太阳光(红色和蓝色组分)在到达地球之后会被植物和深色土壤吸收,并使它们升温。与此同时,植物本身也会放出射线,其波长一般处在IR范围内。这种再放射伴随着温度的降低,所以物体最终会达到一个平衡的温度。
温室玻璃拥有一种卓越的特性,它可以完全透过可见光(波长在400—700nm)并吸收大部分红外线(IR)和紫外线(UV-B和UV-C)。因此,虽然太阳的可见光线能透过温室,但再植物、土壤放射的IR线会被玻璃反射回内部,最终被二次吸收。结果导致入射的可见日光中,很高比例的能量都被捕获在温室里。这样,不需要任何形式的加热补偿,温室内部就能比温室外部温暖许多。农业生产的塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床以及北方的塑料大棚菜畦,都是利用了这个道理。
地球的大气层是由气体组成的,作用与温室的玻璃相似。虽然也存在一些散射,但大多数气体允许光线的通过。大约30%的入射太阳光都被云层和地表反射回去,其它20%的光线被水分子、臭氧和灰尘吸收,剩下的大约50%的入射光可被地表(海洋、土壤、植物等等)吸收。就像温室里的植物和土壤一样,云层、地表和海面都放射IR波。放射的IR线又会被云层吸收和再放射,此过程中的能量损失能降低地表的温度。
大气层中的一些气体会吸收IR线。它们包括水蒸汽、氮的氧化物(一氧化二氮)、二氧化碳、甲烷、臭氧和氯氟烃(即所谓的CFC’s)等,称为温室气体。温室气体在吸收地表放射的IR线后,会再向各个方向放射吸收的能量。这样,其中一部分IR线就会被反射回来并被地表再次吸收,以减少地表的能量损失。举个例子,大气层中高浓度的水蒸气就会使地球表面的温度升高约20°C。没有这种有益的温室效应,地球将会变成一个冰冷的星球。
然而,现代化工业社会过多地燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后能产生大量的二氧化碳气体。并且,人类活动还会制造并排放氯氟烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物等其他的温室气体。它们在大气中增多的结果是形成一个无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法正常向外层空间发散。在一定程度上对“温室效应”有促进作用。
它会带来下列几种严重后果:
1.植物生长速度加快;2.地球上的病虫害增加;3.海平面上升;4.气候反常,海洋风暴增多;5.土地干旱,沙漠化面积增大。科学家预测:如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年,全球温度将上升2—4摄氏度,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将可能淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市,如纽约、东京和悉尼等。
若想减少“温室效应”,就要减少各种温室气体的排放量。现在各个国家都已经替换了用作制冷剂的氯氟烃,开始生产无氟冰箱。然而,最主要的温室气体还是二氧化碳。所以,一方面需要人们尽量节约用电(因为发电烧煤),少开汽车;另一方面还要保护好森林和海洋,比如不乱砍滥伐森林,不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存等。因为地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林,尤其是热带雨林。另外,我们还可以通过植树造林、减少使用一次性方便木筷、节约纸张(造纸用木材)、不践踏草坪等行动来保护绿色植物,使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓“温室效应”。
需注意的是,大气中的大部分温室气体是自然产生的,人为活动所释放的温室气体只占很小的比例。近几年出现的“温室效应”明显较快的全球变暖现象是主要由于自然原因还是人为原因在科学界还存在争议。研究认为全球变暖并非只会带来危害,也会带来好处。不管结论如何,通过人类的努力,减少温室气体的排放,节约能源,保护环境具有重要的意义。
温室效应到底有益还是有害?
2019-12-10 14:14:03
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