Максимальна концентрація

Зовсім недавно концентрація вуглекислого газу в атмосфері Землі вперше в історії перевищила 415 мільйонних часток за обсягом (ppm), і немає сумнівів, що зростання продовжиться. За століття частка CO₂ зросла з 300 до 400 ppm. Чи знаєте ви, чому це так турбує кліматологів і чому вони впевнені, що зміна клімату - справа рук людини? Ви можете перевірити себе за допомогою нашого зеленого тесту.

1. Спочатку трохи історії. Вчені, а за ними і політики почали голосно говорити про зміну клімату тільки в кінці XX століття, коли з'явилися надійні дані про зростання глобальної температури, зокрема, знаменита «хокейна ключка» (на картинці). Сьогодні вирази «глобальне потепління» і «парниковий ефект» відомі майже кожній людині. А коли вчені вперше виявили парниковий ефект як фізичне явище?

1. Наприкінці XVIII століття
2. У середині XIX століття
3. Наприкінці XIX століття
4. У середині XX століття

Правильно!

Парниковий ефект вивчали багато вчених протягом десятиліть. Часто пишуть, що вперше ідею парникового ефекту висловив у 1824 році французький математик Жозеф Фур'є, але це не зовсім так. Він дійсно опублікував статтю про тепловий баланс Землі, але ідею парникового ефекту йому приписали пізніше. Судячи з усього, експеримент, що наочно продемонстрував здатність деяких газів «зміщувати» тепловий баланс, в 1856 році провела американка Юніс Фут. Вона виставила на сонці два скляних циліндри з термометрами всередині. Один був наповнений повітрям, а інший - вуглекислим газом. З'ясувалося, що за один і той же проміжок часу циліндр з повітрям нагрівся до 100 градусів за шкалою Фаренгейта, а з вуглекислотою - до 120 градусів. У 1859 році Джон Тінделл виявив, що суміш чадного газу з метаном так само добре блокує теплове випромінювання, як дерев'яна дошка. Лише 1896 року шведський вчений Сванте Арреніус вперше спробував описати вплив атмосферної вуглекислоти на клімат.

Неправильно!

Парниковий ефект вивчали багато вчених протягом десятиліть. Часто пишуть, що вперше ідею парникового ефекту висловив у 1824 році французький математик Жозеф Фур'є, але це не зовсім так. Він дійсно опублікував статтю про тепловий баланс Землі, але ідею парникового ефекту йому приписали пізніше. Судячи з усього, експеримент, що наочно продемонстрував здатність деяких газів «зміщувати» тепловий баланс, в 1856 році провела американка Юніс Фут. Вона виставила на сонці два скляних циліндри з термометрами всередині. Один був наповнений повітрям, а інший - вуглекислим газом. З'ясувалося, що за один і той же проміжок часу циліндр з повітрям нагрівся до 100 градусів за шкалою Фаренгейта, а з вуглекислотою - до 120 градусів. У 1859 році Джон Тінделл виявив, що суміш чадного газу з метаном так само добре блокує теплове випромінювання, як дерев'яна дошка. Лише 1896 року шведський вчений Сванте Арреніус вперше спробував описати вплив атмосферної вуглекислоти на клімат.

2. Яке пояснення парникового ефекту правильно?

1. Молекули парникових газів поглинають інфрачервоне випромінювання від Землі і перевипромінюють його в усі боки
2. Парниковий газ діє як фільтр - він не пропускає короткохвильове випромінювання від Землі
3. Молекули парникових газів сильніше нагріваються, набувають більш високої швидкості і розігрівають атмосферу

Правильно!

Оскільки Земля значно холодніша за Сонце, вона перевипромінює сонячну енергію в більш довгохвильовому діапазоні - інфрачервоному. Молекули парникових газів (на відміну від інших компонентів атмосфери) активно поглинають саме це випромінювання, а потім перевипромінюють його на всі боки - в тому числі в бік земної поверхні. В результаті частина тепла виявляється «замкненою». Внесок парникових газів у тепловий баланс оцінюється за допомогою параметра, який називається радіаційний прогрів () - різниця між тим, хто прийшов і пішов теплом на квадратний метр на кордоні атмосфери. Наприклад, внесок СО₂ при концентрації 400 частин на мільйон оцінювався в 1,94 вати на квадратний метр.

