Global warming

[eugenebo]

Давление земной атмосферы -- 10⁵ паскалей. Деля на g = 10 м/с², получаем, что над каждым квадратным метром Земли лежит 10 тонн воздуха.

Содержание углекислого газа в нём -- 0.035% по объёму. Умножая на это массу воздуха, и на отношение молекулярных масс CO₂ и воздуха (44/29), получаем, что над каждым квадратным метром содержится 5.3 килограмма CO₂, в коих сидит 5.3*12/44 = 1.45 кг углерода.

Теплота сгорания последнего -- около 25 МДж/кг. Значит, чтобы восстановить этот углерод из CO₂ до угля, требуется порядка 36 мегаджоулей энергии на квадратный метр. Растения, на самом деле, восстанавливают его не до угля, а до сахара, но разница невелика, а лазить за тонкостями окисления углеводов в справочники мне лень.

На квадратный метр Земли в полдень падает от Солнца 1360 ватт/м². Половина задерживается атмосферой. Ещё на 4 надо поделить из-за усреднения по суткам и широте. Ну и ещё на два, допустим, из-за поглощения в атмосфере под большими углами к горизонту. Итого 85 Вт/м².

КПД преобразования растениями света в сахар в полевых условиях -- около 1%. Суша составляет треть площади Земли, и треть её покрыта растениями (океанами пренебрежём, хотя они и вносят едва ли не больший вклад). Итого, в среднем квадратный метр Земли преобразует углерод в сахар с мощностью около 85*0.01*0.3*0.33 = 0.08 Вт/м².

Деля 36 МДж/м² на 0.08 Вт/м², получаем 4.5*10⁸ секунд, или 15 лет. Это -- характерное время, за которое земные растения съедают весь CO₂ в атмосфере. Ну или скорее 10% его за 10% этого времени. Причём оценка завышена; более точный подсчёт, думаю, вообще даст лишь лет пять.

Итак, время оборота CO₂ в атмосфере -- единицы лет. Между тем как атмосфера, в практически неизменном составе, существует уже миллионы лет. О чём это говорит? Правильно. О том, что углекислый газ в атмофере -- буферная компонента. И поддерживается равновесием между пожирающими его растениями и разложением органики (и вулканизмом, конечно). И это равновесие, будучи нарушено, восстанавливается по геологическим меркам времени мгновенно.

И тем не менее, последние лет 50 мы наблюдаем стабильный рост содержания CO₂ в атмосфере. Процентов так на сорок уже.

Вопрос: так почему же растительность не справляется? Не успевает? Или проблема просто в том, что мы её слишком уж быстро рубим?

Comments

[phobos-il.livejournal.com]

Это семантика. Если кому-то охота слегка поляризованную связь С-Н считать как С(-1), это его сомнительное право. Но замена протона на углеродный радикал в химии не считается окислением и изменением степени окисления с -1 на 0.
С таким подходом степень окисления кислорода в спирте (и сахаре) тоже надо указывать еще не как -2, поскольку он еще не H2O, a H-O-C.
Разницу в строении учитывать также правильно и удобно, поскольку бывают сахара с одной отсутствующей, окисленной или замененной гидроксигруппой, которые в брутто-формулу не вписываются.

[neebitemnemozg.livejournal.com]

По современным IUPAC-овским правилам не семантика, а требование... по которым же степень окисления углерода в метаноле таки -2 indeed.
"бывают сахара с одной отсутствующей, окисленной или замененной гидроксигруппой" — а кто спорит, бывают, но тааак редко...... :)