L06 温室效应

许多常见作物(例如西红柿、兰花)的充分生长需要相对较高的温度。温室提供了一种能捕捉日光能量的简单途径，它不需昂贵(并经常对环境不利)的供暖装置，就能提供一个逐渐升温的生长环境。

太阳光到达地球并被植物和深色土壤吸收(光的红色和蓝色组分)。两者都被吸收的能量升温。然而，这些植物本身也发出射线。如通常情况，发射线的波长要由物体的温度来确定。在土壤和植物温度相对较低(与太阳相比)的情况下，发射线处在IR范围(长波，低能量)。这种再发射伴随着降温，所以物体最终会达到一个平衡温度。
然而，温室中会产生一种特殊情况。温室的玻璃拥有卓越的特性，它可以完全透过可见光(波长在400~700 nm)而吸收大部分红外线(IR)和紫外线(UV-B和UV-C)。因此，虽然太阳的可见光线能透过温室，但再发射的红外线则被玻璃反射回内部，最终被二次吸收。结果就是入射日光的可见光部分中很高比例的能量都被捕获在温室当中。在太阳照射时，温室内部往往比温室外部更加温暖(然而，实际上很多能量是通过传导丧失的。虽然玻璃不是热的良导体，但是它的面积大、厚度小，所以其损失也是可观的)。

地球的大气层是由气体组成的，作用与温室的玻璃相似。虽然往往存在一些散射，但大多数气体允许光线的通过，对于蓝光(短波长)来说，这种作用比对红光(长波长)更强烈。大约30%的入射太阳光都被云 层和地表反射回来，其他20%的光线被水分子、臭氧和灰尘吸收，剩下的大约50%进入的太阳能被地表 (海洋、土壤、植物等等)吸收。

就像温室里的植物和土壤一样，云层和地表、海面都发射红外线。表面发射的大多数红外辐射线被云层吸收，它们依次向各个方向再发射红外线。这些射线部分到达地面，而有一些消失在空间里。这种能量的损失降低了地表的温度。

一些气体不让红外线通过，而是吸收它。这些气体包括水蒸气、氮的氧化物(一氧化二氮)、二氧化 碳、甲烷、臭氧和氯氟碳化合物。这些气体再向各个方向发射吸收的能量。大气层中高浓度的水蒸气导致 地球表面的温度大约升高20 °C。没有这种有益的温室效应，地球将会变成一个冰冷的星球。

下面的表格展示了这些气体引起的所谓全球变暖效应，是按照气体对红外辐射线的吸收程度(与CO₂相比)来表示的。这个表格也展现了从 1800 年到 1992 年间大气层中这些气体浓度的增加。

由于CO₂ 的高浓度，它成了最重要的温室气体(在水蒸气之后)。尽管氯氟碳化合物的浓度低，但它们所产生的高度的温室效应表明它们大约为全球变暖贡献了15%的力量。二氧化碳浓度在地球历史上曾很多次地高低变化，关于地球是否可能存在非自然性变暖的题目成了热点讨论的问题。

一种观点认为当前地表的升温是一种暂时现象，它最终将会被海洋和生物来弥补。然而另一种说法是 接下来后果将更加严重。在最近的100年里，平均温度已经升高了0.3°C至0.6°C，海平面升高了10 cm到20 cm。这些变化可能是由气候的自然变化造成的，但是也可能是自然变化掩蔽了温室气体的有害作用。


IPCC(政府间气候变化专业委员会)估计温室气体增加产生的效应可导致地表平均温度升高1.5~4.5°C。 这将造成: