SKLENÍKOVÝ EFEKT
2010
Ing. Andrea Sikorová, Ph.D.
1 Skleníkový efekt V této kapitole se dozvíte: •
Co je to skleníkový efekt.
•
Jaké jsou skleníkové plyny.
•
Co je to tepelné záření.
Budete schopni: •
Vysvětlit proces skleníkového efektu a jeho vlivy na Zemi.
Klíčová slova této kapitoly: Globální oteplování, skleníkový efekt. Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: 2hodiny (teorie) Skleníkový efekt
Nejpravděpodobnější vysvětlení současné klimatické změny na Zemi vychází ze změny v koncentracích skleníkových plynů a atmosféře. Jedná se o plyny, které vykazují schopnost vytvářet tzv. skleníkový efekt. Ten funguje na jednoduchém principu: skleníkové plyny jsou sloučeniny, které díky svým fyzikálním vlastnostem propouštějí krátkovlnné záření horkých těles a naopak pohlcují dlouhovlnné záření těles chladnějších, čímž sebe a okolí zahřívají. V praxi tedy propouštějí záření Slunce směrem k Zemi, které tak dopadne, až na zemský povrch. Zpětné záření chladnějšího povrchu Země již molekuly CO2 dokáží pohltit a zahřívají tak okolní vzduch.1
1
Zdroj: http://www.meteocentrum.cz/zmeny-klimatu/sklenikovy-efekt.php
2
Obr. 1
Zdroj: http://www.animo.estranky.cz/clanky/planeta-zeme-/globalni-oteplovani---i-tvuj-problem___.html
Skleníkový efekt je proces, při kterém dochází k ohřívání planety. Na zemský povrch od Slunce dopadá záření, určitá část tohoto záření následně naši planetu zase opouští. Opouštějící záření nabývá dvou forem: odražené sluneční záření a tepelné záření. Tepelné záření při opouštění naší planety z části zachycují skleníkové plyny. Skleníkové plyny jsou - vodní páry, které způsobují asi 60 % zemského přirozeného skleníkového efektu, oxid uhličitý způsobuje asi 26 %, methan, oxid dusný a ozón způsobují asi 8 %. Hromaděním tepelného záření se naše planeta otepluje. Skleníkový efekt způsobuje globální oteplování.2
Fyzikální podstata skleníkového efektu
Skleník, okno Krátkovlnné sluneční záření běžnými skly velmi dobře prochází. K významnějšímu odrazu dochází jen při dopadu značně odlišném od normály k povrchu skla. Pohltivost je u čirých skel zpravidla nevýznamná. Proto sluneční záření dobře prochází do vnitřního prostoru skleníku. Při dopadu na povrchy uvnitř skleníku dochází k pohlcení slunečního
2
Zdroj: http://www.in-pocasi.cz/clanky/teorie/sklenikovy-efekt/
3
záření a jeho transformaci na teplo. Pro toto tepelné záření je propustnost sklem nižší, naopak větší je odrazivost, a tudíž radiace do vnějšího prostoru je omezená. Odražené tepelné záření se vrací na povrchy ve skleníku a z nich je opět vysíláno radiací. Tyto tepelné toky ve skleníku vedou ke zvýšené teplotě uvnitř skleníku. V důsledku vyšší teploty plynného prostředí ve skleníku dochází také k zvýšenému transportu tepla konvencí přes skleníková okna, a rovněž konvekcí přes stěny skleníku, dveřmi, podlahou a přes další omezující plochy do ovzduší. Takto uniklé teplo ze skleníku okřívá zemské povrchy a další objekty na zemském povrchu a teprve odtud uniká radiací do kosmického prostoru 3
Obr. 2
Zdroj: http://www.pacificrollshutters.com/comscr.htm
Záření slunce prochází sklem dovnitř, kde je rostlinami a půdou uvnitř skleníku pohlcováno (absorbováno). Avšak tepelné záření vycházející z rostlin a půdy je pohlcováno sklem a zpětně vraceno. Sklo tedy v tomto případě funguje také jako „přikrývka“, která pomáhá udržet ve skleníku teplo. Popis fyzikální podstaty skleníku je uveden pro lepší pochopení skleníkového efektu v atmosféře Země, a také pro objasnění slunečního tepla ve vytápěných objektech.
