Про Глобальное Потепление для средней школы
Знания - сила!
Итак, у нас есть сфера - поверхность Земли покрытая тонкой пленкой газов. Она нагревается двумя источниками.
1. Солнце светит на нее снаружи, а второй (более слабый) поток тепла идет изнутри (у Земли ядро - 7000 км расплавленного металла). Как она нагревается понятно. А вот как она охлаждается? Как происходит отток тепла? Она же висит в пустоте?
2. Земля охлаждается только одним и необычным способом - за счет излучения. Частицы света, фотоны, улетают с нее в бесконечность мирового пространства, унося энергию и осуществляя, таким образом, отток тепла. Поток пропорционален 4-ой степени температуры поверхности.
3. Как же можно тепроизолировать ее, как поймать улетающие фотоны? Теплоизоляция осуществляется ТОЛЬКО газовой пленкой, покрывающей Землю. Молекула газа должна поглотить фотон для того, чтобы преградить его путь в просторы Вселенной. После этого может быть разное, но без поглощения поток не замедлить.
4. И тут нас первая неожиданность. Два главных газа атмосферы О2 и N2, кислород и азот, не поглощают фотонов (инфракрасных, длина волны длиннее видимого света), излучаемых Землей. Они прозрачны для них! Это легко померить в лаборатории с любой точностью. Два других газа играют основную роль в ловле фотонов: СО2, углекислый газ, и Н2О, вода в состоянии газа (есть вклад и от других, они тоже все человеческие, но эти основные). Вода - единственная субстанция, которая еще бывает в атмосфере и жидкой, и твердой. И в этих формах она, естественно, тоже ловит фотоны только так.
5. Н2О работает как могучий усилитель вариаций температуры Земли. Маленький рост температуры поверхности - больше испарения воды - дальнейший рост температуры за счет улучшенной теплоизоляции - еще большее испарение воды - и так вплоть до нахождения нового равновесия - на точке гораздо выше начальной небольшой вариации [с метаном похожая ситуация].
6. Оба потока тепла, от Солнца и из недр, столь постоянны (1% вариации), что про них можно забыть. Если поверхность Земли нагревается, то единственной причиной может быть рост теплоизоляции. Но здесь роль играют только СО2 и Н2О, и нет способа управлять вторым. Средняя концентрация Н2О - это просто функция температуры шарика.
7. Так может быть есть какой-то способ повлиять на концентрацию СО2? 4.5 миллиарда лет истории Земли - это, главным образом, история убывающей концентрации СО2 [Иногда прерываемой пополнениями из недр Земли]. Все живое построено из атмосферного СО2 и все инертные остатки (почва, пласты известняка, мраморы, сланцы, торфянники, угольные жилы, скопления нефти и метана) сделаны из того, что было когда-то атмосферным СО2. Биосфера каждый день и каждую секунду вычитает СО2 из атмосферы. А главным буфером/банком СО2 являются океаны: если концентрация вдруг растет, то океаны растворяют в себе этот газ, а если она снижается, высвобождают его назад. Главное - при росте СО2 и биосфера, и океаны работают на сдерживание, поглощение.
8. И вот она вторая неожиданность. СО2 в атмосфере всего 408 ppm - part per million, частей на миллион, то есть лишь 0.04% от ее состава. Благодаря тому, что этот газ редкий, люди имеют возможность существенно поднимать его содержание в атмосфере своей деятельностью. Мы делаем это, сжигая в печах инертные остатки биосферы за предыдущие сотни миллионов лет - метан, уголь, торфы, нефть. Например, промышленность Китая только в 2012 году вбросила в атмосферу 1600 миллионов тонн СО2, больше тонны на каждого жителя. Благодаря неустанной деятельности человечества, за последние 200 лет концентрация СО2 выросла на 40%: с ~280 ppm до ~400 ppm.
[Кстати, симметрии нет. Поднимать умеем сравнительно быстро. Быстро опускать - пока нет. Это потому, что процесс горения идет с высвобождением энергии, а предлагаемые схемы захвата СО2, наоборот, требуют затрат энергии и более сложных агрегатов, чем топка.]
9. Итак, пока все элементарно и проверяется простыми измерениями. А в чем тогда трудность с эффектом Глобального Потепления? Трудность есть огромная. Два положения бесспорны: (а) Потепление вызвано ростом концентрации СО2 - нет никакого другого мыслимого драйвера; (б) Рост этой концентрации ЦЕЛИКОМ результат деятельности людей. [Единственно возможным другим источником могли бы быть вулканы, но сейчас это не они.]
