Максимальная концентрация

Навчання

Совсем недавно концентрация углекислого газа в атмосфере Земли впервые в истории превысила 415 миллионных долей по объему (ppm), и нет сомнений, что рост продолжится. За столетие доля CO2 выросла с 300 до 400 ppm. Знаете ли вы, почему это так заботит климатологов и почему они уверены, что изменение климата — дело рук человека? Вы можете проверить себя с помощью нашего зеленого теста.


1. Сначала чуть-чуть истории. Ученые, а за ними и политики начали громко говорить об изменении климата только в конце XX века, когда появились надежные данные о росте глобальной температуры, в частности, знаменитая «хоккейная клюшка» (на картинке). Сегодня выражения «глобальное потепление» и «парниковый эффект» известны почти каждому человеку. А когда ученые впервые обнаружили парниковый эффект как физическое явление?

  1. [] В конце XVIII века
  2. [] В середине XIX века
  3. [] В конце XIX века
  4. [] В середине XX века

Правильно!

Парниковый эффект изучали многие ученые на протяжении десятилетий. Часто пишут, что впервые идею парникового эффекта высказал в 1824 году французский математик Жозеф Фурье, но это не совсем так. Он действительно опубликовал статью о тепловом балансе Земли, но идею парникового эффекта ему приписали позже. Судя по всему, эксперимент, наглядно продемонстририровавший способность некоторых газов «смещать» тепловой баланс, в 1856 году провела американка Юнис Фут. Она выставила на солнце два стеклянных цилиндра с термометрами внутри. Один был наполнен воздухом, а другой — углекислым газом. Выяснилось, что за один и тот же промежуток времени цилиндр с воздухом нагрелся до 100 градусов по шкале Фаренгейта, а с углекислотой — до 120 градусов. В 1859 году Джон Тинделл обнаружил, что смесь угарного газа с метаном так же хорошо блокирует тепловое излучение, как деревянная доска. Лишь в 1896 году шведский ученый Сванте Аррениус впервые попытался описать влияние атмосферной углекислоты на климат.


Неправильно!

Парниковый эффект изучали многие ученые на протяжении десятилетий. Часто пишут, что впервые идею парникового эффекта высказал в 1824 году французский математик Жозеф Фурье, но это не совсем так. Он действительно опубликовал статью о тепловом балансе Земли, но идею парникового эффекта ему приписали позже. Судя по всему, эксперимент, наглядно продемонстририровавший способность некоторых газов «смещать» тепловой баланс, в 1856 году провела американка Юнис Фут. Она выставила на солнце два стеклянных цилиндра с термометрами внутри. Один был наполнен воздухом, а другой — углекислым газом. Выяснилось, что за один и тот же промежуток времени цилиндр с воздухом нагрелся до 100 градусов по шкале Фаренгейта, а с углекислотой — до 120 градусов. В 1859 году Джон Тинделл обнаружил, что смесь угарного газа с метаном так же хорошо блокирует тепловое излучение, как деревянная доска. Лишь в 1896 году шведский ученый Сванте Аррениус впервые попытался описать влияние атмосферной углекислоты на климат.

2. Какое объяснение парникового эффекта правильно?

  1. [] Молекулы парниковых газов поглощают инфракрасное излучение от Земли и переизлучают его во все стороны
  2. [] Парниковый газ действует как фильтр — он не пропускает коротковолновое излучение от Земли
  3. [] Молекулы парниковых газов сильнее нагреваются, приобретают более высокую скорость и разогревают атмосферу

Правильно!

Поскольку Земля значительно холоднее Солнца, она переизлучает солнечную энергию в более длинноволновом диапазоне — инфракрасном. Молекулы парниковых газов (в отличие от остальных компонентов атмосферы) активно поглощают именно это излучение, а потом переизлучают его во все стороны — в том числе в сторону земной поверхности. В результате часть тепла оказывается «запертой». Вклад парниковых газов в тепловой баланс оценивается с помощью параметра, который называется радиационный прогрев () — разница между пришедшим и ушедшим теплом на квадратный метр на границе атмосферы. Например, вклад СО2 при концентрации 400 частей на миллион оценивался в 1,94 ватта на квадратный метр.

