Парниковый эффект. (часть 2-я)
В первой части темы (см. "Парниковый эффект. (часть 1-я)" ) мы разобрались с тем, что же такое парниковый эффект (далее - ПЭ), и как именно он работает. Теперь можно приступить к ответу на главный вопрос, который мучает всех, а именно: какова же реальная причина Глобального потепления (далее - ГП)?
Все, кто читал мои предыдущие статьи, посвященные ГП:
"Глобальное потепление."
"Климат среднего Поволжья и Глобальное потепление"
"Транспирация и её влияние на климат."
"Лесные пожары и глобальное потепление."
"О влиянии леса на вечную мерзлоту."
"Доказательство" Всемирного потопа №5."
"Последние сюрпризы Глобального потепления."
"Глобальное потепление и углекислый газ."
в курсе, что ГП вызвано бесконтрольной вырубкой лесов и, как следствие, опустыниванием суши. Пришло время разобрать этот вопрос более тщательно, с привлечением математического аппарата.
Ранее (см. "Парниковый эффект. (часть 1-я)" ) был озвучен тот факт, что благодаря конвекции происходит более интенсивная циркуляция атмосферного воздуха, приводящая к ускоренной передаче накопленной энергии от более теплых областей Земли к более холодным, с последующим выведением в космос, т.к. именно он отвечает за то, что бы холодные части Земли оставались холодными.
Это прекрасно, но теперь надо выяснить: какое же физическое явление ответственно за создание конвективных потоков в атмосфере?
Если задать такой вопрос горе-ученому, то можно услышать примерно следующее: "Теплые потоки воздуха, нагретые поверхностью Земли, поднимаются в верхние слои тропосферы (5-10 км), где охлаждаются и опускаются вниз. А поднимаются они потому, что теплый воздух легче холодного. Процесс этот происходит аналогично в любой жидкой или газообразной среде и является следствием закона Архимеда."
Это верно, хотя и отчасти, однако конвекция такого типа работает в вертикальном направлении, а что же заставляет гигантские массы атмосферного воздуха перемещаться на тысячи км в горизонтальном направлении?
На такой вопрос горе-ученые или промолчат, или начнут мямлить, как двоечник у доски, что-то про перепад давлений, забывая, однако, пояснить: что же является причиной возникновения этого перепада.
Ну в общем, как от козла молока не получить, так и от горе-ученых мы не добьемся ни чего путного и в этом вопросе, поэтому, опять придется самим себя выручать.
Уже в 2015 г., в статье "Климат среднего Поволжья и Глобальное потепление." мы выяснили, что причиной большинства, если не всех, конвективных потоков в атмосфере, является диффузия водяного пара (далее - ВП).
Освежим в памяти понятие "диффузии".
Диффузия - это процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.
Диффузия заставляет ВП перемещаться из тех мест, где его много, а это поверхности океанов, морей, озер и рек, а так же большие лесные массивы, в те места, где его мало. А мало ВП в центрах его конденсации и преобразования в воду, жидкую или твердую. Такими центрами конденсации на Земле являются:
- во-первых, верхние слои тропосферы (5-10 км);
- во-вторых, полярные регионы Земли и высокогорье;
- в-третьих, подземные водоносные горизонты.
Именно процесс испарения воды в одной части биосферы Земли и конденсация ВП в другой её части и создает ту разность давления, парциального давления ВП, которая увлекает воздушные потоки и в горизонтальном, и в вертикальном направлениях.
Чем эти потоки интенсивнее, чем больше они содержат в себе водяных паров, тем интенсивнее охлаждается земная поверхность.
Давайте попробуем подсчитать, так сказать показать на пальцах малограмотным горе-ученым, сколько же тепла теряет земная поверхность в результате испарения воды.
Паробразование - это, как мы уже знаем, процесс эндотермический, т.е. идущий с поглощением тепла из окружающей среды.
В этом легко убедиться если вспомнить, что летом в жаркие дни по улицам города ходят (или ходили раньше, когда мы жили в самой лучшей в мире стране) поливальные машины и заливают их водой. Делать это нужно не столько для того, что бы смыть с дорог грязь, сколько для того, что бы испарившаяся с асфальтового покрытия вода забирала некоторое количество полученной от Солнца энергии и тем самым уменьшала его (покрытия) температуру. Охладившийся асфальт будет меньше греть воздух и людям станет легче переносить жару.
