Efectul de seră natural este procesul prin care atmosfera reține o parte din căldura emisă de suprafața Pământului și o face să rămână mai mult în apropierea solului. Fără el, temperatura medie globală ar fi de aproximativ minus 18 grade Celsius, iar oceanele ar fi înghețate în mare parte. Cu el, media este de circa 15 grade, un nivel la care apa lichidă și viața pot exista.
Termenul are o reputație ciudată, pentru că se folosește mai ales în discuții despre încălzirea globală, iar mulți cred că efectul de seră este în sine o problemă. În realitate, este un mecanism fizic util, fără de care planeta ar fi inospitalieră. Erupțiile vulcanice, descrise în Vulcanii: cum se formează, cum sunt alcătuiți și de ce erup, sunt una dintre sursele naturale de dioxid de carbon, iar interiorul planetei, prezentat în Pământul explicat: structura, rocile și forțele interne, eliberează gaze prin vulcani. Ce se discută azi este cât de mult se întărește el prin emisiile de gaze, nu existența lui.
Cum funcționează efectul de seră?
Efectul de seră funcționează pentru că atmosfera lasă lumina Soarelui să treacă, dar reține o parte din căldura trimisă înapoi de sol. Soarele emite energie sub formă de lumină vizibilă și radiație apropiată; atmosfera este în mare parte transparentă la ea, așa că ajunge la suprafață și o încălzește. Pământul, la rândul său, se răcește emițând energie sub formă de radiație infraroșie, adică căldură, cu lungimi de undă mai mari decât ale luminii vizibile. Despre natura luminii și a undelor invizibile poți citi în Lumina și culorile: de ce vedem curcubeul și cerul albastru.
Unele gaze din atmosferă absorb această radiație infraroșie. Moleculele lor intră în vibrație și apoi emit din nou energia, în toate direcțiile. Una dintre direcții este în jos, spre sol. Astfel, suprafața primește două surse de energie: lumina directă a Soarelui și căldura reemisă de atmosferă. Rezultatul este o temperatură de echilibru mai ridicată decât ar fi fără atmosferă.
Atenție: denumirea de „seră” este o analogie imperfectă. Într-o seră de grădină, sticla împiedică în primul rând aerul cald să se ridice și să plece. Atmosfera nu are un acoperiș solid; ea acționează prin absorbția selectivă a radiației infraroșii.
Care sunt gazele cu efect de seră?
Gazele cu efect de seră sunt cele ale căror molecule au o structură ce le permite să absoarbă radiația infraroșie. Gazele principale ale aerului, azotul și oxigenul, aproape nu o absorb, de aceea efectul vine de la componente prezente în cantități mici.
| Gaz | Sursă naturală | Rol |
|---|---|---|
| Vapori de apă | evaporarea oceanelor și a vegetației | cea mai mare contribuție la efectul natural; cantitatea depinde de temperatură |
| Dioxid de carbon | respirație, descompunere, erupții vulcanice, oceane | gaz cu viață lungă în atmosferă, care reglează efectul pe termen lung |
| Metan | zone mlăștinoase, digestia unor animale, descompunere | foarte eficient la absorbție, dar rămâne mai puțin timp în aer |
| Ozon | formare în atmosfera înaltă și joasă | absoarbe și radiație ultravioletă |
| Protoxid de azot | procese biologice din sol și din ape | contribuție mai mică |
Vaporii de apă reacționează la temperatură: aerul mai cald poate reține mai mulți vapori, ceea ce amplifică încălzirea inițială. Dioxidul de carbon, în schimb, nu este condensat în atmosferă la temperaturile obișnuite și rămâne mult timp, așa că funcționează ca un fel de „buton de reglaj”. Cum se mișcă dioxidul de carbon între aer, plante, oceane și roci este legat de Fotosinteza: cum transformă plantele lumina în hrană, care îl extrage din aer.
Ce rol joacă atmosfera în echilibrul energetic?
Atmosfera ține planeta într-un echilibru: energia primită de la Soare este egală, pe termen lung, cu energia trimisă înapoi în spațiu. Din lumina solară care ajunge la Pământ, o parte este reflectată direct de nori, de gheață și de suprafețe deschise la culoare, iar restul este absorbită de sol, de oceane și de aer. Absorbția încălzește suprafața, care radiază infraroșu, iar atmosfera reține o fracțiune.
Echilibrul are mai mulți parametri: albedoul (cât din lumină este reflectat), compoziția atmosferei și activitatea Soarelui. Structura straturilor de aer, unde se petrec aceste procese, este descrisă în Atmosfera Pământului: straturile ei și rolul fiecăruia. Mecanismele prin care căldura se mișcă prin conducție, convecție și radiație sunt prezentate în Căldura și temperatura: cum se transferă energia termică.
Ce arată cazul planetelor vecine?
Planetele apropiate arată cum diferă efectul de seră în funcție de atmosferă. Venus are o atmosferă foarte groasă, formată în mare parte din dioxid de carbon, iar presiunea de la sol este de circa nouăzeci de ori mai mare decât pe Pământ. Temperatura de la suprafață trece de 450 de grade Celsius, mai fierbinte decât pe Mercur, deși Mercur este mult mai aproape de Soare. Marte are o atmosferă foarte subțire, cu efect de seră slab, iar suprafața lui este extrem de rece. Pământul se află între ele, cu o atmosferă potrivită.
Compararea acestor trei lumi arată că efectul de seră nu este același peste tot; depinde de cantitatea și natura gazelor. Pentru o prezentare a celorlalte planete, vezi Sistemul Solar: planetele, lunile și distanțele explicate.
De ce nu se pierde toată căldura nocturnă?
Într-o noapte senină și uscată, în deșert, temperatura scade mult, pentru că aerul conține puțini vapori de apă care să rețină căldura. Într-o noapte cu nori sau în aer umed, răcirea este mai mică. Poți observa fenomenul chiar în România: iarna, serile senine sunt mult mai geroase decât cele cu cer acoperit.
Care e diferența dintre efectul natural și cel întărit de oameni?
Efectul natural există de miliarde de ani; discuția științifică privește creșterea concentrației unor gaze, în special a dioxidului de carbon, ca urmare a arderii combustibililor fosili și a defrișărilor. Dacă mai mult gaz reține mai multă căldură, atunci echilibrul energetic se mută spre o temperatură medie mai ridicată. Măsurătorile directe ale compoziției aerului, ale temperaturii oceanelor și ale gheții arată această tendință, iar institutele de cercetare din multe țări obțin rezultate asemănătoare folosind metode independente.
Pentru un cititor, utilă este distincția între fenomen și intensitate: efectul de seră este o realitate fizică bine înțeleasă, iar întrebările deschise țin de ritm, de efectele regionale și de modul în care reacționează sistemele naturale. Felul în care cercetătorii verifică astfel de afirmații este explicat în Metoda științifică: cum verifică cercetătorii o idee.
Se confundă efectul de seră cu gaura din stratul de ozon?
Nu sunt același lucru. Stratul de ozon din stratosferă absoarbe radiația ultravioletă periculoasă, iar subțierea lui nu este cauza principală a efectului de seră. Sunt două procese diferite, cu cauze și soluții diferite, deși unele gaze influențează ambele.
Întrebări frecvente
Ar exista viață pe Pământ fără efectul de seră?
Probabil nu în forma pe care o cunoaștem. Cu o temperatură medie sub zero, apa lichidă ar fi rară, iar condițiile pentru majoritatea organismelor ar fi mult mai dure.
Care este cel mai important gaz cu efect de seră?
Vaporii de apă contribuie cel mai mult la efectul natural, dar cantitatea lor depinde de temperatură. Dioxidul de carbon este considerat principalul factor care controlează pe termen lung nivelul efectului.
De ce este Venus mai fierbinte decât Mercur?
Pentru că atmosfera ei foarte densă, bogată în dioxid de carbon, reține căldura. Mercur aproape că nu are atmosferă și pierde repede căldura primită.
Cum se măsoară concentrația gazelor din atmosferă?
Se măsoară cu instrumente de spectroscopie, în stații la sol și cu sateliți. Aerul conservat în gheața calotelor oferă și date despre trecut.
Este sera de grădină același lucru cu efectul de seră?
Nu. Sera reține căldura în primul rând oprind curenții de aer, nu absorbind radiația infraroșie ca atmosfera.
