Аэрозоли и их влияние на климат

Страница 4

Вплив на клімат антропогенних викидів сірки не слід роздивлятись як можливий вклад у послаблення глобального потепління, а слід як частину проблеми. Викиди двуокісі сірки, які викликають утворення центрів конденсації хмар, сприяють процесу збільшення вмісту аерозольних часток кислоти в атмосфері. Пошкодження лісних екосистем шляхом випадіння кислотних дощів фактично наражає на небезбеку важливий природній резервуар в вуглеродному циклі. Цей фактор може збільшити вміст двуокісі вуглецю в атмосфері [ 1 ].

Але існує фактор, що впливає в протилежний бік ніж аерозолі. Це накопичення в атмосфері двуокису вуглецю. Основні компоненти атмосфери - азот, кисень, інертні гази - не поглинають ані видимого, ані інфрачервоного випромінювання, а водяна пара та двуокис вуглецю мають широкі полоси поглинання в інфрачервоній області, що заважає випромінюванню земного тепла в космос . Тому накопичення в атмосфері двуокису вуглецю повинно вести до потеплення, так названого парникового ефекту. Надходження двуокису вуглецю в атмосферу зростає з кожним роком за рахунок зросту енергетики та промисловості. З іншого боку, постійно зменшується площа лісів, що дають основну частину кисню. Поки що можливе похолодання внаслідок приросту кількості аерозолей в атмосфері перекривається парниковим ефектом, обумовленим зростом вибросів С02. Але існує небезпека, що в деяких умовах всеж таки ефект аерозолей буде більшим і призведе до багаторічної зими на всій території Північної півкулі. Так, наприклад, в 1815 році відбулося гігантське виверження вулкана Тамбора в Індонезії. Десятки, якщо не мільйони тон пилу були заброшені в стратосферу. В результаті 1816 рік уввійшов в історію, як "рік без літа". В окремих районах Європи та Північної Америки температура на протязі року неодноразово падала нижче -20°С [ 5 ].

Дуже великі зміни клімату планети можуть статися в результаті ядерної війни. Неодноразові ядерні вибухи призведуть не тільки до зараження навколишнього середовища але й до вибросу великої кількості аерозолів у стратосферу, звідки вони виводяться дуже довго. Земна куля вкриється непрозорим "покривалом" з аерозолей, які не будуть пропускати сонячне випромінювання до земної поверхні. Внаслідок цього земна поверхня не буде нагріватися і наступить так звана "ядерна зима". Без тепла не зможе рости рослинність, багато тварин, що харчується тільки рослинністю загине. Так як всі тварини і рослинність пов'язані в екологічний ланцюжок, а зима буде довгою, го на Землі може не залишитись ніяких форм життя. Ці фактори поки що зупиняють людство від найбільшої катастрофи світу [ 5].

4 ДОСЛІДНИЦЬКІ ЦЕНТРИ ПО ВИЗНАЧЕННЮ ВМІСТУ МАЛИХ ДОМІШОК В АТМОСФЕРІ

У міжнародній сіті ВМО передбачено виділення "базових станцій" як дослідницьких центрів по вимірюванню з високою точністю якомога більшої кількості малих домішок для визначення довгоперіодних вимірювань їх вмісту та "регіональні станції" (фонові) для відображення змін складу атмосфери, що визвані місцевими умовами та діяльністю людини. На регіональних станціях проводяться найбільш прості та засвоєні вимірювання : оптичної мутності повітря (фактора мутності) та хімічного складу атмосферних опадів. На базових станціях крім цих повинні проводитись більш складні та точні вимірювання вмісту малих газових домішок атмосфери, перш за всих CO2 [2].

Час перебування в атмосфері CO2, CO та вуглеводнів - роки, а H20. SO2, H2S та майже всих аерозолей — від доби до декількох місяців. Концентрація домішок, що довго знаходяться у великих частинах атмосфери змінюються порівняно мало, тому вимірювання проводяться на базових станціях. Концентрація домішків, що мало часу находяться в атмосфері більш мінлива. Для вимірювань цих домішків потрібна більш густа сіть регіональних станцій. Базових станцій всього 10, регіональних біля 100, розташованих на відстані не менш 1000) км одна від іншої[2].