Но вернемся к океанам и лесам.
Теплота, или количество энергии, забираемая ВП, расчитывается по формуле:
Q = L * m ,
где L (Дж/кг) - удельная теплота парообразования;
m (кг) - масса испарившейся воды.
Для воды - L = 2,26 * 106 Дж/кг.
В интернете можно найти количественные показатели ипарения воды с поверхности Мирового океана (далее - МО). В пересчете получается, что с каждого квадратного метра поверхности МО в сутки испаряется 3,6 л (кг) воды.
Количество утилизируемой при этом энергии равно:
Q = 2,26 * 106 * 3,6 = 8,136 * 106 Дж/сут, или - 8136 кДж/сут.
В том же интернете находим количество тепла, получаемого поверхностью Земли от Солнца. После преобразования, в требуемую нам размерность, получим следующую цифру:
Q = 20736 кДж/сут.
Таким образом, примерно 40% полученной от Солнца энергии расходуется МО на испарение воды. Эти 40% энергии устремляются, вместе с молекулами ВП вверх, где, на высоте от 5 до 10 тысяч метров, при кондесации ВП и образовании облаков, выделяются, нагревая ледяное пространство верхних слоев тропосферы.
В результате 40% полученной МО от Солнца энергии не участвуют в создании ПЭ.
Львиную долю остальных 60% энергии МО поглощает, благодаря той же конвекции. Глубина прогрева вод МО превышает 1500 м. Ниже температура воды постоянна и равна -3,5°С.
Горе-ученые подсчитали, что МО поглощает примерно 90% от избыточной тепловой энергии, получаемой земной атмосферой в результате ГП.
Т.е. МО выступает в качестве фактора, препятствующего ГП.
Но дело в том, что МО на Земле существовал и 100 лет назад и тысячу и миллион, однако это не препятствовало многочисленным периодам похолоданий и потеплений, имевшим место в истории.
Следовательно, причину ГП надо искать не в МО, а на суше. Здесь существует такой мощный инструмент регулирования ПЭ, как транспирация растений.
Вспомним, что же такое "транспирация":
Транспирация - это процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды, поступающей через корни, используется непосредственно для нужд роста и метаболизма. Оставшиеся 99-99,5 % теряются через транспирацию.
Главным источником производства ВП на суше являются тропические леса (далее - ТЛ). Это понятно, поскольку это наиболее прогреваемые Солнцем регионы. Прогреваемые круглый год, в отличие от области умеренных широт. А о приполярных регионах и говорить нечего. Их вклад в парообразование мизерный. Поэтому, обратимся за справочной информацией о ТЛ.
К сожалениею, господа горе-ученые не смогли каким-либо образом измерить количество ВП производимого ТЛ. Однако, у них получилось определить количество осадков выпадающих там ежегодно.
В ТЛ дожди идут практически ежедневно и круглый год. Вода, испарившаяся с утра и до обеда, проливается дождем с обеда и до вечера, поэтому не будет ошибкой выпавшие в ТЛ осадки считать испарившейся в них же водой.
Итак, по данным того же интернета, в ТЛ выпадает в год 2000-7000 мм осадков. Возьмем средне-арифметическую цифру - 4500 мм. Это значит, что в сутки ТЛ производит - 4500/365 = 12,33 кг ВП.
Если взять среднее значение между максимальным в тропиках и почти нулевым в приполярье, то мы получаем цифру - 6,16 кг/сут.
Подсчитаем количество расходуемой на транспирацию энергии:
Q = 2,26 * 106 * 6,16 = 13,92 * 106 Дж/сут, или - 13920 кДж/сут.
Если сравнить со среднесуточным количеством получаемой солнечной энергии (Q = 20736 кДж/сут. ), то получается, что деревья утилизируют, т.е., с помощью транспирации, переправляют в верхние слои тропосферы 67,13 %, т.е. примерно 2/3, приходящейся на сушу, энергии Солнца.
