Перейти к основному содержанию
06.10.2021 / 19:10

В этом году Нобелевскую премию поделили на две части. Одна досталась физику-теоретику Джорджу Паризи. Вторая — двум физикам-климатологам, а именно Сюкуро Манабэ и Клаусу Хассельману, которые многое сделали для научного обоснования причин изменения климата.

 

Вспомним, что такое парниковый эффект и причем тут углекислый газ

Главным источником тепла на планете Земля является Солнце. В наших широтах мы понимаем это еще в детстве, когда замечаем — зимой солнца меньше, а потому и холодно становится. Чем больше солнечного излучения, тем, по идее, должно быть жарче.

Но существует противоречие. Исходя из подобной логики, чем выше мы поднимаемся над поверхностью земли, то есть чем ближе мы приближаемся к солнцу, тем выше должна быть температура. Однако это не так. Действительно, на вершинах гор снег не тает и пальмы не растут. А джунгли, наоборот, зачастую находятся именно в низменной дельте рек. В чем дело?

Уже в конце XVIII века ученые предположили, что весь секрет в атмосфере. Что-то там происходит такое, из-за чего температура на поверхности земли будет выше, а, например, в стратосфере — ниже. Швейцарский естествоиспытатель Гораций Де Соссюр в 1796 году даже сконструировал прибор «гелиотермометр».

Он состоял из трех стекол, которые преломляли солнечные лучи и создавали как бы три уровня, на которых измерялась температура. Де Соссюр достиг того же эффекта, что и наша планета — на нижнем уровне температура была выше, чем на высоком. Хотя прибор никуда не переносился, стоял на одном месте и основание его было изготовлено из непроводящих тепло материалов.  

Это открытие научно обосновал в 1827 году французский физик Жан-Батист Жозеф Фурье. Ему и принадлежит идея «парникового эффекта».  Фурье утверждал, что солнечное излучение, проходя через атмосферу, перестает быть «лучистым теплом» (chaleur solaire), а становится «тепловым излучением» (chaleur obscure).

То есть у него нет уже способности также легко покинуть атмосферу, отразившись от земной поверхности, а потому оно накапливается. Чем плотнее атмосфера, тем тяжелее тепловому излучению вернуться в космос. Кстати, именно по этой причине облачные дни бывают зимой более теплыми, чем солнечные.

Солнечное излучение задерживается, превращается в тепловое и нагревает приземные слои атмосферы. Получается тот самый парниковый эффект, который мы видим и в тропических лесах, и в наших парниках, которые удерживают тепло для роста помидоров.

Фурье объяснил этот эффект тем, что атмосфера по-разному проницаема для коротковолнового излучения Солнца, то есть солнечных лучей, и для длинноволнового излучения, характерного для земной поверхности и для атмосферы. Но причем тут человек и углекислый газ, спросите вы?

В 1859 году уже английский ученый Джон Тиндалл проводил эксперименты, как длинноволновое (инфракрасное) излучение поглощают различные газы. Он обнаружил, что азот и кислород в этом деле практически не участвуют, то есть тепловое излучение быстро проходит сквозь них. Именно по этой причине высоко в горах, несмотря на яркое солнце, ночью очень холодно — тепло быстро уходит. А вот водяной пар и углекислые газы не дают инфракрасному тепловому излучению быстро «уйти». Поэтому джунгли — такое жаркое место еще и за счет высокого содержания там водяного пара. Газы, которые не дают инфракрасному теплу покинуть планету, и называются «парниковыми», так как создают подобный эффект.

Наконец в 1896 году шведский физик-химик Сванте Август Аррениус провел опыты именно с углекислым газом и обнаружил, что тот непосредственно влияет на повышение температуры поверхности. Если количество диоксида углерода растет в геометрической прогрессии, то температура повышается в прогрессии арифметической. То есть чем больше углекислого газа в атмосфере, тем плотнее покрывающее планету «газовое одеяло», и тем жарче на поверхности.

Что интересно, уже в те годы Аррениус отмечал, что сжигание человеком углеродного топлива приводит к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере и развитию парникового эффекта. Кстати, в 1903 году ученый получил Нобелевскую премию, но за открытия в области электролитической диссоциации.

