изображение
Покраска зданий в белый цвет - многовековой метод защиты от жары в таких странах, как Греция. SophiaPapageorge / Pixabay, CC BY

От ледяных тундр до вздымающихся облаков белый цвет неоднократно появляется в палитре нашей планеты. Этот цвет обеспечивает естественный способ отражения солнечного света от поверхности Земли в космос. Этот эффект - известный как планетарный альбедо - оказывает огромное влияние на среднюю глобальную температуру.

Представьте себе мир, полностью покрытый океанами. Хотя эта идея может вызвать освежающее ощущение прохлады, отсутствие отражающих белых областей фактически привело бы к увеличению средней температуры поверхности Земли почти до 30 ° C: удвоить текущую среднюю температуру 15 ° C.

Продолжающийся спад на нашей планете лед и снег охват не только является следствием изменения климата, вызванного деятельностью человека, но и способствует дальнейшему повышению приземной температуры. Модели наихудшего сценария предсказывают, что – если CO? выбросы не сократятся значительно к 2050 году – средние температуры в 2100 году могут быть 1.5 ° C теплее, чем в наши дни, отчасти благодаря пониженной отражательной способности Земли. Цвет нашего мира играет ключевую роль в определении его будущего.

Знаменитые белые здания на таких островах, как Санторини в Греции, созданы не только для галочки: люди использовали знания о том, что белые цвета лучше всего отражают тепло, на протяжении сотен лет. Традиционно разновидность белой краски называется гипс, содержащий сульфат кальция (CaSO?), используется для покрытия таких зданий. новый показало предполагает, что альтернативная краска, содержащая сульфат бария (BaSO?), могла бы быть еще более эффективной для отражения солнечной радиации, попадающей на здания, обратно в космос.

Здание церкви выкрашено в белый цвет Стены и крыши в Греции часто окрашивают гипсом. Юдитшарновски / Pixabay, CC BY

Ключом к эффективности этой новой краски на основе сульфата бария являются содержащиеся в ней наночастицы, которые отражают солнечную энергию с относительно высокой эффективностью и при определенных длинах волн инфракрасного излучения 0.008–0.013 мм. Эти длины волн соответствуют части атмосферы, которая является очень прозрачной, известной как «небесное окно».


графика подписки внутри себя


Это означает, что большая часть отраженной солнечной энергии может отскочить обратно через это «окно» в космос, вместо того, чтобы оставаться в ловушке атмосферы Земли и способствовать глобальному потеплению. Согласно авторы исследованияКогда солнечное излучение попадает на краску из сульфата бария, почти 10% излучения отражается на этих длинах волн.

Нанесение этого типа краски на здания в регионах с теплым климатом поможет сохранить прохладу в зданиях, что является огромной проблемой, особенно в городские районы, где плотность людей и зданий может поднимать температуры до невыносимых высот в летние месяцы.

Исследование демонстрирует, как окраска зданий краской на основе сульфата бария может снизить температуру внутри зданий на 4.5 ° C по сравнению с температурой наружного воздуха. Эта технология может значительно снизить стоимость охлаждающие здания за счет уменьшения зависимости от кондиционирования воздуха.

Белая крыша с мансардными окнами под небом В США белые крыши Walmart помогают снизить потребление энергии в супермаркетах. Walmart / Flickr, CC BY-SA

Однако у этой белоснежной краски есть и более темная сторона. Энергия, необходимая для выкапывания сырой баритовой руды для производства и обработки сульфита бария, который составляет почти 60% краски, означает, что он имеет огромное количество углеродный след. А широкое использование краски означало бы резкое увеличение в горнодобывающей промышленности бария.

Охлаждающие уловки природы

Краска на основе сульфита бария - это лишь один из способов улучшить отражательную способность зданий. Я провел последние несколько лет, исследуя белый цвет в мире природы, от белых поверхностей до белых животных. Волосы, перья и крылья бабочек животных - это разные примеры того, как природа регулирует температуру внутри конструкции. Подражание этим природным методам может помочь сохранить прохладу в наших городах с меньшими затратами на окружающую среду.

Крылья одного сильно белый жук виды под названием Клеймо лепидиоты кажется поразительно ярким белым благодаря наноструктуры в их чешуях, которые очень хорошо рассеивают падающий свет. Это свойство естественного светорассеяния можно использовать для создания еще более качественных красок: например, с помощью переработанный пластик для создания белой краски, содержащей аналогичные наноструктуры с гораздо меньшим углеродным следом. Когда дело доходит до вдохновения от природы, нет предела.

Об авторе

Эндрю Парнелл, научный сотрудник по физике и астрономии, Шеффилдский университет
 

Эта статья первоначально появилась на Беседа