სათბურის ეფექტი

სათბურის ეფექტს ატმოსფეროს მიერ დედამიწის ინფრაწითელი გამოსხივების დაჭერის შედეგად დედამიწის ზედაპირის გათბობის პროცესს უწოდებენ. ეს დასახელება მომდინარეობს არასწორი ანალოგიიდან სათბურთან, რომლის შიგნით ჰაერი თბილია, გარეთ კი — ცივი. სინამდვილეში სათბურის ეფექტს სათბურთან საერთო ცოტა აქვს.

სათბურის ეფექტი 1824 წელს იოზეფ ფურიემ აღმოაჩინა, 1896 წელს კი სვანტე არენიუსმა რაოდენობრივად შეისწავლა. სათბურის ეფექტის გარეშე დედამიწის ზედაპირი დღევანდელთან შედარებით 33°–ით უფრო ცივი იქნებოდა. ითვლება, რომ საუკუნეში დედამიწის კლიმატის გლობალური დათბობა ატმოსფეროში სათბურის ეფექტის მქონე აირების კონცენტრაციის ზრდითაა გამოწვეული.

დედამიწის გარდა სათბურის ეფექტი გააჩნია მარსს და ვენერას.

მექანიზმი
დედამიწა უწყვეტად იღებს ენერგიას მზის გამოსხივების სახით. ამ ენერგიის 30 %–ს დედამიწა ირეკლავს, 70 %–ს კი შთანთქავს, რაც ხმელეთის, ატმოსფეროს და ოკეანის გაცხელებას იწვევს. თავის მხრივ ცხელი სხეულები თბურ ენერგიას ასხივებს. დედამიწის ტემპერატურის სტაბილურობა მის მიერ მზის გამოსხივების შთანთქმასა და თბური ენერგიის გამოსხივებას შორის დამყარებული ზუსტი ბალანსით აიხსნება.

მზის ხილული გამოსხივება ძირითადად დედამიწის ზედაპირის მიერ შთაინთქმება. ინფრაწითელ სხივებს კი დედამიწიდან კოსმოსში ძირითადად ატმოსფეროს ზედა ფენები ასხივებს. ამის მიზეზი ის არის, რომ დედამიწის ზედაპირის მიერ გამოსხივებული ინფრაწითელი ფოტონების უდიდეს ნაწილს ატმოსფეროში არსებული სათბურის აირები და ღრუბლები „იჭერს“ და ისინი კოსმოსში მხოლოდ ამ უკანასკნელთა მიერ ხელახალი გამოსხივების შედეგად შეიძლება მოხვდეს. გამთბარი ატმოსფეროს გამოსხივების ნაწილი კვლავ დედამიწის ზედაპირს უბრუნდება და უფრო მეტად ათბობს მას. მეტად გამთბარი ზედაპირი უფრო მეტ სითბოს ასხივებს ატმოსფეროში; გამთბარი ატმოსფერო ასევე მეტ სითბოს უბრუნებს დედამიწის ზედაპირს, მაგრამ ამავე დროს მეტ სითბის ასხივებს კოსმოსშიც. დედამიწის ზედაპირის და ატმოსფეროს ურთიერთგათბობა გრძელდება მანამ, სანამ ატმოსფეროს ზედა ფენებიდან ენერგიის გაფრქვევა მზისგან მიღებულ ენერგიას არ გაუტოლდება. ამ დროს წონასწორობა მყარდება აგრეთვე დედამიწის ზედაპირის მიერ შთანთქმულ და მის მიერ ატმოსფეროში გაფრქვეულ ენერგიას შორის. ამ წონასწორობათა მიღწევის შემდეგ დედამიწის (და ატმოსფეროს) ტემპერატურა სტაბილურდება.

აღწერილი სქემა არ ითვალისწინებს იმას, რომ ატმოსფეროში ენერგია ჰაერის მასების გადაადგილებასა და წყლის აორთქლება–კონდენსაციაზეც იხარჯება. გარდა ამისა, დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურა დამოკიდებულია აგრეთვე ატმოსფეროში ღრუბლების რაოდენობასა და სიმკვრივეზე, ატმოსფეროს გამჭვირვალობაზე და დედამიწის მიერ სინათლის არეკვლის უნარზე (ალბედოზე). თუმცა ეს მოვლენები აღწერილ სურათს არსებითად არ ცვლის.

სათბურის აირები და დადებითი უკუკავშირი
ატმოსფეროს იმ კომპონენტებს (აირებს), რომლებიც თბურ (ინფრაწითელ) გამოსხივებას იჭერს, „სათბურის აირებს“ უწოდებენ. დედამიწის ატოსფერო ძირითადად ჟანგბადის და აზოტის აირებისგან შედგება, რომლებიც სათბურის აირებს არ განეკუთვნება. სათბურის ეფექტს ატმოსფეროს სხვა დანამატები იწვევს. თბური გამოსხივების ძირითადი შთანმთქმელები დედამიწის ატმოსფეროში არიან: წყლის ორთქლი (2), ნახშირორჟანგი (2) და ოზონი (3). მნიშვნელოვანი შთანთქმის უნარი აქვთ აგრეთვე მეთანს (4), აზოტის ჟანგს (2) და ქლორფტორნახშირწყალბადებს, თუმცა მათი კონცენტრაცია ატმოსფეროში ნაკლებია.

ატმოსფეროს მიერ თბური გამოსხივების შთანთქმის უნარი მასში სათბურის აირების კონცენტრაციაზე არის დამოკიდებული. რაც მეტია კონცენტრაცია, მით მეტ სითბოს იჭერს ატმოსფერო და მით მაღლა იწევს დედამიწის ზედაპირის და ატმოსფეროს საშუალო ტემპერატურა. მაგრამ თავის მხრივ სათბურის აირების კონცენტრაცია ატმოსფეროში დედამიწის ზედაპირის ტემპერატურაზე არის დამოკიდებული: რაც მეტია ტემპერატურა, მით მეტია კონცენტრაცია. ეს ნიშნავს, რომ ატმოსფეროში სათბურის აირების კონცენტრაციასა და ატმოსფეროს ტემპერატურას შორის დადებითი უკუკავშირი არსებობს. თუ ეს უკუკავშირი საკმარისად ძლიერი აღმოჩნდა, არსებობს ე.წ. „ზვავური ეფექტის“ საშიშროება. ეს იმას ნიშნავს, რომ სათბური აირების კონცენტრაციის შედარებით მცირე ცვლილებამ შეიძლება ურთიერთგამაძლიერებელ მოვლენათა ჯაჭვი გამოიწვიოს, რომლის შეჩერება უკვე შეუძლებელი იქნება. მკვლევართა უმეტესობა მიიჩნევს, რომ მოვლენათა ასეთი განვითარების შედეგად ტემპერატურა დედამიწაზე მნიშვნელოვნად გაიზრდება. თუმცა, არსებობს მოსაზრებები, რომ მოვლენები შესაძლოა პირუკუ განვითარდეს და ზვავურმა ეფექტმა არა გლობალური დათბობა, არამედ გლობალური გამყინვარება მოუტანოს დედამიწას.