Другими словами, если на материке растет лес, и почва под этим лесом получает от Солнца некое количество энергии, то вырубив все деревья, мы увеличим это количество в ТРИ раза.
Причем, в отличие от океана, материк - это твердое тело, а значит прогреваться может только за счет теплопроводности, т.е. на очень незначительную, буквально исчисляемую несколькими метрами, глубину, поэтому большая часть, полученной сушей солнечной энергии, направляется прямиком в атмосферу.
К тому же, лишенная растительности почва пересыхает, а значит, создающий восходящие конвективные потоки, ВП не образуется. Следовательно, все тепло локализуется в приземных слоях тропосферы, усиливая ПЭ.
И наконец, последний, хотя и не по значимости фактор - это то, что большинство пустынь на Земле располагаются в тропических и субтропических широтах, т.е. там, где мощность инсоляции максимальная, а значит, отсутствие лесов именно в этой части суши сильнее всего усиливает ПЭ и ускоряет ГП.
Внимательный читатель возможно спросит: если опустынивание усиливает ПЭ и ускоряет ГП, то почему же человечество только в последнее время его заметило, хотя большинство пустынь возникло уже очень давно.
Таким я бы посоветовал прочитать, или перечитать, статью "Лесные пожары и глобальное потепление.". В ней описан механизм стабилизации, препятствующий ГП.
В двух словах, суть механизма состоит в том, что увеличение температуры атмосферы из-за вырубки ТЛ (тропических лесов) компенсируется изменением состава лесов средних широт, а именно, хвойные растения заменяются лиственными. Такая замена останавливает ГП, стабилизируя среднюю температуру. Проблема в том, что возможности этого механизма не бесконечны, и именно в последнее время они себя исчерпали. Дальнейшее увеличение площади лиственных лесов средних широт уже не может компенсировать вырубку ТЛ, результатом чего стало постоянное увеличение средней температуры по планете, т.е. ГП.
Итак, цифра получена. Регулируя площадь лесонасаждений, можно изменять, т.е. увеличивать, или уменьшать, количество получаемой материком энергии ТРОЕКРАТНО. Это мощнейший инструмент для управления климатом, по сравнению с которым все прочие факторы, о которых гундят днем и ночью горе-ученые, просто пыль под ногами.
Все, кто читал мои предыдущие статьи, посвященные ГП:
"Глобальное потепление."
"Климат среднего Поволжья и Глобальное потепление"
"Транспирация и её влияние на климат."
"Лесные пожары и глобальное потепление."
"О влиянии леса на вечную мерзлоту."
"Доказательство" Всемирного потопа №5."
"Последние сюрпризы Глобального потепления."
"Глобальное потепление и углекислый газ."
в курсе, что ГП вызвано бесконтрольной вырубкой лесов и, как следствие, опустыниванием суши. Пришло время разобрать этот вопрос более тщательно, с привлечением математического аппарата.
Ранее (см. "Парниковый эффект. (часть 1-я)" ) был озвучен тот факт, что благодаря конвекции происходит более интенсивная циркуляция атмосферного воздуха, приводящая к ускоренной передаче накопленной энергии от более теплых областей Земли к более холодным, с последующим выведением в космос, т.к. именно он отвечает за то, что бы холодные части Земли оставались холодными.
Это прекрасно, но теперь надо выяснить: какое же физическое явление ответственно за создание конвективных потоков в атмосфере?
Если задать такой вопрос горе-ученому, то можно услышать примерно следующее: "Теплые потоки воздуха, нагретые поверхностью Земли, поднимаются в верхние слои тропосферы (5-10 км), где охлаждаются и опускаются вниз. А поднимаются они потому, что теплый воздух легче холодного. Процесс этот происходит аналогично в любой жидкой или газообразной среде и является следствием закона Архимеда."
Это верно, хотя и отчасти, однако конвекция такого типа работает в вертикальном направлении, а что же заставляет гигантские массы атмосферного воздуха перемещаться на тысячи км в горизонтальном направлении?
На такой вопрос горе-ученые или промолчат, или начнут мямлить, как двоечник у доски, что-то про перепад давлений, забывая, однако, пояснить: что же является причиной возникновения этого перепада.
