Парниковый эффект — это «способ», которым атмосфера «перераспределяет» энергию: он помогает планете удерживать тепло дольше, чем, если бы атмосферы не было. Кроме того, парниковый эффект — это теория (модель), объясняющая, почему планета с атмосферой может быть теплее, чем была бы без атмосферы
Энергия приходит от звезды
Звезда излучает энергию, и часть этого излучения достигает планеты. Для климата важны два момента:
сколько энергии приходит (зависит от расстояния до звезды и яркости звезды),
насколько сильно планета отражает свет (альбедо) — часть энергии просто отражается обратно в космос.
То излучение, которое не отразилось, поглощается и превращается в тепло на поверхности и/или в нижней атмосфере.
Планета остывает, излучая тепло в космос
Любое нагретое тело отдаёт энергию обратно. Планеты делают это главным образом в инфракрасном (ИК) диапазоне — это «тепловое» излучение.
Если бы атмосферы не было, эта энергия относительно легко уходила бы напрямую в космос, и температура была бы заметно ниже.
Атмосфера «мешает» инфракрасным-лучам уходить
Парниковые газы — это молекулы, которые хорошо поглощают инфракрасное излучение. Когда планета излучает тепло в Инфракрасном диапазоне, часть этого излучения в атмосфере:
поглощается парниковыми газами,
поэтому не проходит напрямую «в космос».
Поглощённое тепло не исчезает — оно «переизлучается»
Молекулы, поглотив инфракрасное излучение , затем излучают часть энергии снова (переизлучают). Это излучение идёт:
в сторону космоса (часть уходит наружу),
но также и обратно вниз — к более тёплым слоям и к поверхности.
Именно «возврат» части тепла вниз делает нижнюю часть атмосферы и поверхность теплее.
Устанавливается тепловое равновесие
В какой-то момент система приходит к балансу: сколько энергии приходит от звезды, примерно столько же и уходит в космос (хотя маршрут может быть сложным).
Но из-за того, что атмосфера задерживает энергию, планета нагревается сильнее
Откуда берётся усиление (когда парниковый эффект «растёт»)
Парниковый эффект усиливается, если:
в атмосфере становится больше парниковых газов (например, углекислый газ, метан),
растёт доля водяного пара (часто это следствие потепления),
меняется облачность и распределение водяного пара (облака могут как усиливать, так и частично ослаблять — зависит от типа облаков и высоты).
Плюс есть обратные связи: например, если становится теплее, водяного пара в воздухе может стать больше, а водяной пар ещё сильнее поглощает инфракрасное излучение — это может дополнительно разогревать климат.