5 АСТРОЗОЛІ ТА ЇХ УЧАСТЬ У ВИНИКНЕННІ ВСЕСВІТУ

Для хмар часток у вакуумі було запропоновано найменування "астрозолi". Це теж дуже важливий об'єкт для наукових досліджень. Усі небесні тіла виникли з космічного пороху, тому вивчення його властивостей необхідно для розуміння процесів формування й еволюції планетних та зіркових систем[5].

У теперішній час більшість астрофізиків вважають, що процес творення Всесвіту почався вибухом первинного ядра. Ніхто точно не знає як проходили ранні стадії вибуху, якими були його первинні продукти. Але ясно, що через деякий час , коли Всесвіт трохи охолов, утворились елементарні частки, потім атомні ядра, потім нейтральні атоми, а коли температура досягла порядку тисяч градусів стало можливим виникнення молекул. Усі спеціалісти сходяться в думці, що холодні тіла — планети, астероїди і т.д. — виникли шляхом конденсації міжзіркового газу, а багато вчених вважають, що так виникли й зірки [ 5 ].

Конденсація — це послідовна агломерація у все більш крупні утвори: спочатку кластери, потім мікроскопічні порошинки, потім мікроскопічні тіла. Останню стадію було б вірніше називати коагуляцією, але теж не завжди[5].

Теким чином, хмари пилу у космічному просторі — астрозолі — є попередниками виникнення небесних тіл і середовищем, в якому ці тіла продовжують шлях[5].

У космічному просторі знаходиться велика кількість астрозольних порошинок, і їх роль в житті Всесвіту дуже велика. Усі хімічні реакції протікають на цих частках ( у свободному просторі вони неможливі за причини необхідності участі третьої молекули в елементарному акті реакції). Присутність часток полегшує справу. Молекули речовини при зіткненні із порошинкою адсорбуються і мають змогу знаходитись на ній сколь завгодно довго. Потім сорбуються молекули інших речовин, і в адсорбованому стані, особливо під впливом випромінювань, можуть проходити різноманітні реакції[5]

В останні десятиріччя виникла ідея, що у космосі могло зародитись якщо не життя, то, хоча б необхідні для виникнення життя амінокіслоти, з яких вже в атмосфері виникла біологічна речовина[5].

Участь ядер атомів вуглерода в процессі термоядерного синтеза, протікаючого в зірках, давно відомо, у всякому випадку достовірно відомо, що зірки вміщують в себе вуглерод. Можливо, генерація астрозолей - універсальна властивість зірок. Треба відзначити, що зірка, хоча її гравітація в десятки разів більша, ніж планетна, не в силах утримати ці частки: світловий тиск, а в атмосфері зірок і фотофорез набагато перевищують гравітацію [5].

Генерують астрозолі й холодні безатмосферні тіла. Наприклад, вулкани супутника Юпітера Іо викидають пари сірки, які конденсуються в астрозоль, що притягується до Юпітера. В результаті Навколо Юпітера існує кільце сірного астрозоля [ 5 ].

Великий масшаб має формування астрозолей при наближенні до Сонця комет. Вважається, що комета — це небесне тіло, що складається з речовин, які легко випаровуються[5].

Астрозолі можуть мати антропогенну природу. Одним з джерел — конденсація продуктів сгорання палива у двигунах космічних апаратів. Розвиток космічної технології також повинен привести до появи нових джерел астрозолей. Такі процеси, як плавка, сварка, вирощування кристалів, пов'язані з нагріванням матерії, а отже, з послідуючим виникненням космічних часток[5].

Деякі вчені вважають, що окрім "ядерної зими" можлива і "космічна зима".

Коли астероїд зіткнеться з безатмосферним супутником планети, він перетвориться в пар, який з дуже великою швидкістю буде розповсюджватись у космічний простір і потягне за собою мiсячний пил та уламки лунних порід, східно з тим як відбувається утворення пилової хмари при наземному ядерному вибусі. Швидкість газів буде такою, що хмара вирветься з поля мiсячного тяжіння. Випарена речовина сконденсується, і виникнуть частки, що мають найбільшу здатність розсіювати світло та інфрачервоне випромінювання. Хмару захопить поле земного тяжіння і воно змінить свою форму і поступово прийме форму диска[5].

Існування такої хмари пилу обов'язково подіє на зміну радіаційного балансу Землі. Хмара має змогу не тільки екранувати сонячне світло, але й відбивати додаткову кількість сонячної енергії на Землю, тому зміни клімату Землі будуть проходити поступово і не обов'язково в сторону похолодання[5 ].