Почему атмосфера пропускает свет, но задерживает тепло
Солнечный свет в основном состоит из коротковолнового излучения, которое сравнительно легко проходит через атмосферу и поглощается поверхностью. Нагревшись, суша и океан излучают энергию уже в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Именно с ним взаимодействуют парниковые газы — прежде всего водяной пар, углекислый газ и метан.
Молекула такого газа может поглотить инфракрасное излучение определённых длин волн: энергия заставляет её колебаться или вращаться. Затем энергия передаётся соседним молекулам при столкновениях, а атмосфера в целом излучает инфракрасную энергию во все стороны. Часть этого излучения направляется обратно к поверхности; часть продолжает путь вверх.
От чего зависит температура поверхности
Излучение вниз не отменяет уход энергии в космос. Оно лишь меняет скорость и высоту, на которой энергия покидает атмосферу. Если парниковых газов становится больше, инфракрасному излучению труднее пройти через нижние слои воздуха. В итоге заметная доля энергии уходит в космос из более высоких, обычно более холодных слоёв, которые излучают слабее.
Пока планета теряет в космос меньше энергии, чем получает от Солнца, она нагревается. По мере повышения температуры Земля излучает всё интенсивнее, пока потери снова не сравняются с поступлением солнечной энергии. Так устанавливается новое равновесие — при более тёплой поверхности.
Поэтому метафора «приоткрытой двери» передаёт главное, но не буквально описывает работу атмосферы: энергия не запирается навсегда и не возвращается одним и тем же лучом. Парниковый эффект меняет путь и скорость переноса тепла, а не создаёт дополнительную энергию.