Однако эта бесспорность не помогает. Почему? Потому что крайне трудно предсказать и глобальные, и локальные количественные последствия эффекта:
*** Насколько потеплеет в целом: на 1С, 2, 4? Для сравнения, в последнем Ледниковом Периоде было холоднее в среднем на 6С.
*** Как это потепление будет распределено по километрам, годам, и конкреттным дням? Если в целом +1, то где-то может быть и +6 в среднем по году. А в экстремальные дни, вообще, что угодно.
10. Людей не задевает, допустим, что 30% территории Индии станет абсолютно непригодной для жизни из-за месячных периодов жары выше 45С, если лично у них в городе в ближайшие 20 лет будет, и прохладнее, и солнечнее. Плевали они на чернопопых. А выигрышные города БЕЗУСЛОВНО будут! Обязательно, особенно вначале. В целом климат сместится ближе к тропическому, но где-то будут длительные периоды экстремальной засухи. Никто не знает, кому конкретно станет хуже, а кому лучше, и насколько это будет резко. И предсказать это, с разумной точностью, (пока) невозможно. По 20 различным причинам, которые мы не перечисляем здесь.
* * * *
11. А почему вообще есть такая странная идея, что рост температуры - это может быть не очень хорошо? Ведь всего 52 миллиона лет назад в Антарктиде росли пальмы и лежали крокодилы на пляжах. [Представьте - полярная ночь под пальмами.] Почему это может быть плохо? Есть веская причина. Это происходит ОЧЕНЬ быстро. Предыдущие сравнимые потепления развивались тысячи лет, это происходит за пару сотен. Этa разница по скорости в 10-50 раз критична для живых организмов с репродуктивными периодами существующих длин. Вымрут многие виды, возможно 20% от всего их числа [Понимаю, как смешно про это говорить в России]. И изменения экономической деятельности, переселения народов могут стать неожиданно резкими, создающими "вторичные" неприятности. При этом я говорю про то, что намечается по тренду. Принципиально важно, что в реальности, оно может быть в 5 раз слабее или в 10 раз сильнее (см п. 9.)
12. [Не для средней школы.] Очевидно, опущено много деталей. От серебристых облаков и роли альбедо Земли до опровержения фейковых рассказок про недавние виноградники Гренландии. И еще раз, модели климата все с плохим 4Д разрешением, но этим и опасны игры в СО2. В ближайшие 40 лет безусловно очень сильно потеплеет - градуса на 2 везде - чтобы мы не начали делать сейчас. Но если есть какие-то скрытые непросчитываемые нестабильности (думаю, их нет) эффект может неожиданно оказаться больше, и "кое-где у нас порой" может быть очень неприятно. На самом деле супер глупо не принять дешевых и простых мер, чтобы хотя бы не гнать так лошадей.
* * * *
При общественных дискуссиях на все это накладываются (а) уровень подготовки по физике в школе; (б) традиционное отсутствие логики; (в) интересы нефтяных и угольных корпораций; (г) психоподавленные мазохисткие мотивы; и - скажем так - желание порезвиться на пепле катастроф, которые будут многочисленны, если (а это не исключено полностью) последствия ГП окажутся в десятки раз сильнее, чем консенсусный сценарий.
Как приятно будет идти с моими ребятами по горящему Вашингтону, медальон Пиночета болтается на левой груди, как вдруг что-то такое, то ли человек в оборванной грязной ветоши, то ли гигантская крыса, юркнула в подворотню. А ну - взять это. Ба!! Да это Андрей Николаевич Илларионов собственной персоной, только морда раскурочена. Ну-ка, ну-ка, расскажите нам, уважаемый Андрей Николаевич, почему для вас было неубедительно существование Глобального Потепления? Аа.. Вы просто нагло и подло лгали людям в глаза десятки лет? Такова была полиси вашего Института? Все лгали, и вы заодно? Только лучше всех? А мама не доводила до вас такую концепцию, что врать нехорошо?
Ну, а теперь вам очень стыдно, безумно жалко, что вы так лгали, Андрей Николаевич? Ладно, ладно, не рыдайте взахлеб. Может быть в 2018 сделать ничего уже было нельзя.. Отвести его на базу, проверить на радиоактивность, умыть, покормить. Попробуем подсобным работам научить, не такое время, чтобы бросаться людьми..