Неправильно!

Поскольку Земля значительно холоднее Солнца, она переизлучает солнечную энергию в более длинноволновом диапазоне — инфракрасном. Молекулы парниковых газов (в отличие от остальных компонентов атмосферы) активно поглощают именно это излучение, а потом переизлучают его во все стороны — в том числе в сторону земной поверхности. В результате часть тепла оказывается «запертой». Вклад парниковых газов в тепловой баланс оценивается с помощью параметра, который называется радиационный прогрев () — разница между пришедшим и ушедшим теплом на квадратный метр на границе атмосферы. Например, вклад СО2 при концентрации 400 частей на миллион оценивался в 1,94 ватта на квадратный метр.

3. Парниковые газы могут сильно отличаться по степени «прозрачности» для инфракрасного излучения и, следовательно, по влиянию на тепловой баланс. Например, тонна метана по воздействию на климат в течение 100 лет эквивалентна 25 тоннам углекислоты, а тонна гидрофторуглерода CHF3 — 14,8 тысячи тонн CO2. А от чего это зависит?

  1. [] От количества атомов
  2. [] От формы молекулы
  3. [] От наличия атомов фтора
  4. [] От всего перечисленного

Правильно!

Поглощение любого излучения — это возбуждение и переход электронов на более высокий энергетический уровень, в том числе электронов на молекулярных орбиталях, «обобществленных» связанными друг с другом атомами. Единственного параметра, который бы позволил предсказать степень парниковости газа, не существует, но в целом сложные, например трехатомные, молекулы лучше поглощают длинноволновое излучение, а некоторые связи (например, углерода и фтора) оказываются более эффективными. В конечном итоге, парниковость зависит и от количества атомов, и от геометрии молекулы, и от химического состава, и от срока ее жизни в атмосфере.

Неправильно!

Поглощение любого излучения — это возбуждение и переход электронов на более высокий энергетический уровень, в том числе электронов на молекулярных орбиталях, «обобществленных» связанными друг с другом атомами. Единственного параметра, который бы позволил предсказать степень парниковости газа, не существует, но в целом сложные, например трехатомные, молекулы лучше поглощают длинноволновое излучение, а некоторые связи (например, углерода и фтора) оказываются более эффективными. В конечном итоге, парниковость зависит и от количества атомов, и от геометрии молекулы, и от химического состава, и от срока ее жизни в атмосфере.


4. Представьте себе, что из атмосферы Земли пропали все парниковые газы. Какой в этом случае будет средняя температура приземного слоя воздуха?

  1. [] Около 40 градусов Цельсия ниже ноля
  2. [] Около ноля
  3. [] Около 18 градусов ниже ноля
  4. [] Минус 1,2 градуса

Правильно!

Без парниковых газов естественного происхождения средняя температура Земли была бы примерно минус 18 градусов по Цельсию, значительно ниже действительной средней температуры — около 14,2 градуса. Однако антропогенное воздействие на климат уже добавило к этому значению примерно один градус.

Неправильно!

Без парниковых газов естественного происхождения средняя температура Земли была бы примерно минус 18 градусов по Цельсию, значительно ниже действительной средней температуры — около 14,2 градуса. Однако антропогенное воздействие на климат уже добавило к этому значению примерно один градус.

5. Как ученые доказывают, что значительная часть СО2 в атмосфере — антропогенного происхождения? Может быть, он весь порожден естественными процессами?

  1. [] С помощью изотопного метода: в составе ископаемого топлива больше тяжелого углерода-14
  2. [] В угле, нефти и газе меньше углерода-13, чем в атмосферной углекислоте — благодаря этому можно проследить, как меняется это отношение, и увидеть, что в атмосферу попадает «лишний» углерод-13
  3. [] Только путем сверки баланса — измерений концентрации СО2 и учета количества сжигаемого топлива

Правильно!