Итак, к середине XX века ученые уже доказали, что парниковые газы существуют, они создают эффект, который приводит к накоплению тепла на поверхности планеты. Даже назвали негативную роль человека в этом процессе. Однако оставались открытыми вопросы: насколько это опасно? Может ли привести накопление углекислого газа к глобальному потеплению? Как быстро это произойдет?

 

Знаменитые два градуса. Как ученые доказали факт влияния человека на глобальное потепление

Американский ученый японского происхождения Сюкуро Манабэ в 1960-х годах вместе со своими коллегами занялся моделированием процессов глобального потепления и влиянием на них углекислого газа. Именно их исследования показали, что в случае удвоения концентрации СО2 в атмосфере произойдет повышение температуры в поверхностном слое (то есть в антропосфере) на 2 градуса.

Можно сказать, что исследования Манабэ и создали научную основу для «экологической тревожности». Ученый также обнаружил, что повышение температуры на 2 градуса может привести к цепной реакции. Испарение с поверхности Мирового океана только увеличит парниковый эффект. Станет еще жарче, начнутся процессы похожие на те, что происходят сегодня на Венере. Кстати, кто любит физику и немного разбирается в английском — можете посмотреть часовое видео, в котором профессор Манабэ рассказывает о результатах своей работы.

Итак, ученые просчитали связь выбросов углекислого газа с повышением температуры, разработав различные сценарии развития событий — от «апокалиптического» до «допустимого». Сделали они это настолько убедительно, что в 2015 году на Конференции по климату в Париже было решено — надо применить максимум усилий для того, чтобы сократить выбросы углекислого и других парниковых газов.

Многие страны, от Исландии до Эфиопии, взяли на себя обязательства по сокращению выбросов. Также было определено два срока, которые должны показать эффективность принятых решений — это 2030 и 2050 годы. Всего Парижское соглашение подписали 195 стран, 189 ратифицировали его. 

Конечно, чтобы на глобальном уровне признали опасность парникового эффекта, ученым нужно было поработать не только в лабораториях, но и в обществе. В научном языке это называется «сформировать дискурс», то есть как можно больше и основательно говорить о том, что увеличение концентрации в атмосфере парниковых газов приводит к изменениям климата. Говорить, основываясь на разработанных научных моделях.

Клаус Хассельман известен в мировом научном сообществе как океанограф и климатолог. Однако он не только занимался наукой, например, изучением нелинейного взаимодействия волн в океане, но и приложил много сил для того, чтобы популяризировать идеи изменения климата. Например, он долгое время был вице-председателем Европейского климатического форума (European Climate Forum), который сегодня уже работает как Всемирный климатический форум (Global Climate Forum).

Позиция Клауса Хассельмана по вопросу изменения климата далека от апокалиптичной. На его взгляд, человечество уже сегодня обладает необходимыми технологиями для изымания углекислого газа из атмосферы. Вопрос только в том, чтобы инвестировать в них и развивать.

Также в другом интервью Хассельман приводит пример из своей научной практики, когда увлечение квантовой теорией позволило ему лучше понять организацию океанических волн. Так что, по его мнению, решение вопросов изменения климата и глобального потепления скорее всего станет не привилегией одной науки, а результатом междисциплинарного исследования.

Награждение Манабэ и Хассельмана Нобелевской премией в этом году получилось символическим. 31 октября в Глазго начнется Конференция сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата, на которую экологи возлагают определенные надежды и ожидания.

Генеральный секретарь ООН Антониу Гуттериш уже даже назвал ее «самой важной конференцией по климату со времен Парижа». На встрече будут обсуждаться вопросы углеродного рынка, в частности повсеместного отказа от угля и угольных электростанций, будет рассматриваться проблема разработки мер адаптации к климатическим изменениям.

Принятые решения и их реализация покажут, по мнению Гуттериша, сможет ли мировое сообщество спасти человечество или же обречет его на ад в будущем. Потому признание заслуг ученых, многое сделавших для обоснования проблемы глобального потепления — это как вклад в общее дело и еще одна возможность напомнить о той экологической ситуации, в которой находится наша планета.

 

 

Автор:
Листайте дальше, чтобы прочитать следующую новость