Неправильно!

Оскільки Земля значно холодніша за Сонце, вона перевипромінює сонячну енергію в більш довгохвильовому діапазоні - інфрачервоному. Молекули парникових газів (на відміну від інших компонентів атмосфери) активно поглинають саме це випромінювання, а потім перевипромінюють його на всі боки - в тому числі в бік земної поверхні. В результаті частина тепла виявляється «замкненою». Внесок парникових газів у тепловий баланс оцінюється за допомогою параметра, який називається радіаційний прогрів () - різниця між тим, хто прийшов і пішов теплом на квадратний метр на кордоні атмосфери. Наприклад, внесок СО₂ при концентрації 400 частин на мільйон оцінювався в 1,94 вати на квадратний метр.

3. Парникові гази можуть сильно відрізнятися за ступенем «прозорості» для інфрачервоного випромінювання і, отже, за впливом на тепловий баланс. Наприклад, тонна метану по впливу на клімат протягом 100 років еквівалентна 25 тоннам вуглекислоти, а тонна гідрофторвуглецю CHF₃ - 14,8 тисячі тонн CO₂. А від чого це залежить?

1. [] Від кількості атомів
2. [] Від форми молекули
3. [] Від наявності атомів фтору
4. [] Від усього перерахованого

Правильно!

Поглинання будь-якого випромінювання - це збудження і перехід електронів на більш високий енергетичний рівень, у тому числі електронів на молекулярних орбіталях, «узагальнених» пов'язаними один з одним атомами. Єдиного параметра, який би дозволив передбачити ступінь парниковості газу, не існує, але в цілому складні, наприклад триатомні, молекули краще поглинають довготривале випромінювання, а деякі зв'язки (наприклад, вуглецю і фтору) виявляються більш ефективними. Зрештою, парниковість залежить і від кількості атомів, і від геометрії молекули, і від хімічного складу, і від терміну її життя в атмосфері.

Неправильно!

Поглинання будь-якого випромінювання - це збудження і перехід електронів на більш високий енергетичний рівень, у тому числі електронів на молекулярних орбіталях, «узагальнених» пов'язаними один з одним атомами. Єдиного параметра, який би дозволив передбачити ступінь парниковості газу, не існує, але в цілому складні, наприклад триатомні, молекули краще поглинають довготривале випромінювання, а деякі зв'язки (наприклад, вуглецю і фтору) виявляються більш ефективними. Зрештою, парниковість залежить і від кількості атомів, і від геометрії молекули, і від хімічного складу, і від терміну її життя в атмосфері.

4. Уявіть собі, що з атмосфери Землі зникли всі парникові гази. Якою в цьому випадку буде середня температура приземного шару повітря?

1. Близько 40 градусів Цельсія нижче нуля
2. Близько нуля
3. Близько 18 градусів нижче нуля
4. Мінус 1,2 градуса

Правильно!

Без парникових газів природного походження середня температура Землі була б приблизно мінус 18 градусів за Цельсієм, значно нижче дійсної середньої температури - близько 14,2 градуса. Однак антропогенний вплив на клімат вже додав до цього значення приблизно один градус.

Неправильно!

Без парникових газів природного походження середня температура Землі була б приблизно мінус 18 градусів за Цельсієм, значно нижче дійсної середньої температури - близько 14,2 градуса. Однак антропогенний вплив на клімат вже додав до цього значення приблизно один градус.

5. Як вчені доводять, що значна частина СО₂ в атмосфері - антропогенного походження? Можливо, він весь породжений природними процесами?

1. За допомогою ізотопного методу: у складі викопного палива більше важкого вуглецю-14
2. У вугіллі, нафти і газі менше вуглецю-13, ніж в атмосферній вуглекислоті - завдяки цьому можна простежити, як змінюється це ставлення, і побачити, що в атмосферу потрапляє «зайвий» вуглець-13
3. [] Тільки шляхом звірки балансу - вимірювань концентрації СО₂ та обліку кількості спалюваного палива

Правильно!

