Libmonster ID: UA-2153

Заглавие статьи ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ - АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ
Источник Наука в России,  № 2, 2007, C. 20-22

"Наша планета - комфортабельный космический корабль с прекрасно отлаженной системой жизнеобеспечения, надежно оберегающей все живое от губительного воздействия окружающего космического пространства". Так начинается статья "Астрофизики изучают атмосферу Земли" доктора физико-математических наук Бориса Сомова и кандидата физико-математических наук Анатолия Хлыстова из Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ) МГУ, опубликованная в журнале "Земля и Вселенная".

Ученые подчеркнули: основа земной системы жизнеобеспечения - магнитное поле и кислородно-азотная атмосфера, причем на ее свойствах активно сказываются водяной пар, углекислый газ и озон, которые занимают всего 1% объема воздушной оболочки планеты. Следовательно, при их изучении надо прибегать прежде всего к астрофизическим методам.

Касаясь в первую очередь проблем изменений климата*, авторы утверждают: если бы наша атмосфера состояла только из азота, кислорода и аргона, то за счет тепловой инерции средняя температура поверхности планеты была бы около - 3°C. Но благодаря парниковому эффекту** она достигает порядка +15°C. Дело в том, что в ее оболочке находятся небольшие примеси паров воды, углекислого газа, метана, окиси азота и газов искусственного происхождения, прозрачных для видимой солнечной радиации и вместе с тем поглощающих инфракрасное излучение, из-за чего последнее не уходит в космос, тем самым повышая среднюю температуру Земли примерно на 18°C по сравнению с "беспримесной" атмосферой.

Словом, основная причина наблюдающегося потепления - возрастание в нашей воздушной оболочке парниковых газов. Самый эффективный из них - водяной пар, хотя его масса за тысячелетия менялась незначительно, чего не скажешь об углекислом газе, количество которого только с 1880 по 1989 г. возросло на 20%, причем 12% пришлись на 1958 - 1989 гг. И если такая ситуация останется, то к 2030 г. его концентрация удвоится, а значит, потепление климата будет угрожать существованию жизни на Земле.

Кстати, подчеркнули авторы, климатообразующие процессы крайне сложны и потому количественные оценки глобального потепления пока весьма не точны.

Главную неясность в расчеты вносит моделирование отклика атмосферы на изменения концентраций парниковых газов, в первую очередь углекислоты. И традиционные, локальные методы измерения в городских условиях CO2 (а он - основной источник выбросов) не дают надежных усредненных значений его массы для крупного мегаполиса. Именно поэтому ученые ГАИШ в Москве проводят соответствующие измерения в атмосфере, используя опыт исследования Вселенной.

Работы ведутся с помощью стационарных технических средств, в частности наземного телескопа. Свет от далеких космических тел, прежде чем попасть в его трубу, проходит всю толщу земной атмосферы, которая, естественно, также становится объектом наблюдений.

При измерении скоростей движения небесных объектов широко используется эффект Доплера*, причем теллурические (земные) линии** в спектре служат реперами, относительно которых определяют смещения спектральных линий звезд, Солнца, планет, комет и т. д. Механизм образования теллурических линий свидетельствует о физических условиях в атмосферах планет. С помощью специально разработанной методики калибровки спектрометрических замеров сотрудники ГАИШ в середине прошлого века в Алма-Ате выявили: содержание водяного пара в горах значительно меняется.

Позже ученые использовали управление переноса излучения, применяемое в астрофизике при исследовании пространства вокруг звезд (для расчета профилей теллурических линий кислорода и водяного пара в земной атмосфере), и оказалось, они подвержены сезонным вариациям. Затем удалось получить данные о температуре и плотности атмосферы нашей планеты. Впоследствии их применили при решении важной прикладной задачи - обеспечения наиболее благоприятных условий для прохождения лазерного излучения в атмосфере Земли.

Накопленные знания позволили отечественным специалистам вплотную заняться систематическими измерениями над Москвой состава парниковых газов и прежде всего самого опасного CO2. Так, отбирая пробы воздуха в различных районах столицы, сотрудники Института прикладной физики РАН пришли к выводу: техногенные выбросы последнего над городом создают за-


* См.: Л. Краснокутская. С целью оценки и контроля атмосферы. - Наука в России, 2006, N 5 (прим. ред.).

** См.: Ю. Израэль. Грозит ли нам климатическая катастрофа? - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).

* Доплера эффект - изменение длины волны (или частоты колебаний), воспринимаемой наблюдателем, при движении источника волн и наблюдателя относительно друг друга (прим. ред.).

** Теллурические линии - линии поглощения в спектрах космических источников излучения, возникающие при взаимодействии излучения с молекулами азота, кислорода, озона и воды в земной атмосфере (прим. ред.)

стр. 21


Графическое изображение парникового эффекта. Распределение энергии излучения по длинам волн для Солнца и Земли.

метные пространственные неоднородности на высоте 350 - 500 м. В самом нижнем слое (50 м), при неблагоприятной метеорологической ситуации они достигают 10% фонового значения. Хуже ситуация (до 15%) наблюдается при суточных и/или сезонных циклах серьезных антропогенных выбросов. Ну а для получения данных, характеризующих общую ситуацию в том или ином районе, нужно примерно месяц.

