Глобальные зміни клімату: антропогенна і космогенная концепції

Глобальные зміни клімату: антропогенна і космогенная концепции

А.А. Пабат (Національний університет, р. Дніпропетровськ, Україна).

Еще з середини 60-х рр. ХХ століття почали з’являтися інформацію про майбутньому глобальне потепління клімату Землі. Негайно розгорнулися запеклі дискусії противників і прихильників такого прогнозу, результатом яких стало створення кількох версій про причини і наслідків кліматичних змін.

Версия перша: клімат Землі змінюється, і головне тенденція цих змін — підвищення середньої глобальної температури. Глобальне потепління викликано наслідками господарську діяльність людини. Підвищення середньорічний температури планети пов’язують із накопиченням тепличних газів у атмосфері. Прибічники цієї версії вважають, що потепління стало виявлятися зі зростанням масштабів виробництва, споживатиме сировини вуглеводневе паливо, і спровокувало цим парниковий ефект.

Версия друга: глобальне потепління не пов’язані з наслідками господарську діяльність людини. Багато вчених піддають сумніву можливість людини впливати на клімат планетарному масштабі. Вони вважають, що антропогенний зміна клімату може відбутися лише умовах великого міста, за великої концентрації автотранспорту і промислових підприємств Є думка, що глобальне потепління пов’язані з причинами космогенного характеру. Зауважимо, що історично Землі було періоди подібного і глобального потепління. За даними аналізу копалин залишків, в мезозойську еру Землі було в 10−15°С тепліше, що тепер.

Версия третя: при глобальне потепління має місце накладення і техногенних, і космогенных причин. Прибічники цієї версії стверджують, що потепління носить короткочасний характері і попереду можливо навіть похолодання. Існують прогнози стабілізації клімату до 2010;2015 рр. До цьому часу глобальна температура підвищиться всього на 1.5−2°С, на цьому потепління закінчиться.

Сторонники всіх версій не заперечують факту хоча й короткочасного, але потепління клімату планети. Дуже глибоко й всебічно було розроблено концепцію зміни клімату внаслідок збільшення концентрації атмосферного вуглекислого газу антропогенного походження. Він, вірніше його надлишок проти звичайним кількістю, постійно присутнім у атмосфері і бере участі у природному круговерті, вступає у атмосферу Землі під час спалювання органічного палива.

С урахуванням вищевикладеного предпримем спробу об'єктивного аналізу принципову можливість впливу збільшення концентрації антропогенного вуглекислого газу зміну клімату з загальноприйнятої концепції глобального парникового ефекту. Вважається, що утворені в процесі промислової діяльності, і виробництва енергії, вуглекислий та інші гази, накопичуючись у атмосфері, перешкоджають викиду поверхнею Землі інфрачервоних променів в космічний простір, температура земної поверхні збільшується, наслідком є танення льодів, підвищення рівня Світового океану, усунення кліматичних зон й інші глобальні наслідки.

.

Радиационный баланс Земли Ежесекундно Сонце випромінює на світовий простір 3.83 • 1026 Дж енергії. Кожна планета отримує певну частку цієї енергії. Для Землі ця частка становить 2.1 • 1018 Дж. Оскільки середня температура поверхні Сонця — близько 5800 До, спектральне розподіл енергії сонячної радіації нерівномірно: 5% посідає ультрафіолетовій область спектра, 52% — на видиму і 43% — на близьку інфрачервону область. Земне атмосфера відбиває 36% всієї падаючої енергії і поглинає 17%. У результаті селективності цих процесів спектральний склад змінюється, і лише 47% сонячної радіації сягає Землі (рис. 1, графік 1). Із загального рівня сонячної радіації за українсько-словацьким кордоном атмосфери 18% розсіюється, 12% короткохвильовою області спектра позначається 70% поглинається земної поверхнею. Значна частка — 38.8% утилізується, унаслідок чого середня температура поверхні планети в на сьогодні становить 287.8 До. 7.7% витрачається випаровування води та турбулизацию атмосфери, а 23.5% випромінюється в космічний простір на довжині хвилі 10.07 мкм зі спектральним розподілом абсолютно чорного тіла (рис. 1, графік 4). У денний час випромінювання земної поверхні складається з відображеного і розсіяного короткохвильового світла зі спектральним максимумом, відповідним довжині хвилі До = 0.5 мкм, і власного теплового інфрачервоного випромінювання. Після заходу Сонця і тільки вночі відбите коротковолновое випромінювання експериментально немає. Власне теплове інфрачервоне випромінювання нашої планети, 70.8% поверхні якої займають океаны, экспериментально реєструється після заходу Сонця і точно збігається по спектральному розподілу з випромінюванням абсолютно чорного тіла за нормальної температури 287.8 До (рис. 1, графік 3).