Більша частина вуглекислого газу в атмосфері, дійсно, не має ніякого відношення до діяльності людини. Тварини, мікроорганізми і рослини виділяють приблизно 430 гігатонн СО₂ на рік, океан виділяє ще приблизно 330 гігатонн, тоді як всі викиди енергетики і промисловості становлять близько 30 гігатонн на рік. Однак природні викиди СО₂ супроводжуються приблизно таким же за масштабом поглинанням, тому концентрація вуглекислоти залишається приблизно однаковою. Діяльність людини зрушує цей баланс. Довести, що це відбувається насправді, можна завдяки тому, що в природі атоми вуглецю можуть мати різне число нейтронів в ядрі. Є дуже рідкісний ізотоп вуглець-14 (один атом на трильйон), більш поширений вуглець-13 (приблизно 1 відсоток) і легкий вуглець-12. Рослини «воліють» легкі ізотопи, тому в них частка вуглецю-13 нижча, ніж у повітрі. Викопне паливо - вугілля, нафта і газ - виникли із залишків органіки, тому в них також знижена частка вуглецю-13. Вчені спостерігають зниження частки 13-го вуглецю в атмосфері (приблизно на 1,5 проміле за 200 років), що і вказує на спалювання палива.

Неправильно!

Більша частина вуглекислого газу в атмосфері, дійсно, не має ніякого відношення до діяльності людини. Тварини, мікроорганізми і рослини виділяють приблизно 430 гігатонн СО₂ на рік, океан виділяє ще приблизно 330 гігатонн, тоді як всі викиди енергетики і промисловості становлять близько 30 гігатонн на рік. Однак природні викиди СО₂ супроводжуються приблизно таким же за масштабом поглинанням, тому концентрація вуглекислоти залишається приблизно однаковою. Діяльність людини зрушує цей баланс. Довести, що це відбувається насправді, можна завдяки тому, що в природі атоми вуглецю можуть мати різне число нейтронів в ядрі. Є дуже рідкісний ізотоп вуглець-14 (один атом на трильйон), більш поширений вуглець-13 (приблизно 1 відсоток) і легкий вуглець-12. Рослини «воліють» легкі ізотопи, тому в них частка вуглецю-13 нижча, ніж у повітрі. Викопне паливо - вугілля, нафта і газ - виникли із залишку органіки, тому в них також знижена частка вуглецю-13. Вчені спостерігають зниження частки 13-го вуглецю в атмосфері (приблизно на 1,5 проміле за 200 років), що і вказує на спалювання палива.

6. Один з найсильніших парникових газів в атмосфері - метан СН₄, однак він нестійкий і швидко розпадається - приблизно за 12 років (молекули CO₂ «живуть» сотні років). Проте концентрація метану зростає - з середини XVIII століття до 2016 року вона зросла з 700 частин на мільярд до 1840 частин. Це знову люди винні?

1. Так, люди розвели багато корів, їдять багато рису і багато смітять
2. Ні, це зростання числа лісових пожеж, до яких люди причетні тільки побічно
3. [] І так, і ні - метан потрапляє в атмосферу з погано закупорених газових труб

Правильно!

Людина відповідає приблизно за половину всіх викидів метану: на його частку припадає близько 370 мільйонів тонн метану на рік, а на частку природних джерел - близько 380 мільйонів тонн. Одне з основних джерел метану - анаеробні бактерії-метаногени, і людина створила для них відмінні умови: вони живуть, наприклад, у кишечниках жуйних тварин (тобто корів), і домашня худоба продукує приблизно 110 мільйонів тонн метану на рік, ще 60 мільйонів тонн генерують звалища. Важливе джерело метану - штучні болота, тобто рисові плантації. Бактерії, що там живуть, виділяють 29 мільйонів тонн метану на рік. А ось лісові пожежі продукують досить мало метану - не більше 3 мільйонів тонн.

Неправильно!

Людина відповідає приблизно за половину всіх викидів метану: на його частку припадає близько 370 мільйонів тонн метану на рік, а на частку природних джерел - близько 380 мільйонів тонн. Одне з основних джерел метану - анаеробні бактерії-метаногени, і людина створила для них відмінні умови: вони живуть, наприклад, у кишечниках жуйних тварин (тобто корів), і домашня худоба продукує приблизно 110 мільйонів тонн метану на рік, ще 60 мільйонів тонн генерують звалища. Важливе джерело метану - штучні болота, тобто рисові плантації. Бактерії, що там живуть, виділяють 29 мільйонів тонн метану на рік. А ось лісові пожежі продукують досить мало метану - не більше 3 мільйонів тонн.