Бóльшая часть углекислого газа в атмосфере, действительно, не имеет никакого отношения к деятельности человека. Животные, микроорганизмы и растения выделяют примерно 430 гигатонн СО2 в год, океан выделяет еще примерно 330 гигатонн, в то время как все выбросы энергетики и промышленности составляют около 30 гигатонн в год. Однако природные выбросы СО2 сопровождаются примерно таким же по масштабу поглощением, поэтому концентрация углекислоты остается примерно одинаковой. Деятельность человека сдвигает этот баланс. Доказать, что это происходит в действительности, можно благодаря тому, что в природе атомы углерода могут иметь разное число нейтронов в ядре. Есть очень редкий изотоп углерод-14 (один атом на триллион), более распространенный углерод-13 (примерно 1 процент) и легкий углерод-12. Растения «предпочитают» легкие изотопы, поэтому в них доля углерода-13 ниже, чем в воздухе. Ископаемое топливо — уголь, нефть и газ — возникли из остатков органики, поэтому в них также сниженная доля углерода-13. Ученые наблюдают снижение доли 13-го углерода в атмосфере (примерно на 1,5 промилле за 200 лет), что и указывает на сжигание топлива.

Неправильно!

Бóльшая часть углекислого газа в атмосфере, действительно, не имеет никакого отношения к деятельности человека. Животные, микроорганизмы и растения выделяют примерно 430 гигатонн СО2 в год, океан выделяет еще примерно 330 гигатонн, в то время как все выбросы энергетики и промышленности составляют около 30 гигатонн в год. Однако природные выбросы СО2 сопровождаются примерно таким же по масштабу поглощением, поэтому концентрация углекислоты остается примерно одинаковой. Деятельность человека сдвигает этот баланс. Доказать, что это происходит в действительности, можно благодаря тому, что в природе атомы углерода могут иметь разное число нейтронов в ядре. Есть очень редкий изотоп углерод-14 (один атом на триллион), более распространенный углерод-13 (примерно 1 процент) и легкий углерод-12. Растения «предпочитают» легкие изотопы, поэтому в них доля углерода-13 ниже, чем в воздухе. Ископаемое топливо — уголь, нефть и газ — возникли из остаткой органики, поэтому в них также сниженная доля углерода-13. Ученые наблюдают снижение доли 13-го углерода в атмосфере (примерно на 1,5 промилле за 200 лет), что и указывает на сжигание топлива.

6. Один из самых сильных парниковых газов в атмосфере — метан СН4, однако он неустойчив и быстро распадается — примерно за 12 лет (молекулы CO2 «живут» сотни лет). Тем не менее, концентрация метана растет — с середины XVIII века до 2016 года она выросла с 700 частей на миллиард до 1840 частей. Это опять люди виноваты?

  1. [] Да, люди развели много коров, едят много риса и много мусорят
  2. [] Нет, это рост числа лесных пожаров, к которым люди причастны только косвенно
  3. [] И да, и нет — метан попадает в атмосферу из плохо закупоренных газовых труб

Правильно!

Человек отвечает примерно за половину всех выбросов метана: на его долю приходится около 370 миллионов тонн метана в год, а на долю природных источников — около 380 миллионов тонн. Один из основных источников метана — анаэробные бактерии-метаногены, и человек создал для них отличные условия: они живут, например, в кишечниках жвачных животных (то есть коров), и домашний скот продуцирует примерно 110 миллионов тонн метана в год, еще 60 миллионов тонн генерируют свалки. Важный источник метана — искусственные болота, то есть рисовые плантации. Живущие там бактерии выделяют 29 миллионов тонн метана в год. А вот лесные пожары продуцируют довольно мало метана — не более 3 миллионов тонн.


Неправильно!

Человек отвечает примерно за половину всех выбросов метана: на его долю приходится около 370 миллионов тонн метана в год, а на долю природных источников — около 380 миллионов тонн. Один из основных источников метана — анаэробные бактерии-метаногены, и человек создал для них отличные условия: они живут, например, в кишечниках жвачных животных (то есть коров), и домашний скот продуцирует примерно 110 миллионов тонн метана в год, еще 60 миллионов тонн генерируют свалки. Важный источник метана — искусственные болота, то есть рисовые плантации. Живущие там бактерии выделяют 29 миллионов тонн метана в год. А вот лесные пожары продуцируют довольно мало метана — не более 3 миллионов тонн.