Следовательно, випромінювана земної поверхнею в денні годинник короткохвильова радіація і довгохвильова інфрачервона радіація таки є тим випромінюванням, які мають поглинатися і відбиватися атмосферою до створення парникового ефекту. Проте до представленої на рис. 1 (графік 2) і рис. 2 (графік 2) експериментальної спектральною характеристиці пропускання земної атмосфери, саме у області 0.5 мкм і 8−14 мкм є вікна прозорості, практично цілком виключають поглинання і розсіювання випромінювання зазначених довжин хвиль. Прозорість атмосфери у тих спектральних діапазонах така висока, що експериментально обмірюваний коефіцієнт пропускання атмосфери, і вуглекислого газу, до кордону стратосфери для випромінювання із довжиною хвилі = 0.5 мкм становить 0.986, а для випромінювання із довжиною хвилі 10.07 мкм — 0.978. Позаяк випромінювання зазначених довжин хвиль мало розсіюється атмосферою, освіту парникового ефекту внаслідок збільшення концентрації вуглекислого газу малоймовірно. Більше того, це випромінювання немає експериментально. На рис. 2 (графік 4) представлена експериментальна спектральна характеристика енергетичної яскравості ясного нічного неба, максимуми якої відповідають центрам смуг поглинання водяної пари (= 6.3 мкм), озону (= 9.6 мкм) і вуглекислого газу (= 15 мкм), а стрілками вказані характеристичні смуги атмосферного поглинання для води, озону і вуглекислого газу. З іншого боку, експериментальні дослідження поширення у атмосфері лазерного випромінювання із довжиною хвилі = 10.6 мкм надзвичайної потужності 1010.

.

Экспериментальные спектральні характеристики Вт/м2 не виявили розсіювання променя лазера до висоти 30 км.

Между тим туман і хмари, стабільно укрывающие більш половини поверхні планети, досить інтенсивно розсіюють інфрачервоне випромінювання та практично непрозорі для земної радіації. Але якщо передбачене зміна концентрації вуглекислого газу атмосфері, гіпотетично провокує освіту парникового ефекту, може у межах від 0.032% до 0.035%, то концентрація водяної пари змінюється від 2 • 10−5% до запланованих 4% чи 200 000 раз. У цьому коефіцієнт пропускання атмосфери для короткохвильового випромінювання з ефективної довжиною хвиль = 0.5 мкм змінюється від 0.986 до 0.695, а інфрачервоних променів земної поверхні з ефективної довжиною хвиль = 10.07 мкм — від 0.978 до 0.538. Як показують експериментальні дослідження, небо, затягнуте суцільними низькими хмарами, справді випромінює як абсолютно чорне тіло з температурою, рівної оточуючої з точністю за кілька градусів. Спектральна характеристика енергетичної яскравості темних кучевых хмар має максимуми в районах сильних смуг поглинання 6.3 і 15 мкм (рис. 2, графік 3), а спектральному вікні 8- 14 мкм реєструється випромінювання абсолютно чорного тіла при температурі 275 До, що справді підтверджує встановлений кліматичними спостереженнями вплив значної концентрації водяної пари на противоизлучение атмосфери, що дає парниковий ефект. Так, екваторіальний клімат зі значної облачностью та очі великою середньорічним кількістю опадів (3000- 6000 мм на рік) характеризується виключно стабільним температурним режимом (25 ± 3 °C протягом року), а сусідньому тропічному кліматі при середньорічному кількості опадів 100−300 мм на рік навіть добова амплітуда температури повітря перевищує 40 °C — інфрачервона радіація земної поверхні вільно випромінюється в космічний простір крізь спектральне вікно прозорості ясного неба, проте вельми ефективно утримується атмосферними парами води.