3
Zdroj: KADRNOŽKA, J. Globální oteplování země. 1. vyd. Brno: Vysoké učení technické v Brně – nakladatelství VUTIUM. s.70, 2008. ISBN 978-80-214-3498-1.
4
Skleníkový efekt v atmosféře Země
Skleníkový efekt v atmosféře Země je značně složitější proces než u obvyklého skleníku. Výše bylo popsáno a na obrázku 1 je znázorněno, že jen část slunečního záření projde až na povrch Země. Část slunečního záření je odražena od oblaků zpět do kosmického prostoru. Část slunečního záření je v ovzduší pohlcena a vyzářena všemi směry jako difúzní záření. Ta část slunečního záření, která projde až na povrch planety, je částečně odražena do kosmického prostoru v závislosti na odrazivosti od povrchu Země a zbytek je pohlcen povrchem Země. Teplo zachycené zemským povrchem jako přímé záření a teplo zachycené v ovzduší jako difúzní záření musí být vyzářeno zpět do kosmického prostoru. Povrch Země má však teplotu podstatně nižší, než je teplota Slunce, a proto vysílá do kosmického prostoru záření o podstatně větších vlnových délkách, jako takzvané tepelné záření. Tepelné záření, vysílané ze zemského povrchu a zachycené skleníkovými plyny v horních vrstvách atmosféry, ve výškách 5 až 10km, kde je teplota podstatně nižší než na povrchu Země, o 30 až 50 oC, nemůže být všechno vysáláno do kosmického prostoru, protože vzhledem k nízké teplotě sálají tyto plyny velmi slabě. Většina tohoto záření je proto odražena zpět k zemskému povrchu. Oblaky odrážejí část slunečního záření do kosmického prostoru, a tím působí ve smyslu snižování teploty zemského povrchu. Část slunečního záření oblaky pohlcují a takto zachycenou energii vysílají jako tepelné záření všemi směry. Skleníkový efekt vždy v atmosféře Země byl. Bez skleníkového efektu v ovzduší by globální teplota zemského povrchu byla o 30 až 40 oC nižší. Obsah skleníkových plynů byl rozhodující pro změny teploty na Zemi v dávné i v nedávné minulosti. V obdobích, kdy koncentrace skleníkových plynů v ovzduší byla malá, byla teplota na povrchu Země nízká a tato období se nazývají dobami ledovými. Naproti tomu v obdobích s vysokým obsahem skleníkových plynů v atmosféře byly globální teploty povrchu Země vysoké.4
4
Zdroj: KADRNOŽKA, J. Globální oteplování země. 1. vyd. Brno: Vysoké učení technické v Brně – nakladatelství VUTIUM. s.72, 2008. ISBN 978-80-214-3498-1.
5
Zdroj: http://www.uk-energy-saving.com/greenhouse_gas_emissions.html
Skleníkový efekt umožňuje život na zemi tím, že částečně zabraňuje teplu odcházet do vesmíru.
Otázky
1) Vysvětlete skleníkový efekt. 2) Jaké znáte skleníkové plyny? 3) Kolik % světelného záření je odraženo zpět do kosmického vesmíru od oblak?
Použité zdroje [1]
KADRNOŽKA, J. Globální oteplování země. 1. vyd. Brno: Vysoké učení technické v Brně – nakladatelství VUTIUM, 2008. ISBN 978-80-214-3498-1.
[2]
URL: < http://www.uk-energy-saving.com/greenhouse_gas_emissions.html>
[3]
URL: < http://www.pacificrollshutters.com/comscr.htm>
[4]
URL: < http://www.in-pocasi.cz/clanky/teorie/sklenikovy-efekt/>
[5]
URL: < http://www.animo.estranky.cz/clanky/planeta-zeme-/globalni-oteplovani---i-tvujproblem___.html>
[6]
URL: < http://www.meteocentrum.cz/zmeny-klimatu/sklenikovy-efekt.php>
6
