В 1824 г. французский физик Жозеф Фурье понял, что Земля теплее, чем должна быть. Он рассчитал количество энергии, получаемой от Солнца, и установил, что его явно недостаточно для обеспечения привычных для нас температур земной поверхности. Некоторые его объяснения данного феномена оказались далеки от истины (так, ученый полагал, будто дополнительным теплом Землю снабжают звезды), однако гипотеза Фурье о том, что атмосфера служит для нашей планеты одеялом, попала точно в яблочко. Помните: одеяло греет не потому, что отталкивает холод, а потому, что удерживает тепло внутри.
К середине XIX в. наличие атмосферного парникового эффекта было установлено. Английский физик Джон Тиндаль провел значительную работу в этом направлении; он верил, что водяные пары в атмосфере задерживали тепло. Позднее в том же столетии шведский физик Сванте Аррениус назвал углекислый газ в атмосфере (CO2
) главным виновником парникового эффекта и достаточно верно рассчитал взаимосвязь между уровнем CO2 и глобальных температур. Сегодня нам известно, что основными парниковыми газами – то есть газами, чье присутствие в атмосфере приводит к появлению парникового эффекта, – являются водяной пар (H2O), углекислый газ (CO2) и метан (CH4). Они не просто важны для изменения климата; не стоит забывать: без них температура на Земле была бы на 15 °C ниже, чем сейчас, а значит, весьма неблагоприятной для жизни человека.Суть парникового эффекта в следующем: энергия поступает на Землю в форме солнечного света; до того момента, как она достигает поверхности и будет использоваться для подпитки эволюции, она имеет преимущественно форму длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. В то время как коротковолновый свет с легкостью проникает через атмосферу сверху вниз, длинноволновое инфракрасное излучение не может выйти обратно в космос. Причина кроется в парниковых газах, которые не в состоянии поглотить много поступающего света, однако могут поглотить намного больше тепловой энергии. Это тепло они испускают, но уже во всех направлениях, в том числе и обратно вниз, к поверхности Земли.
В результате поддерживается баланс, при котором на поверхности планеты по большей части сохраняется температура, позволяющая нам выживать[63]
.Таким образом, об атмосферном парниковом эффекте ученым стало известно еще свыше полутора столетий тому назад. Это произошло значительно раньше, чем изобрели самолеты или чем мы узнали о том, что атомы состоят из более мелких частиц, а наша галактика не единственная во Вселенной. Со временем понимание парникового эффекта расширилось и углубилось: теперь ученые могут изучать его действие и на других планетах.