Итак, посилення парникового ефекту внаслідок антропогенного збільшення концентрації вуглекислого газу не підтверджується теоретичним радіаційним і тепловим балансом Землі. Понад те, цей ефект не підтверджується експериментальними исследованиями, что дозволяє ставити питання неспроможності антропогенної концепції глобальні кліматичні змін. По антропогенним викидам CO2 у повітря не можна прямо, без будь-яких корекцій, розраховувати зростання концентрації вуглекислого газу повітрі, оскільки він добре розчиняється у питній воді. У морях і океанах його міститься у 50−60 раз більше, ніж у атмосфері. Будь-яке збільшення змісту CO2 повітря буде, природно, викликати стік цього газу гідросферу — океан поглинає CO2 в холодних широтах і звільняє на екваторі, тому парціальний тиск вуглекислого газу атмосфері на екваторі трохи вища. Гідросфера є потужним акумулятором, істотно стримуючим зростання концентрації вуглекислого газу повітрі. Відповідно до новітнім дослідженням, найдостовірнішим у районі Гавайських островів, де немає промислових центрів, протягом останніх більш як сто років зміст вуглекислого газу атмосфері, за оцінками, зросла з 320−325 до 342−344 ppm (мільйонних часткою), цебто в 5.8%. Натомість водночас середня температура планети зросла з 14 °C до 14.8°С, цебто в 5.7%, унаслідок чого інтегральна емісія вуглекислого газу поверхнею океанів, насамперед у екваторіальних областях, также зросла дуже коррелируемых масштабах (Гавайські острова розташовані на півметровій самої теплою паралелі — тропічному екваторі зі середньорічний температурою +27°С, може бути імовірною версією збільшення концентрації вуглекислого газу).

Следует визнати, що очевидна неспроможність першу версію зовсім не від скасовує інших двох. Справді, має місце об'єктивно регистрируемое глобальне зміна клімату, і збільшення середньої температури поверхні планети. Останні років середня температура Землі зросла на 0.8°С. У Альпах і Кавказі льодовики зменшилися обсягом вдвічі, на горі Кіліманджаро — на 73%, а рівень Світового океану підвищився на 10 див. Із середини ХІХ століття інструментальними метеорологічними спостереженнями в арктичних зонах Європи, Азії, і Північної Америки виявлено добре виражене кліматичне потепління, що становить 2.4°С. Відповідно до узагальненим регіональним оцінкам, підвищення повітря за тривалий холодну пору в 1.4−1.5 рази більше, як короткий теплий — кліматичне потепління зумовлено насамперед підвищенням середньої зимової температури повітря. Достеменно інструментально виявлено збільшення на 1.2°С температури вічної мерзлоти на глибині 3 м. Відповідно до ретроспективному прогнозу, можливе підвищення повітря до 2020 р. становитиме 2 °C, а до 2050 р. — 4.5°С. Ще один глобальний ефект — порушення стабільності озонового шару Землі (озонові діри) з зменшеної до 50% концентрацією озону над Антарктидою, Арктикою, Східної Сибіром і Казахстаном. Сьогодні концентрація озону у атмосфері, по результатам спостережень, зокрема NASA, зменшилася на13% проти 1970 р. Ці зміни зафіксовано іншими методами моніторингу озонового шару, причому у його виснаження ріс рівень ультрафіолетового проміння, що становить смертельну небезпеку обману всіх біологічних видів, які живуть на Землі. Почастішали потужні землетрусу. За першій половині ХХ століття було зареєстровано 15 землетрусів потужністю понад 7 балів (загинули 740 тисяч людина), тоді як у другої половини — 23 (загинуло понад один мільйон). Середнє число жертв циклонів, тайфунів, землетрусів і повеней Землі за останні 50 років перевищила 46 000 чоловік. Матеріальні збитки від кліматичних катастроф виріс більш ніж втричі, і перевищив 90 млрд. дол. в рік, наближаючись до потенціалу теоретичних інвестиційних ресурсів планети (130−200 млрд. дол. на рік).

Столь глобальні катаклізми, очевидно, мають космогенный характер, оскільки сумарний енергетичний потенціал людської цивілізації, становив до початку ХХІ сторіччя 4.43 • 1020 Дж/год, в 6000 раз менше основний климатообразующей енергетичної домінанти планети — сонячної радіації не може надавати істотно на радіаційний енергетичного балансу, але цілком достатній для провокування локальних екологічних катастроф. Порівняйте: сумарна потужність теплового потоку радиогенного випромінювання, йде у надрах Землі, становить близько 2.5 • 1013 Вт, що у 5000 разів менша кількості теплоти, одержуваного Землею від поверхні Сонця, і з загальновизнаним достовірним результатам досліджень, не впливає на клімат. Інструментально реєстровані зміни клімату є закономірним наслідком космогенных процесів.

.

Изменения середніх глобальних і континентальних температурах період плейстоцена.