7. Якщо подивитися на криву концентрації CO₂ в атмосфері, то можна побачити, що вона схожа на пилку - кожну зиму (для Північної півкулі) концентрація СО₂ різко підвищується, а потім падає. Куди пропадає СО₂ влітку?

1. [] Все дуже просто: влітку не треба топити в приміщеннях, тому викидів менше
2. Влітку температура океану вища, і він активніше поглинає СО₂
3. Взимку знижується фотодисоціація молекул вуглекислого газу в атмосфері
4. [] Взимку припиняється фотосинтез рослин

Правильно!

Влітку концентрація СО₂ знижується приблизно на 5 мільйонних часток, а взимку приблизно на стільки ж зростає, причому ці коливання значно сильніше виражені саме в Північній півкулі. Виною всієї рослини - взимку припиняється фотосинтез і знижується поглинання вуглекислоти. Оскільки в Північній півкулі знаходиться велика частина суші (і, відповідно, велика частина рослинності), там коливання кількості СО₂ помітніше.

Неправильно!

Влітку концентрація СО₂ знижується приблизно на 5 мільйонних часток, а взимку приблизно на стільки ж зростає, причому ці коливання значно сильніше виражені саме в Північній півкулі. Виною всієї рослини - взимку припиняється фотосинтез і знижується поглинання вуглекислоти. Оскільки в Північній півкулі знаходиться велика частина суші (і, відповідно, велика частина рослинності), там коливання кількості СО₂ помітніше.

8. Зміна клімату йшла б значно швидшими темпами, якби не океан - він поглинає значну частину вуглекислоти. Однак вчених це турбує, вони кажуть, що цей процес загрожує морській фауні. А в чому полягає ця загроза?

1. [] СО₂ загрожує вапняним скелетам молюсків
2. Живі організми гинуть внаслідок евтрофікації
3. Поглинання СО₂ витісняє кисень, що робить океан менш придатним для життя

Правильно!

Зростання концентрації СО₂ в атмосфері веде до зростання його кількості в океані. Розчиняючись у воді, молекули CO₂ перетворюються на іони вугільної кислоти HCO₃^-, що призводить до зростання кислотності океану. Від початку Промислової революції кислотність океану зросла на 0,1 pH, і це може загрожувати численним морським безхребетним, оскільки закислена вода руйнує їхні вапняні скелети. А загроза для безхребетних означає загрозу і для всіх інших поверхів харчової піраміди у Світовому океані.

Неправильно!

Зростання концентрації СО₂ в атмосфері веде до зростання його кількості в океані. Розчиняючись у воді, молекули CO₂ перетворюються на іони вугільної кислоти HCO₃^-, що призводить до зростання кислотності океану. Від початку Промислової революції кислотність океану зросла на 0,1 pH, і це може загрожувати численним морським безхребетним, оскільки закислена вода руйнує їхні вапняні скелети. А загроза для безхребетних означає загрозу і для всіх інших поверхів харчової піраміди у Світовому океані.

Вітаємо, ваш результат: з

Заперечувач

Здається, ви все-таки впевнені, що ніякої зміни клімату не відбувається, або, принаймні, що людина не має до цього ніякого відношення. Ви ризикуєте: скоро думати так буде рівносильно заяві про те, що Земля плоска. Ось вам простий калькулятор, який наочно покаже, скільки CO₂ ви залишаєте після себе щодня.

Поділитися результатами

Вітаємо, ваш результат: з

Читач газет

Ви згодні з тим, що зміни клімату відбуваються, але не впевнені, що це - справа рук людини. Тоді ось вам простий калькулятор, який наочно покаже, скільки CO₂ ви залишаєте після себе щодня.

Поділитися результатами

Вітаємо, ваш результат: з

Екоактивіст

Ви добре знаєте, що зміна клімату загрожує нашій планеті, і не сумніваєтеся в тому, що в цьому винна людина, і навіть, можливо, хотіли б особисто щось зробити для того, щоб на Землі стало трохи холодніше. Але