На протяжении всей истории нашей планеты ее климат неоднократно менялся. Примерами того могут служить и Ледниковый период, и так называемый Маундеровский минимум, и промежуточные теплые периоды. Ряд подобных изменений происходит в глобальном масштабе, другие же являются локальными или происходят только в определенном полушарии. Земной климат и погода на нашей планете регулируются балансом между количеством солнечного света, полученного поверхностью и атмосферой Земли, и количеством энергии, излученной всей нашей планетой в пространство. Если из общего количества солнечной энергии, получаемого Землей от Солнца, вычесть общее количество отраженного солнечного света и тепло, излученное Землей, получится величина, называемая земным энергетическим бюджетом. В том случае, если этот бюджет сбалансирован, климат не испытывает заметных изменений. В то же время существует множество естественных факторов, которые влияют как на приходящий солнечный поток, так и на уходящее от Земли излучение и как следствие — на климат.
Важно понять эти факторы, чтобы оценить влияние человеческой деятельности на климат.
Энергия Солнца
В энергетическом балансе крайне важную роль играет земная атмосфера. Она обладает способностью почти полностью поглощать излучение Солнца как в ультрафиолетовой, так и в инфракрасной областях спектра, и практически прозрачна для интенсивного излучения в области так называемого оптического окна. Именно это свойство атмосферы имеет исключительное значение для эволюции земной органической жизни, а также для обеспечения на ней теплового и светового режимов.
В безоблачный яркий день поверхности Земли достигает около 80% солнечного излучения. Некоторая его часть отражается обратно в атмосферу, оставшееся же количество поглощается различными частями климатической системы — атмосферой, океанами, льдом, сушей и всевозможными формами жизни.
В свою очередь, нагретая Солнцем Земля сама излучает энергию, значительная доля которой задерживается атмосферой и возвращается обратно к Земле. Благодаря этому вблизи земной поверхности и поддерживается равновесная температура, благоприятная для развития органической жизни. Способность атмосферы сохранять тепло у поверхности называют парниковым эффектом — она, подобно стеклу парника, пропускает видимое излучение от Солнца и не дает выйти наружу инфракрасному излучению. Причем без естественного парникового эффекта средняя температура Земли находилась бы на отметке около –18°С вместо +14°С.