Согласно геохронологическим дослідженням, в змінах клімату спостерігається внутривековая ритміка з тривалістю циклу 25−50 років, сверхвековая зміна прохладно-влажного клімату сухим і гарним теплим з тривалістю циклу 1800−1900 років, галактична з періодом близько 200 млн. років як наслідок обертання Сонця навколо центру галактики і орбітальна эклиптическая ритміка зі складною хронологічної закономірністю, визначальна загальний рівень сонячної радіації. Протягом часу існування Землі мали місце значні зміни клімату, що супроводжуються глобальними оледеніннями — гляциалами, найкраще вивчені під час плейстоцену, який розпочався наприкінці палеогеновой епохи й закінчився голоценовой епохою близько 15 тисяч років тому. У періоди гляциалов середні глобальні температури опускалися до +5…+10°С (рис. 3, графік 1), середня континентальна температура північного півкулі змінювалася значно більше (рис. 3, графік 2), а льодовики поширювалися до широти 40−50°. На освіту материкових льодовиків витрачалися величезних мас води, запозичені з океанів і після стаивания льодів знову на них що поверталися, що викликало коливання рівня Світового океану на 85−120 м. У періоди интергляциалов середня температура планети підвищувалася до +16 …+18°С, а флора і фауна приполярних областей відповідала сучасному субтропическому клімату. Причиною таких кліматичних змін є прецесія осі обертання Землі та періодичні зміни эксцентриситета земної орбіти навколо Сонця, що супроводжуються зміною рівня глобальної кліматичної енергетичної домінанти — сонячної радіації з періодичністю 41−105 тисячі років. Розмір эксцентриситета земної орбіти — від 0.001 до 0.0668 з періодом близько 105 тисяч літ. Нині ексцентриситет земної орбіти становить 0.0167 і продовжує зменшуватися, у січні Земля наближається до Сонцю на 147 млн. км, а липні видаляється від цього на 152 млн. км, що призводить до зміни рівня сонячної радіації протягом року в 7%. При зменшенні эксцентриситета земної орбіти у найближчі 25 тисяч літ рівень сонячної радіації у липні зростатиме, й відповідна середня температура планети буде досить високої. Надалі ексцентриситет орбіти почне зростатиме і через 83 тисячі років сягне 0.0668. У цьому рівень сонячної радіації зменшиться на 26%, що сприятиме суттєвого похолоданню клімату. Крім того, внаслідок прецесії кут нахилу земної осі змінюється від 22° до 24.5° з періодом в 41 тисячу років, що що з зміною эксцентриситета орбіти наводить до значним коливань рівня сонячної радіації в материкової частини північного півкулі, провокуючим освіту льодовикових покровів, які поглиблюють кліматичну ситуацию-солнечная радіація відбивається у короткохвильовому діапазоні і поглинається поверхнею Землі (рис. 1). Наведені космогенные причини кліматичних змін з точністю до невизначеностей геологічних датировок підтверджуються геохронологическими дослідженнями й дозволяють є досить переконливим прогнозувати майбутні зміни клімату планети (рис. 3).

Итак, інструментально підтверджене глобальне потепління клімату є закономірним наслідком об'єктивних космогенных процесів з мінімальним антропогенним впливом. Відповідно до рис. 3, в наступних 50−100 років спостерігатиметься стабільне стан середньої глобальної температури лише на рівні 14.8−15.4°С і поступове її зниження до мінімального значення через 27 тисяч літ, не що веде до утворенню відкладень і поширенню гляциалов. Цей стан стабілізує глобальну кліматичну ситуацію, однак у недалекому майбутньому можливі певні зрушення кліматичних зон, зміна флори і фауни окремих регіонів і ускладнення сільськогосподарського виробництва. Проте безсумнівно актуальними і своєчасними видаються активно розроблювані світовим співтовариством технологічні, економічні та екологічні превентивних заходів, спрямовані на всебічне зниження рівня антропогенного впливу атмосферу, гідросферу і біосферу планети швидкого зростання енергетичного та технологічного потенціалу цивілізації. За збереження експоненційного розвитку світової енергетики до кінця ХХІ сторіччя сумарний енергетичний потенціал становитиме 2.7 • 1023 Дж/год -5% загальної сонячної радіації, що з урахуванням космогенеза здатне підвищити температуру планети на небезпечну величину +3°С. Сподіватимемося, що достовірний прогноз змін і консолідований інтелектуальний і технологічний потенціал цивілізації дозволить у значною мірою нівелювати наслідки цих процесів.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.