поверхности земли и поглощается такими газами, как углекислый газ и водяной пар. Те, в свою очередь, сами излучают тепло. Это приводит к увеличению средней температуры поверхности и атмосферы выше, чем она была бы в противном случае.
То, что Тиндаль недвусмысленно и действительно впервые продемонстрировал, было поглощением и излучением некоторыми газами того, что мы теперь называем длинноволновым инфракрасным излучением. Он продемонстрировал физическую основу парникового эффекта. И он знал, что показал. Он писал: «Таким образом, атмосфера допускает вход солнечного тепла, но препятствует его выходу, и в результате возникает тенденция аккумулировать тепло на поверхности планеты».
Он также осознал последствия для понимания климата, написав: «Если, как показывают приведенные выше эксперименты, главное влияние оказывает водяной пар, каждое изменение этого компонента должно вызывать изменение климата. Аналогичные замечания применимы к углекислому газу.
Авторы и права: Пол Уилкинсон
Однако факт существования парникового эффекта уже был известен.
В 1824 г. Жозеф Фурье писал, что «температура [Земли] может быть увеличена благодаря вмешательству атмосферы, потому что теплота в состоянии света находит меньше сопротивления при проникновении в воздух, чем при повторном переходе в воздух, когда превращается в несветящееся тепло». А в 1836 году Клод Пуйе писал: «атмосферный слой… оказывает большее поглощение на земные, чем солнечные лучи».
Тиндаль признал работу обоих. Что он сделал, так это обнаружил и объяснил физическую основу процесса и определил ответственные газы.
Но был ли он вообще первым, кто сделал это?
В последние годы стало очевидно, что американка Юнис Фут сделала аналогичное открытие в 1856 году, за три года до Тиндаля.
Кроме того, Фут предположил за три года до Тиндаля, что изменение количества углекислого газа и водяного пара в атмосфере может изменить климат. Насколько нам известно, она была первой, кто это сделал. Однако она не делала различий между теплом всего солнечного спектра и тем, что мы сейчас называем длинноволновым инфракрасным излучением. Именно последний отвечает за парниковый эффект.
Фут не дал четкого объяснения парникового эффекта. Возможно, она невольно обнаружила это во время своих экспериментов в «тени», но, поскольку она не прокомментировала эти результаты, мы можем только предположить, что она не поняла, что могло быть их причиной. Тиндаль, используя длинноволновое инфракрасное излучение, измерил, понял и объяснил парниковый эффект с точки зрения поглощения и излучения тепла газами, включая углекислый газ и водяной пар в атмосфере.
Ретроспективные заявления о приоритете Фута и Тиндалла стали чем-то вроде знаменитости. Утверждалось, что Тиндалл, должно быть, знал о ее работе и намеренно скрывал ее, хотя нет никаких убедительных доказательств того, что он это сделал.
Ясно, что наше понимание парникового эффекта, его механизма и последствий зависит от многих факторов. В эту историю входят Фурье, Пуйе, Фут и Тиндаль, а также Сванте Аррениус, который вычислил в 189 г.6 повышение температуры в атмосфере, вызванное удвоением уровня углекислого газа, и Гай Каллендар, показавший в 1938 г., что деятельность человека ответственна за повышение уровня углекислого газа и, следовательно, за потенциальное изменение климата.
Сейчас тысячи ученых по всему миру работают над совершенствованием наших знаний и публикуют свои коллективные выводы и выводы в отчетах Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Мы прошли долгий путь с 1850-х годов, даже если практическая проблема того, как политически реагировать на недвусмысленное сообщение о антропогенном изменении климата, остается огромной.
Его работа в принципе проста. Тепло, исходящее от Солнца, излучается с поверхности земли и поглощается такими газами, как углекислый газ и водяной пар. Те, в свою очередь, сами излучают тепло. Это приводит к увеличению средней температуры поверхности и атмосферы выше, чем она была бы в противном случае.
кислота [двуокись углерода], рассеянная по воздуху». И он продолжал: «Такие изменения, возможно, действительно произвели все мутации климата, которые обнаруживают исследования геологов».
Ее экспериментальная установка груба по сравнению с установкой Тиндаля, и нелегко точно оценить, что она измерила или поняла. Тем не менее ее опыты свидетельствовали о поглощении тепла углекислым газом и влажным воздухом.