* * * *
меня в ленту Оглавление и помощь - здесь
Итак, у нас есть сфера - поверхность Земли покрытая тонкой пленкой газов. Она нагревается двумя источниками.
1. Солнце светит на нее снаружи, а второй (более слабый) поток тепла идет изнутри (у Земли ядро - 7000 км расплавленного металла). Как она нагревается понятно. А вот как она охлаждается? Как происходит отток тепла? Она же висит в пустоте?
2. Земля охлаждается только одним и необычным способом - за счет излучения. Частицы света, фотоны, улетают с нее в бесконечность мирового пространства, унося энергию и осуществляя, таким образом, отток тепла. Поток пропорционален 4-ой степени температуры поверхности.
3. Как же можно тепроизолировать ее, как поймать улетающие фотоны? Теплоизоляция осуществляется ТОЛЬКО газовой пленкой, покрывающей Землю. Молекула газа должна поглотить фотон для того, чтобы преградить его путь в просторы Вселенной. После этого может быть разное, но без поглощения поток не замедлить.
4. И тут нас первая неожиданность. Два главных газа атмосферы О2 и N2, кислород и азот, не поглощают фотонов (инфракрасных, длина волны длиннее видимого света), излучаемых Землей. Они прозрачны для них! Это легко померить в лаборатории с любой точностью. Два других газа играют основную роль в ловле фотонов: СО2, углекислый газ, и Н2О, вода в состоянии газа (есть вклад и от других, они тоже все человеческие, но эти основные). Вода - единственная субстанция, которая еще бывает в атмосфере и жидкой, и твердой. И в этих формах она, естественно, тоже ловит фотоны только так.
5. Н2О работает как могучий усилитель вариаций температуры Земли. Маленький рост температуры поверхности - больше испарения воды - дальнейший рост температуры за счет улучшенной теплоизоляции - еще большее испарение воды - и так вплоть до нахождения нового равновесия - на точке гораздо выше начальной небольшой вариации [с метаном похожая ситуация].
6. Оба потока тепла, от Солнца и из недр, столь постоянны (1% вариации), что про них можно забыть. Если поверхность Земли нагревается, то единственной причиной может быть рост теплоизоляции. Но здесь роль играют только СО2 и Н2О, и нет способа управлять вторым. Средняя концентрация Н2О - это просто функция температуры шарика.
7. Так может быть есть какой-то способ повлиять на концентрацию СО2? 4.5 миллиарда лет истории Земли - это, главным образом, история убывающей концентрации СО2 [Иногда прерываемой пополнениями из недр Земли]. Все живое построено из атмосферного СО2 и все инертные остатки (почва, пласты известняка, мраморы, сланцы, торфянники, угольные жилы, скопления нефти и метана) сделаны из того, что было когда-то атмосферным СО2. Биосфера каждый день и каждую секунду вычитает СО2 из атмосферы. А главным буфером/банком СО2 являются океаны: если концентрация вдруг растет, то океаны растворяют в себе этот газ, а если она снижается, высвобождают его назад. Главное - при росте СО2 и биосфера, и океаны работают на сдерживание, поглощение.
8. И вот она вторая неожиданность. СО2 в атмосфере всего 408 ppm - part per million, частей на миллион, то есть лишь 0.04% от ее состава. Благодаря тому, что этот газ редкий, люди имеют возможность существенно поднимать его содержание в атмосфере своей деятельностью. Мы делаем это, сжигая в печах инертные остатки биосферы за предыдущие сотни миллионов лет - метан, уголь, торфы, нефть. Например, промышленность Китая только в 2012 году вбросила в атмосферу 1600 миллионов тонн СО2, больше тонны на каждого жителя. Благодаря неустанной деятельности человечества, за последние 200 лет концентрация СО2 выросла на 40%: с ~280 ppm до ~400 ppm.
[Кстати, симметрии нет. Поднимать умеем сравнительно быстро. Быстро опускать - пока нет. Это потому, что процесс горения идет с высвобождением энергии, а предлагаемые схемы захвата СО2, наоборот, требуют затрат энергии и более сложных агрегатов, чем топка.]
9. Итак, пока все элементарно и проверяется простыми измерениями. А в чем тогда трудность с эффектом Глобального Потепления? Трудность есть огромная. Два положения бесспорны: (а) Потепление вызвано ростом концентрации СО2 - нет никакого другого мыслимого драйвера; (б) Рост этой концентрации ЦЕЛИКОМ результат деятельности людей. [Единственно возможным другим источником могли бы быть вулканы, но сейчас это не они.]