7. Если посмотреть на кривую концентрации CO2 в атмосфере, то можно увидеть, что она похожа на пилу — каждую зиму (для Северного полушария) концентрация СО2 резко повышается, а потом падает. Куда пропадает СО2 летом?

  1. [] Все очень просто: летом не надо топить в помещениях, поэтому выбросов меньше
  2. [] Летом температура океана выше, и он активнее поглощает СО2
  3. [] Зимой снижается фотодиссоциация молекул углекислого газа в атмосфере
  4. [] Зимой прекращается фотосинтез растений

Правильно!

Летом концентрация СO2 снижается примерно на 5 миллионных долей, а зимой примерно на столько же возрастает, причем эти колебания значительно сильнее выражены именно в Северном полушарии. Виной всему растения — зимой прекращается фотосинтез и снижается поглощение углекислоты. Поскольку в Северном полушарии находится большая часть суши (и, соответственно, большая часть растительности), там колебания количества СО2 заметнее.

Неправильно!

Летом концентрация СO2 снижается примерно на 5 миллионных долей, а зимой примерно на столько же возрастает, причем эти колебания значительно сильнее выражены именно в Северном полушарии. Виной всему растения — зимой прекращается фотосинтез и снижается поглощение углекислоты. Поскольку в Северном полушарии находится большая часть суши (и, соответственно, большая часть растительности), там колебания количества СО2 заметнее.

8. Изменение климата шло бы значительно более быстрыми темпами, если бы не океан — он поглощает значительную часть углекислоты. Однако ученых это беспокоит, они говорят, что этот процесс угрожает морской фауне. А в чем состоит эта угроза?

  1. [] СО2 угрожает известковым скелетам моллюсков
  2. [] Живые организмы гибнут в результате эвтрофикации
  3. [] Поглощение СО2 вытесняет кислород, что делает океан менее пригодным для жизни

Правильно!

Рост концентрации СО2 в атмосфере ведет к росту его количества в океане. Растворяясь в воде, молекулы CO2 превращаются в ионы угольной кислоты HCO3-, что приводит к росту кислотности океана. С начала Промышленной революции кислотность океана выросла на 0,1 pH, и это может угрожать многочисленным морским беспозвоночным, поскольку закисленная вода разрушает их известковые скелеты. А угроза для беспозвоночных означает угрозу и для всех остальных этажей пищевой пирамиды в Мировом океане.


Неправильно!

Рост концентрации СО2 в атмосфере ведет к росту его количества в океане. Растворяясь в воде, молекулы CO2 превращаются в ионы угольной кислоты HCO3-, что приводит к росту кислотности океана. С начала Промышленной революции кислотность океана выросла на 0,1 pH, и это может угрожать многочисленным морским беспозвоночным, поскольку закисленная вода разрушает их известковые скелеты. А угроза для беспозвоночных означает угрозу и для всех остальных этажей пищевой пирамиды в Мировом океане.

Поздравляем, ваш результат: из

Отрицатель

Кажется, вы все-таки уверены, что никакого изменения климата не происходит, или, по крайней мере, что человек не имеет к этому никакого отношения. Вы рискуете: скоро думать так будет равносильно заявлению о том, что Земля плоская. Вот вам простой калькулятор, который наглядно покажет, сколько CO2 вы оставляете после себя ежедневно.

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Читатель газет

Вы согласны с тем, что изменения климата происходят, но не уверены, что это — дело рук человека. Тогда вот вам простой калькулятор, который наглядно покажет, сколько CO2 вы оставляете после себя ежедневно.


Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Экоактивист

Вы хорошо знаете, что изменение климата угрожает нашей планете, и не сомневаетесь в том, что в этом виноват человек, и даже, возможно, хотели бы лично что-то сделать для того, чтобы на Земле стало немного холоднее. Но

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND