目录

  • 1 宇宙的起源
    • 1.1 宇宙观之发展
    • 1.2 观测与解释
    • 1.3 宇宙大爆炸理论
    • 1.4 恒星的形成和演化
    • 1.5 太阳系的起源与演化
    • 1.6 宇宙化学的演化史
  • 2 地球的年龄
    • 2.1 地球年龄的诞生
    • 2.2 新的年龄高峰
    • 2.3 如何测定地球的年龄
    • 2.4 相对时间的记录
    • 2.5 地质年代表的产生
    • 2.6 铅的记忆
    • 2.7 放射性发现的意义
    • 2.8 行星学上的罗赛塔碑
    • 2.9 用陨石作为地球参照模型的原因
    • 2.10 地球起源的天来之石
  • 3 测天量地
    • 3.1 测天量地
    • 3.2 地球的组成
    • 3.3 地球的形状和重量
    • 3.4 探测地球内部的眼睛
  • 4 生命的起源
    • 4.1 地球生物的起源
    • 4.2 矿物的起源
    • 4.3 动物的出现
    • 4.4 动物的进化
    • 4.5 收割原理
    • 4.6 动植物登陆
    • 4.7 鸟类的起源
  • 5 生命的演化
    • 5.1 矿物和生命的联系
    • 5.2 生命大爆发
    • 5.3 生命大灭绝
    • 5.4 人类的起源
  • 6 大气圈
    • 6.1 地球表层系统
    • 6.2 研究大系统科学的三个原则
    • 6.3 大气圈的成分
    • 6.4 大气圈的分层结构
    • 6.5 大气圈的作用
    • 6.6 大气圈的物理性质
    • 6.7 臭氧层
    • 6.8 温室效应
  • 7 气候系统
    • 7.1 气候系统演变的复杂性
    • 7.2 太阳和地球
    • 7.3 地球表面系统能量交换
    • 7.4 大气环流
    • 7.5 大气海洋耦合循环
    • 7.6 运动中的大气和海洋
  • 8 岩石、水、大气圈的作用和物质迁移
    • 8.1 岩石的循环
    • 8.2 水循环
    • 8.3 机械剥蚀作用
    • 8.4 形成沉积环境的原因
    • 8.5 地表的风化
  • 9 自然资源与人
    • 9.1 自然资源的概念
    • 9.2 自然资源与人类文明
    • 9.3 资源、政治与战争
    • 9.4 石油资源
    • 9.5 石油消耗的现状
    • 9.6 石油的热点地区
    • 9.7 石油资源的争夺
    • 9.8 水资源对于政治的影响
    • 9.9 水—人类活动所不可缺少的资源
    • 9.10 水资源的紧缺
    • 9.11 尼罗河流域的水冲突
    • 9.12 约旦河流域的水冲突
    • 9.13 两河流域的水冲突
    • 9.14 矿产资源的争斗
    • 9.15 中国资源现状
  • 10 自然气候变化
    • 10.1 哥本哈根世界气候大会
    • 10.2 气候系统演变的复杂性
    • 10.3 什么是地球变暖?
    • 10.4 地球变暖的原因
    • 10.5 地球变暖的影响
  • 11 全球变化
    • 11.1 全球变化的观点与尺度
    • 11.2 全球变化的影响
    • 11.3 全球变化的地质历史
    • 11.4 全球碳循环
    • 11.5 二氧化碳对全球的影响
  • 12 揭示古代气候的变化
    • 12.1 历史纪录
    • 12.2 地质时钟
    • 12.3 树年代学
    • 12.4 氨基酸年龄测定
    • 12.5 古生物钟
    • 12.6 纹泥
    • 12.7 冰芯记录的古气候变化
  • 13 地质时期冰期与间冰期
    • 13.1 冰期
    • 13.2 间冰期
    • 13.3 近5000万年来的全球变冷
    • 13.4 40万年以来的地球表层温度变化和将来的预测
    • 13.5 近几千年来的全球冷却
  • 14 气候变化对人类社会的影响
    • 14.1 环境变化对人类社会的影响
    • 14.2 中国历史上的气候变迁
    • 14.3 人类活动对全球气候环境的影响
温室效应

温室效应

室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应,就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃,使地球变成了一个大暖房。据估计,如果没有大气,地表平均温度就会下降到-23℃,而实际地表平均温度为15℃,这就是说温室效应使地表温度提高38℃。大气中的二氧化碳浓度增加,阻止地球热量的散失,使地球发生可感觉到的气温升高,这就是有名的“温室效应”。

破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系,吸收地球释放出来的红外线辐射,就像“温室”一样,促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。二氧化碳是数量最多的温室气体,约占大气总容量的0.03%,许多其它痕量气体也会产生温室效应,其中有的温室效应比二氧化碳还强。 大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。如果大气不存在这种效应,那么地表温度将会下降约330C或更多。反之,若温室效应不断加强,全球温度也必将逐年持续升高。

自工业革命以来,人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强,已引起全球气候变暖等一系列严重问题,引起了全世界各国的关注。 除二氧化碳以外,对产生温室效应有重要作用的气体还有甲烷、臭氧、氯氟烃以及水气等。随着人口的急剧增加,工业的迅速发展,排入大气中的二氧化碳相应增多;又由于森林被大量砍伐,大气中应被森林吸收的二氧化碳没有被吸收,由于二氧化碳逐渐增加,温室效应也不断增强。

在空气中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。但是二氧化碳就不行,它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中,具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳,地球的年平均气温会降低20 ℃。但是,二氧化碳含量过高,就会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,就形成“温室效应”。

形成温室效应的气体,除二氧化碳外,还有其他气体。其中二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15%~20%,此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。如果二氧化碳含量增加一倍,全球气温将升高3 ℃~5 ℃,两极地区可能升高10 ℃,气候将明显变暖。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。20世纪60年代末,非洲撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱。由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。

科学家预测,今后大气中二氧化碳每增加1倍,全球平均气温将上升1.5~4.5℃,而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。因此,气温升高不可避免地使极地冰层部分融解,引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果海平面升高1 m,直接受影响的土地约5×106 km2,人口约10亿,耕地约占世界耕地总量的1/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入,沿海海拔5 m以下地区都将受到影响,这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地,大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化,不适于粮食生产。同时,对江河中下游地带也将造成灾害。当海水入侵后,会造成江水水位抬高,泥沙淤积加速,洪水威胁加剧,使江河下游的环境急剧恶化。温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注,目前正在推进制订国际气候变化公约,减少二氧化碳的排放已经成为大势所趋。

科学家预测,如果我现在开始有节制的对树木进行采伐,到2040年,全球暖化会降低5%,会造成全球变暖,冰川融化……

原理

太阳辐射主要是短波辐射,而地面辐射和大气辐射则是长波辐射。大气对长波辐射的吸收力较强,对短波辐射的吸收力较弱。

白天:太阳光照射到地球上,部分能量被大气吸收,部分被反射回宇宙,大约47%的能量被地球表面吸收

夜晚:晚上地球表面以红外线的方式向宇宙散发白天吸收的热量,其中也有部分被大气吸收

大气层如同覆盖玻璃的温室一样,保存了一定的热量,使得地球不至于像没有大气层的月球一样,被太阳照射时温度急剧升高,不受太阳照射时温度急剧下降。一些理论认为,由于温室气体的增加,使地球整体所保留的热能增加,导致全球暖化。