Авторы отметили также, что в качестве приемника излучения специалисты ГАИШ использовали сернисто-свинцовое фотосопротивление, охлаждаемое твердой углекислотой. Оценивали и влияние вариаций CO2 на регистрируемую эквивалентную ширину спектральных линий, показывающую, какую долю солнечной энергии впитывают последние. Рассчитан и вклад вариации нижней толщи атмосферы (500 м) на основе ее средней модели: в приземном слое образуется лишь 9% полной эквивалентной ширины линии. С учетом максимально возможной (15% вариации) интенсивности антропогенных выбросов CO2 неопределенность в оценках его содержания не превышает 1,5%, т. е. находится в пределах допустимых ошибок. Выходит, астрофизический метод позволяет осуществлять мониторинг в режиме реального времени, что делает его приемлемым при решении интересующих нас задач.

Теперь отечественные специалисты применяют солнечный телескоп башенного типа со спектрографом высокого разрешения. Благодаря этому получены точнейшие данные о спектрах атмосферы нашего светила с расстояния около 150 млн. км. Это само по себе крайне важно, к тому же такая установка как мощный прожектор просветит и всю толщу нашей атмосферы.

Представляют интерес и материалы статьи о сезонном содержании CO2 в атмосфере, в частности, над Москвой. Речь идет о статистических данных за 1992 - 1995 гг. Подсчитано: в столице бывает около 35 солнечных дней, причем полностью безоблачных не более 10. А поскольку распределение ясных дней по месяцам в ней неодинаково, то в общем многолетнем ряду оказывались наблюдения, выполненные в ГАИШ в разные периоды года. В итоге доказано: концентрация CO2 обычно снижается до минимума в конце лета и повышается к максимуму в зимние месяцы. Это связывают с сезонностью фотосинтеза растений и с ростом антропогенных выбросов углекислого газа с осени до весны из-за увеличения потребления топлива на обогрев помещений.

Приступая в 1991 г. к проведению регулярных наблюдений инфракрасных линий CO2 по программе астрофизических исследований атмосферы над городом, специалисты ГАИШ просмотрели записи теллурических линий спектра из архива, сделанные в декабре 1969 г. Оказалось, за 22 года, разделяющих эти даты, концентрация углекислого газа в воздухе над столицей возросла примерно на 48%. В то же время планетарный его рост за период с 1973 по 1991 г., по результатам мониторинга американской лаборатории NOAA, составил всего 8%.

В 1998 - 1999 гг. в ГАИШ получены новые записи спектров линий молекулы CO2. Как выяснилось, содержание углекислоты в воздушном бассейне Москвы продолжает расти. Последние наблюдения в 2003 и 2005 гг. окончательно подтвердили этот вывод. Приостановить рост содержания концентрации CO2 над столицей, делают вывод ученые, - важнейшая задача дня. Пути ее решения известны: выведение из города многочисленных производств, использующих углеводородное топливо, а также дальнейшая экологизация автомобильного транспорта.

Хлыстов А., Сомов Б. Астрофизики изучают атмосферу Земли. - Земля и Вселенная, 2006, N 6

Материал подготовил Ярослав РЕНЬКАС


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ОБЪЕКТ-ИССЛЕДОВАНИЙ-АТМОСФЕРА-ЗЕМЛИ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Иван МилютинContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/SkyJack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ - АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 03.07.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ОБЪЕКТ-ИССЛЕДОВАНИЙ-АТМОСФЕРА-ЗЕМЛИ (date of access: 01.12.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Иван Милютин
Харьков, Ukraine
1127 views rating
03.07.2014 (2708 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
А вообще весь этот кейс с комиками во власти заставил понять, что киношный сценарий разительно отличается от реальной большой политики, где побеждает трезвый, незамутненный запрещенными веществами ум, холодный расчет и опыт – как обязательные составляющие личности, дерзающей определять путь миллионов человек.
Catalog: Разное 
Yesterday · From Naina Kravetz
Когда менять резину на зимнюю в 2021 году?
2 days ago · From Україна Онлайн
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
3 days ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
7 days ago · From Україна Онлайн
Аварии на топливе Westinghouse случались и ранее, начиная с 1979 года, когда произошла крупнейшая в истории США авария на АЭС Три-Майл-Айленд, в результате которой зафиксировано расплавление 50% активной зоны реактора. Далее Westinghouse делала попытки торговать с Чехией, однако опасные эксперименты по замене оригинального топлива окончились досрочной его выгрузкой из 1-го энергоблока АЭС Темелин в январе 2007 года, по причине его сильной деформации. Вышедшие из строя вэстингхаусовские тепловыводящие сборки на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС были в экстренном порядке заменены на стандартные ТВЭЛовские.
Catalog: Экология 
9 days ago · From Naina Kravetz
HISTORY OF ROADS AND GROUND TRANSPORT ACCORDING TO ARCHEOLOGICAL DATA
Catalog: История 
10 days ago · From Україна Онлайн
BASIC UNIT FOR THE AMERICAN ACCELERATOR
11 days ago · From Україна Онлайн
TRANSITION TO CONTROLLED EVOLUTION OF THE BIOSPHERE
Catalog: Биология 
11 days ago · From Україна Онлайн
DEVONIAN PALEOSOILS OF THE ANDOMA MOUNTAIN
11 days ago · From Україна Онлайн
Безопасно ли брать кредит в Интернете?
Catalog: Экономика 
12 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ - АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones