Адиабатическая теория парникового эффекта
Считается, что атмосфера слабо поглощает солнечную коротковолновую радиацию, которая в большей части достигает земной поверхности, но задерживает длинноволновое (тепловое) излучение этой поверхности, тем самым значительно уменьшая теплоотдачу Земли в космическое пространство. Это принимается за главную причину повышения температуры атмосферного воздуха, и чем выше концентрация в воздухе так называемых «парниковых газов», поглощающих инфракрасное (тепловое) излучение, тем большим оказывается прогрев атмосферы. Идея о разогреве земной атмосферы парниковыми газами впервые была высказана в конце прошлого столетия известным шведским учёным С. Аррениусом и с тех пор принимается на веру практически без проверки.
Обычно главным методом решения таких задач о парниковом эффекте является моделирование процесса прогрева атмосферы по многочисленным, но не очень устойчивым условиям энергетического баланса земной атмосферы. Существующие неопределённости в оценках тех или иных параметров принятой модели, а их насчитывается не менее 30, фактически делают решение самой задачи некорректным. По этой причине рассмотрение природы парникового эффекта мы решили провести с наиболее общих позиций, используя синергетический подход. При таком подходе можно пользоваться только наиболее значимыми и достоверно установленными параметрами среды и определяющими характеристиками управляющего процесса. Например, можно учитывать только такие параметры, как масса атмосферы, её теплоёмкость, осреднённое значение энергии падающего на Землю солнечного излучения, а также принимать во внимание существование сильной отрицательной обратной связи между сферическим альбедо планеты и её осреднённой приземной температурой. При этом, правда, теряется локальная детальность описания парникового эффекта, поскольку модель первого приближения оказывается одномерной и осреднённой по всей Земле.
Однако в некоторых случаях такой подход обладает определёнными преимуществами, поскольку позволяет получать аналитический и однозначный результат решения таких глобальных проблем, как, например, определение влияния состава атмосферы на суммарную величину её парникового эффекта (для всей Земли в целом). Кроме того, надо иметь в виду, что в одномерную модель можно включать дополнительные и локальные параметры, например широту местности, наклон оси вращения Земли к плоскости эклиптики, приток дополнительного тепла потоками воздушных масс (циклонами), альбедо снежного покрова и т.д. Таким путём можно построить трёхмерную и даже четырёхмерную (четвёртое измерение — время) модель парникового эффекта. При этом мы постараемся показать, что главными факторами, ответственными за возникновение комфортных климатических условий на Земле, являются величина солнечной радиации, а также состав, давление и теплоёмкость земной атмосферы.
Обычно главным методом решения таких задач о парниковом эффекте является моделирование процесса прогрева атмосферы по многочисленным, но не очень устойчивым условиям энергетического баланса земной атмосферы. Существующие неопределённости в оценках тех или иных параметров принятой модели, а их насчитывается не менее 30, фактически делают решение самой задачи некорректным. По этой причине рассмотрение природы парникового эффекта мы решили провести с наиболее общих позиций, используя синергетический подход. При таком подходе можно пользоваться только наиболее значимыми и достоверно установленными параметрами среды и определяющими характеристиками управляющего процесса. Например, можно учитывать только такие параметры, как масса атмосферы, её теплоёмкость, осреднённое значение энергии падающего на Землю солнечного излучения, а также принимать во внимание существование сильной отрицательной обратной связи между сферическим альбедо планеты и её осреднённой приземной температурой. При этом, правда, теряется локальная детальность описания парникового эффекта, поскольку модель первого приближения оказывается одномерной и осреднённой по всей Земле.
Однако в некоторых случаях такой подход обладает определёнными преимуществами, поскольку позволяет получать аналитический и однозначный результат решения таких глобальных проблем, как, например, определение влияния состава атмосферы на суммарную величину её парникового эффекта (для всей Земли в целом). Кроме того, надо иметь в виду, что в одномерную модель можно включать дополнительные и локальные параметры, например широту местности, наклон оси вращения Земли к плоскости эклиптики, приток дополнительного тепла потоками воздушных масс (циклонами), альбедо снежного покрова и т.д. Таким путём можно построить трёхмерную и даже четырёхмерную (четвёртое измерение — время) модель парникового эффекта. При этом мы постараемся показать, что главными факторами, ответственными за возникновение комфортных климатических условий на Земле, являются величина солнечной радиации, а также состав, давление и теплоёмкость земной атмосферы.