Ну в общем, как от козла молока не получить, так и от горе-ученых мы не добьемся ни чего путного и в этом вопросе, поэтому, опять придется самим себя выручать.
Уже в 2015 г., в статье "Климат среднего Поволжья и Глобальное потепление." мы выяснили, что причиной большинства, если не всех, конвективных потоков в атмосфере, является диффузия водяного пара (далее - ВП).
Освежим в памяти понятие "диффузии".
Диффузия - это процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.
Диффузия заставляет ВП перемещаться из тех мест, где его много, а это поверхности океанов, морей, озер и рек, а так же большие лесные массивы, в те места, где его мало. А мало ВП в центрах его конденсации и преобразования в воду, жидкую или твердую. Такими центрами конденсации на Земле являются:
- во-первых, верхние слои тропосферы (5-10 км);
- во-вторых, полярные регионы Земли и высокогорье;
- в-третьих, подземные водоносные горизонты.
Именно процесс испарения воды в одной части биосферы Земли и конденсация ВП в другой её части и создает ту разность давления, парциального давления ВП, которая увлекает воздушные потоки и в горизонтальном, и в вертикальном направлениях.
Чем эти потоки интенсивнее, чем больше они содержат в себе водяных паров, тем интенсивнее охлаждается земная поверхность.
Давайте попробуем подсчитать, так сказать показать на пальцах малограмотным горе-ученым, сколько же тепла теряет земная поверхность в результате испарения воды.
Паробразование - это, как мы уже знаем, процесс эндотермический, т.е. идущий с поглощением тепла из окружающей среды.
В этом легко убедиться если вспомнить, что летом в жаркие дни по улицам города ходят (или ходили раньше, когда мы жили в самой лучшей в мире стране) поливальные машины и заливают их водой. Делать это нужно не столько для того, что бы смыть с дорог грязь, сколько для того, что бы испарившаяся с асфальтового покрытия вода забирала некоторое количество полученной от Солнца энергии и тем самым уменьшала его (покрытия) температуру. Охладившийся асфальт будет меньше греть воздух и людям станет легче переносить жару.
Но вернемся к океанам и лесам.
Теплота, или количество энергии, забираемая ВП, расчитывается по формуле:
Q = L * m ,
где L (Дж/кг) - удельная теплота парообразования;
m (кг) - масса испарившейся воды.
Для воды - L = 2,26 * 106 Дж/кг.
В интернете можно найти количественные показатели ипарения воды с поверхности Мирового океана (далее - МО). В пересчете получается, что с каждого квадратного метра поверхности МО в сутки испаряется 3,6 л (кг) воды.
Количество утилизируемой при этом энергии равно:
Q = 2,26 * 106 * 3,6 = 8,136 * 106 Дж/сут, или - 8136 кДж/сут.
В том же интернете находим количество тепла, получаемого поверхностью Земли от Солнца. После преобразования, в требуемую нам размерность, получим следующую цифру:
Q = 20736 кДж/сут.
Таким образом, примерно 40% полученной от Солнца энергии расходуется МО на испарение воды. Эти 40% энергии устремляются, вместе с молекулами ВП вверх, где, на высоте от 5 до 10 тысяч метров, при кондесации ВП и образовании облаков, выделяются, нагревая ледяное пространство верхних слоев тропосферы.
В результате 40% полученной МО от Солнца энергии не участвуют в создании ПЭ.
Львиную долю остальных 60% энергии МО поглощает, благодаря той же конвекции. Глубина прогрева вод МО превышает 1500 м. Ниже температура воды постоянна и равна -3,5°С.
Горе-ученые подсчитали, что МО поглощает примерно 90% от избыточной тепловой энергии, получаемой земной атмосферой в результате ГП.
Т.е. МО выступает в качестве фактора, препятствующего ГП.
Но дело в том, что МО на Земле существовал и 100 лет назад и тысячу и миллион, однако это не препятствовало многочисленным периодам похолоданий и потеплений, имевшим место в истории.
Следовательно, причину ГП надо искать не в МО, а на суше. Здесь существует такой мощный инструмент регулирования ПЭ, как транспирация растений.