Однако эта бесспорность не помогает. Почему? Потому что крайне трудно предсказать и глобальные, и локальные количественные последствия эффекта:
*** Насколько потеплеет в целом: на 1С, 2, 4? Для сравнения, в последнем Ледниковом Периоде было холоднее в среднем на 6С.
*** Как это потепление будет распределено по километрам, годам, и конкреттным дням? Если в целом +1, то где-то может быть и +6 в среднем по году. А в экстремальные дни, вообще, что угодно.
10. Людей не задевает, допустим, что 30% территории Индии станет абсолютно непригодной для жизни из-за месячных периодов жары выше 45С, если лично у них в городе в ближайшие 20 лет будет, и прохладнее, и солнечнее. Плевали они на чернопопых. А выигрышные города БЕЗУСЛОВНО будут! Обязательно, особенно вначале. В целом климат сместится ближе к тропическому, но где-то будут длительные периоды экстремальной засухи. Никто не знает, кому конкретно станет хуже, а кому лучше, и насколько это будет резко. И предсказать это, с разумной точностью, (пока) невозможно. По 20 различным причинам, которые мы не перечисляем здесь.
* * * *
11. А почему вообще есть такая странная идея, что рост температуры - это может быть не очень хорошо? Ведь всего 52 миллиона лет назад в Антарктиде росли пальмы и лежали крокодилы на пляжах. [Представьте - полярная ночь под пальмами.] Почему это может быть плохо? Есть веская причина. Это происходит ОЧЕНЬ быстро. Предыдущие сравнимые потепления развивались тысячи лет, это происходит за пару сотен. Этa разница по скорости в 10-50 раз критична для живых организмов с репродуктивными периодами существующих длин. Вымрут многие виды, возможно 20% от всего их числа [Понимаю, как смешно про это говорить в России]. И изменения экономической деятельности, переселения народов могут стать неожиданно резкими, создающими "вторичные" неприятности. При этом я говорю про то, что намечается по тренду. Принципиально важно, что в реальности, оно может быть в 5 раз слабее или в 10 раз сильнее (см п. 9.)
12. [Не для средней школы.] Очевидно, опущено много деталей. От серебристых облаков и роли альбедо Земли до опровержения фейковых рассказок про недавние виноградники Гренландии. И еще раз, модели климата все с плохим 4Д разрешением, но этим и опасны игры в СО2. В ближайшие 40 лет безусловно очень сильно потеплеет - градуса на 2 везде - чтобы мы не начали делать сейчас. Но если есть какие-то скрытые непросчитываемые нестабильности (думаю, их нет) эффект может неожиданно оказаться больше, и "кое-где у нас порой" может быть очень неприятно. На самом деле супер глупо не принять дешевых и простых мер, чтобы хотя бы не гнать так лошадей.
* * * *
При общественных дискуссиях на все это накладываются (а) уровень подготовки по физике в школе; (б) традиционное отсутствие логики; (в) интересы нефтяных и угольных корпораций; (г) психоподавленные мазохисткие мотивы; и - скажем так - желание порезвиться на пепле катастроф, которые будут многочисленны, если (а это не исключено полностью) последствия ГП окажутся в десятки раз сильнее, чем консенсусный сценарий.
Как приятно будет идти с моими ребятами по горящему Вашингтону, медальон Пиночета болтается на левой груди, как вдруг что-то такое, то ли человек в оборванной грязной ветоши, то ли гигантская крыса, юркнула в подворотню. А ну - взять это. Ба!! Да это Андрей Николаевич Илларионов собственной персоной, только морда раскурочена. Ну-ка, ну-ка, расскажите нам, уважаемый Андрей Николаевич, почему для вас было неубедительно существование Глобального Потепления? Аа.. Вы просто нагло и подло лгали людям в глаза десятки лет? Такова была полиси вашего Института? Все лгали, и вы заодно? Только лучше всех? А мама не доводила до вас такую концепцию, что врать нехорошо?
Ну, а теперь вам очень стыдно, безумно жалко, что вы так лгали, Андрей Николаевич? Ладно, ладно, не рыдайте взахлеб. Может быть в 2018 сделать ничего уже было нельзя.. Отвести его на базу, проверить на радиоактивность, умыть, покормить. Попробуем подсобным работам научить, не такое время, чтобы бросаться людьми..
* * * *
Click to viewменя в ленту Оглавление и помощь - здесь