Skleníkový efekt

Skleníkový efekt je názov pre jav spočívajúci v ohriatí nižších vrstiev atmosféry v dôsledku toho, že atmosféra cez deň prepúšťa krátkovlnné slnečné žiarenie k zemskému povrchu a v noci pomerne efektívne pohlcuje dlhovlnné žiarenie Zeme a otepľuje sa. Podobný úkaz možno pozorovať v skleníkoch, odtiaľ pochádza názov. Tepelné žiarenie s väčšou vlnovou dĺžkou spätne vyžarované z povrchu planéty Zem účinne absorbuje a bráni tak jeho okamžitému úniku do priestoru vesmíru. Na ostatných nebeských telesách s atmosférou (napr. Titan, Mars, Venuša) tiež prebieha skleníkový efekt. Pre zjednodušenie sa však zvyšok tohto článku vzťahuje predovšetkým k Zemi.
Skleníkový efekt sa vyskytuje prirodzene na Zemi už od jej vzniku. Bez výskytu skleníkových plynov by priemerná teplota pri povrchu Zeme (určovaná len radiačnou bilanciou) bola −18 °C a nie 14 °C koľko je globálny priemer dnes. Skleníkový efekt je teda nevyhnutným predpokladom života na Zemi.Antropogénny skleníkový efekt je označenie pre príspevok ľudskej činnosti k skleníkovému efektu. Je spôsobený spaľovaním fosílnych palív, výrubom lesov a globálnymi zmenami krajiny. Antropogénny skleníkový efekt prispieva ku globálnemu otepľovaniu. Napriek tomu, že väčšina vedcov považuje vplyv ľudského konania na klímu za dokázaný. Predmetom sporu je miera tohto vplyvu.

Skleníkové plyny

Vodné pary (H₂O) spôsobujú asi 60 % prirodzeného zemského skleníkového efektu. Ostatné plyny ovplyvňujúce tento efekt sú oxid uhličitý (CO₂) (okolo 26 %), metán (CH₄), oxid dusný (N₂O) a ozón (O₃) (asi 8 %). Spoločným názvom im hovoríme skleníkové plyny.
Vlnové dĺžky svetla absorbovaného plynmi je možné určiť pomocou kvantovej mechaniky, podľa vlastností molekúl rôznych plynov. Je prakticky pravidlom, že heteronukleárne dva-, tri- a viacatómové molekuly plynov silne absorbujú v infračervenej oblasti, zatiaľ čo homonukleárne dvojatómové molekuly nie. To je dôvodom, prečo H₂O a CO₂ sú skleníkovými plynmi, zatiaľ čo hlavné zložky atmosféry (N₂ a O₂) nie.

Obmedzujúce faktory

Pri vytváraní modelu skleníkového efektu atmosféry planéty je treba zobrať do úvahy tiež interakciu s ďalšími procesmi vytvárajúcimi spätnoväzbové cykly. Venuša je zohrievaná Slnkom tak silno, že jej voda zmizla a oxid uhličitý nie je znovu absorbovaný planetárnou kôrou. Následkom toho skleníkový efekt výrazne zintenzívnel pozitívnou spätnou väzbou. Na Zemi existuje významná hydrosféra a biosféra reagujúca na vyššie teploty rýchlejším pohlcovaním oxidu uhličitého (v geologickom meradle – časové meradlo, v ktorom oceán a biosféra odstraňujú výkyvy CO₂, sa pohybuje v niekoľkých stovkách rokov). Prítomnosť tekutej vody limituje zvyšovanie skleníkového efektu negatívnou spätnou väzbou. Predpokladá sa, že tieto pomery trvajú už mnoho stoviek miliónov rokov, pretože inak ak by vplyvom zvyšovania teploty starnúceho Slnka došlo k prekonaniu tohto regulačného efektu, bol by život na Zemi už dávno zničený.
Atmosféra Venuše bohatá na oxid uhličitý vytvára extrémne silný skleníkový efekt zdvíhajúci teplotu povrchu až za bod topenia olova, zvyšovanie teploty povrchu atmosférou Zeme umožňuje jej obývateľnosť, v porovnaní s planétou Mars je skleníkový efekt riedkej atmosféry len minimálny.

Súvislosť s globálnym otepľovaním

Už koncom 19. storočia vypočítal švédsky bádateľ Swante Arrhenius, ktorý za svoje chemické objavy získal v roku 1903 Nobelovu cenu, že keby sa koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére zdvojnásobila, jej teplota by sa mohla zdvihnúť až o 5 °C a odvodil súvislosť medzi jeho poklesmi a výskytom dôb ľadových. Podľa poslednej hodnotiacej správy Medzivládneho panelu pre zmenu klímy „väčšina pozorovaného nárastu priemernej globálnej teploty od polovice 20. storočia je veľmi pravdepodobne spôsobená nárastom koncentrácie antropogénnych skleníkových plynov.“
V priebehu posledných 650 000 rokov sa koncentrácia oxidu uhličitého pohybovala od 180 ppm do 270 ppm. V roku 1960 dosiahla cca 313 ppm a v polovici roku 2012 asi 394 ppm.