Чому варто боятися безхмарного неба
Відео: Американські фахівці назвали його "Малих Жахів, якого варто боятися НАТО".Документальний
Живий приклад зворотного - Венера. Те, що могло трапитися і з Землею, якби вона трохи ближче до Сонця: токсична атмосфера, температура - 460 ° C (при такій плавиться цинк) ... Нове дослідження говорить про те, що якби не хмари, ми теж знаходилися б в такому положенні.
Відео: Всі бояться Заходу, а потрібно боятися Китаю
Якби не хмари і мала кількість водяної пари над сухими областями Землі, планета була б безводної і перегрітої. (Тут і нижче ілюстрації Detlev van Ravenswaay / NASA.)
Те, що сталося на Венері - наслідок стрімкого парникового ефекту. Підйом температури до критичного рівня збільшує випаровування води з поверхні океанів. Водяна пара - потужний парниковий газ, який жадібно поглинає теплове випромінювання з нагрітої сонцем поверхні. Через нього світ стає ще більш спекотним. Так виникає порочне коло ...
Всього кілька тисяч років - і будь-яке життя на такій планеті зникне. «Якщо закип`ятити планету, все помре», - люб`язно пояснює Колін Голдблатт з Університету Вікторії (Канада).
Моделі, створені в 1990-х, говорили про те, що нічого подібного на Землі статися не може, бо вона досить далека від Сонця. Мовляв, на такій відстані сонячне тепло менш інтенсивно, ніж на Венері, та й розрахунки енергетичного балансу показали, що на Землі в разі парникового ефекту атмосфера буде більше випромінювати в космос, ніж поглинати.
Але, як ви вже знаєте, у міру розвитку моделей, що відтворюють кліматичні умови на інших планетах, стало зрозуміло, що у такого явища, як середня планетарна температура, багато неясностей. Вирішуючи задачу термодинамічно, можна було б припустити, що температура в основному залежить від кількості випромінювання, одержуваного планетою від своєї зірки. Але реальне життя виявилася набагато складніше. Недавні спроби врахувати всі ці складності - на кшталт наявності хмар, концентрації парникових газів, альбедо, хмарності - привели до злегка парадоксального результату: наша власна планета виявилася буквально на межі загибелі всього живого.
Окремі розрахунки стверджують, що, будь відстань між нами і Сонцем на 1% менше, температура на планеті різко підскочила б, довівши життя до масового вимирання складних видів, з подальшою втратою водяної пари з атмосфери і в перспективі - повним зневодненням Землі. Деяку абсурдність ситуації додає і те, що раніше, сотні мільйонів і мільярдів років тому, коли від молодого Сонця до нас надходило менше енергії, постійних льодовиків і тим більше льодових щитів біля полюсів не було, а тепер, коли світило стало в прямому сенсі пригрівати, вони чомусь з`явилися. Як розібратися у всіх цих складнощах?
Нова робота групи авторів на чолі з Коліном Голдблатт спробувала розгадати секрети земного клімату на основі відносно простої одновимірної моделі, яка виключає безліч складних факторів, де ми, на нашу все ще скромному обсягом знань про клімат, могли б припуститися помилки. Одновимірна модель, відповідно до назви, має на увазі аналіз розподілу температур в атмосфері Землі тільки на основі «колони» повітря, насиченого водяною парою, що тягнеться від поверхні до кордонів атмосфери. Альбедо і парниковий ефект в моделі враховувалися, а ось перемішування, ефекти вітрів, нерівномірне висвітлення на полюсах і багато інших нюансів реальної атмосфери до уваги не бралися: їх розглядали попередні, більш складні моделі, а автори мали намір лише переконатися у вірності їх висновків.
Дослідники спробували докласти модель до Землі, виключивши з неї хмари, але залишивши атмосферу з її нинішнім складом і багату водяною парою. Вийшло, що така безхмарна атмосфера призвела б до поглинання Землею на 30% більше сонячного випромінювання, ніж вважали ранні роботи, в яких не було свіжих даних по поглинанню випромінювання водяною парою. Це означає, що без хмар Земля була б нагріта настільки, що втрата водяної пари атмосферою прийняла б стрімкий характер. Підсумок простий: в геологічно короткий термін планета втратила б істотної частини гідросфери.
Навіть зараз, коли ми компенсуємо охолоджуючий ефект хмар виробництвом парникових газів, турбуватися нема про що. Вчені розрахували, що ми зможемо підштовхнути Землю до парникового ефекту тільки за рахунок підвищення концентрації СО2 в атмосфері приблизно до 30 тис. Частин на мільйон. Але ми не досягнемо цієї позначки, навіть якщо спалимо все наявні на Землі запаси викопного палива разом узяті.
Втім, залишається деяка невизначеність, тому важко судити, як поведуться хмари, якщо ми впритул підберемо до стрімкого парникового ефекту. Сучасні тривимірні моделі клімату не здатні моделювати настільки екстремальні умови.
Більш надійні моделі, які впораються з температурою до 120 ° C, що далеко за межами порогового значення парникового ефекту, розробляє Макс Попп з Інституту метеорології Товариства ім. Макса Планка (ФРН). Але і він зазначає, що відсутність спостережень настільки жаркого клімату робить задачу важко здійснюваною.
Але повернемося до здобутків групи г-на Голдблатт. Вчені спробували перевірити, що саме рятує нас від венеріанського сценарію, додаючи різні чинники і оцінюючи кінцевий тепловий баланс. Вийшло, що розсіювання сонячного світла азотом атмосфери може до деякої міри охолодити поверхню. Але підсумок як і раніше виходив невтішний: Земля все одно стрімко втрачала воду, причому ще в пору порівняно молодого Сонця. Факти, як ми бачимо, істотно розійшлися з моделлю. «Стрімкий парниковий ефект безумовно не трапився на Землі в посткатархейскую епоху, - визнають автори. - В іншому випадку вона була б уже стерилізована ». Тонке спостереження, чого вже там. Але все-таки: що дозволило земній біосфері не перейти в фазу електрофільного розвитку в останні мільярди років?
Вчені висунули дві гіпотези. Перша: модель їх авторства не враховувала можливості різного ступеня перемішування атмосфери з водяною парою. Десь, над Сахарою або Антарктидою, ІК-непрозорого водяної пари мало, і інфрачервоне випромінювання від поверхні може залишати планету, не даючи їй перегріватися. Якщо це так, то пустелі, як тропічні, так і арктичні, парадоксальним чином є головним фактором, що визначає жизнепригодности Землі сьогодні. Правда, все одно незрозуміло: буквально недавно, ще в кайнозої, ні стійких пустель, ні льодових щитів, над якими також майже немає водяної пари, на нашому кульці просто не було, тому розподіл вологості над планетою було більш рівномірним, проте стрімкої втрати води з -за перегріву атмосфери не спостерігалося.
Друге припущення знову відсилає ситуацію до хмар. Справа в тому, що вони (це чертовски ускладнює їх коректний облік в моделюванні клімату) в залежності від свого складу можуть як відображати сонячні промені назад в космос, так і перешкоджати втраті тепла поверхнею планети. Точний баланс тут прорахувати дуже складно: як врахувати конкретну ситуацію для кожного конкретного хмарки над сотнями мільйонів квадратних кілометрів? Проте, вважають автори, судячи з підсумків свого моделювання, в кінцевому рахунку хмари - ключовий фактор, який дає планеті перегрітися до повного випаровування океанів.
Відео: Пісні
Цікаво, що хмари можуть як перегрівати планету (Венера, праворуч), так і, навпаки, охолоджувати її (Земля, зліва). Точний розрахунок їх впливу на клімат на сучасному рівні знань скрутний ...
На жаль, їх допомога не може бути вічною. За розрахунками, при більш-менш рівномірний розподіл води в атмосфері у нас є не більше півтора мільярдів років до повної стерилізації поверхні планети навіть без урахування парникового ефекту від вуглекислого газ і метану, тільки за рахунок одного водяної пари. Оскільки згадані гази в атмосфері присутні, годину повної стерилізації настане навіть раніше.
Автори роботи вважають, що екзопланети земного типу в зоні населеності в першому наближенні можуть володіти кліматом, обумовленим тими ж факторами, що і земної. У цьому сенсі облік наявності там хмар часто може грати ключову роль в тому, чи придатна поверхню того чи іншого світу для появи і розвитку життя.