Вспомним, что же такое "транспирация":
Транспирация - это процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды, поступающей через корни, используется непосредственно для нужд роста и метаболизма. Оставшиеся 99-99,5 % теряются через транспирацию.
Главным источником производства ВП на суше являются тропические леса (далее - ТЛ). Это понятно, поскольку это наиболее прогреваемые Солнцем регионы. Прогреваемые круглый год, в отличие от области умеренных широт. А о приполярных регионах и говорить нечего. Их вклад в парообразование мизерный. Поэтому, обратимся за справочной информацией о ТЛ.
К сожалениею, господа горе-ученые не смогли каким-либо образом измерить количество ВП производимого ТЛ. Однако, у них получилось определить количество осадков выпадающих там ежегодно.
В ТЛ дожди идут практически ежедневно и круглый год. Вода, испарившаяся с утра и до обеда, проливается дождем с обеда и до вечера, поэтому не будет ошибкой выпавшие в ТЛ осадки считать испарившейся в них же водой.
Итак, по данным того же интернета, в ТЛ выпадает в год 2000-7000 мм осадков. Возьмем средне-арифметическую цифру - 4500 мм. Это значит, что в сутки ТЛ производит - 4500/365 = 12,33 кг ВП.
Если взять среднее значение между максимальным в тропиках и почти нулевым в приполярье, то мы получаем цифру - 6,16 кг/сут.
Подсчитаем количество расходуемой на транспирацию энергии:
Q = 2,26 * 106 * 6,16 = 13,92 * 106 Дж/сут, или - 13920 кДж/сут.
Если сравнить со среднесуточным количеством получаемой солнечной энергии (Q = 20736 кДж/сут. ), то получается, что деревья утилизируют, т.е., с помощью транспирации, переправляют в верхние слои тропосферы 67,13 %, т.е. примерно 2/3, приходящейся на сушу, энергии Солнца.
Другими словами, если на материке растет лес, и почва под этим лесом получает от Солнца некое количество энергии, то вырубив все деревья, мы увеличим это количество в ТРИ раза.
Причем, в отличие от океана, материк - это твердое тело, а значит прогреваться может только за счет теплопроводности, т.е. на очень незначительную, буквально исчисляемую несколькими метрами, глубину, поэтому большая часть, полученной сушей солнечной энергии, направляется прямиком в атмосферу.
К тому же, лишенная растительности почва пересыхает, а значит, создающий восходящие конвективные потоки, ВП не образуется. Следовательно, все тепло локализуется в приземных слоях тропосферы, усиливая ПЭ.
И наконец, последний, хотя и не по значимости фактор - это то, что большинство пустынь на Земле располагаются в тропических и субтропических широтах, т.е. там, где мощность инсоляции максимальная, а значит, отсутствие лесов именно в этой части суши сильнее всего усиливает ПЭ и ускоряет ГП.
Внимательный читатель возможно спросит: если опустынивание усиливает ПЭ и ускоряет ГП, то почему же человечество только в последнее время его заметило, хотя большинство пустынь возникло уже очень давно.
Таким я бы посоветовал прочитать, или перечитать, статью "Лесные пожары и глобальное потепление.". В ней описан механизм стабилизации, препятствующий ГП.
В двух словах, суть механизма состоит в том, что увеличение температуры атмосферы из-за вырубки ТЛ (тропических лесов) компенсируется изменением состава лесов средних широт, а именно, хвойные растения заменяются лиственными. Такая замена останавливает ГП, стабилизируя среднюю температуру. Проблема в том, что возможности этого механизма не бесконечны, и именно в последнее время они себя исчерпали. Дальнейшее увеличение площади лиственных лесов средних широт уже не может компенсировать вырубку ТЛ, результатом чего стало постоянное увеличение средней температуры по планете, т.е. ГП.
Итак, цифра получена. Регулируя площадь лесонасаждений, можно изменять, т.е. увеличивать, или уменьшать, количество получаемой материком энергии ТРОЕКРАТНО. Это мощнейший инструмент для управления климатом, по сравнению с которым все прочие факторы, о которых гундят днем и ночью горе-ученые, просто пыль под ногами.